L2 工艺技术为什么 2026-08-05

为什么混凝搅拌的G值要分段递减？

混凝絮凝 G值搅拌沉淀

核心答案

混合阶段需要高强度搅拌把药剂瞬间分散（G 值 500~~1000 s-1，时间 10~~60 秒），絮凝阶段则需要低强度让微絮体碰撞长大（G 值从 60 逐级降到 15 s-1）。用一个 G 值走到底，要么药剂分散不开，要么刚长成的絮体被打碎。

混合段要的是「快」。PAC 加进去后水解只要几秒钟，如果这几秒内没有均匀分散，局部会形成高浓度区，铝盐直接水解成氢氧化铝沉淀，失去电中和能力。所以混合池的搅拌强度要拉满，G 值 700 左右，停留时间 30 秒上下就够，太长反而无益。

絮凝段要的是「柔」。此时微絮体已经形成，需要靠水流的速度梯度让它们相互碰撞、黏结、长大。搅拌太猛，剪切力超过絮体的抗剪强度，长到 0.5 mm 的絮体又被打回 0.1 mm，做的是无用功。

G 值（速度梯度）的量纲是 s-1，反映单位体积的能量耗散。GT 值是 G 乘以停留时间，无量纲，反映总的碰撞机会。

经验区间：混合段 GT 在 1 万~~5 万；絮凝段 GT 在 5 万~~10 万。絮凝段虽然 G 低，但时间长（15~30 分钟），GT 反而更大。

分段设计常见做法是三段：第一段 G=60 s-1、第二段 G=30、第三段 G=15。每段停留 5~10 分钟。递减的道理是絮体越长越大，抗剪能力相对下降，需要越来越温和的环境。

已经长到 1 mm 的矾花，抗剪切能力其实不如 0.2 mm 的小絮体。它靠的是范德华力和高分子桥联，结构疏松。一旦被打碎，重新形成的絮体密实度更差、沉降更慢——这叫「絮体破碎不可逆性」。

现场经常见到这种情况：沉淀池出水浊度忽高忽低，查来查去发现是絮凝池最后一格搅拌机转速没调下来，或者絮凝池到沉淀池的连接渠流速过快（超过 0.15 m/s），絮体在过渡段就被打散了。

用 PAC 单独混凝，絮体强度中等，G 值按常规设。加了 PAM 助凝之后，絮体明显变大变结实，但 PAM 长链的剪切敏感性更强，絮凝段 G 值要再降 20%~30%，末段做到 10 s-1 左右。

铁盐形成的絮体比铝盐重、强度稍好，可以耐受略高的 G 值。

误区一：搅拌越快混得越均匀，效果越好。 只在混合段成立。絮凝段快搅拌是在破坏成果。见过有厂为了「加强絮凝」把絮凝机转速全部调高，结果出水浊度从 3 NTU 涨到 8 NTU。

误区二：G 值靠经验估，不用算。 机械搅拌的 G 值可以从电机轴功率算：G = √(P/(μ·V))。P 是有效搅拌功率，μ 是动力黏度，V 是池容。做一次计算就知道自己厂实际处在什么水平，很多老厂算出来才发现絮凝段 G 值高达 80。

误区三：只关注池内，忽略过渡段。 絮凝池出口到沉淀池进水配水渠这一段，如果流速设计不当（>0.2 m/s）或者有跌水、急弯，前面的功夫全废。这段的流速应控制在 0.1~0.15 m/s 并逐渐降低。

用烧杯实验（Jar Test）标定本厂的最优搅拌程序：快搅 200 r/min × 30 s，慢搅分三段 60/40/20 r/min 各 5 min，静沉 15 min 测上清液浊度。对比不同慢搅程序的结果，找到最优组合再放大到生产。
实测各段搅拌机的实际功率（用钳形表测电流反算），按公式算出 G 值，和设计值对比。偏差大的调整转速或更换减速比。
絮凝池必须分格，格与格之间设导流墙。单格池子做不出 G 值梯度，效果永远上不去。
检查絮凝池到沉淀池的过渡段，测量流速。有跌水的加消能措施，急弯的加导流板。
观察絮体是判断的第一手段：混合池出口应看到细密的针尖状微絮，絮凝末段应看到 0.5~1 mm 的疏松矾花且缓慢下沉。看不到明显矾花说明药剂或 G 值有问题，矾花碎散说明剪切过度。