混凝过程是水处理工艺的关键环节之一，其效果决定后续工艺的运行工况、最终出水质量和运行成本，一直是水处理领域的研究热点。论文对给水处理工艺中的混合、絮凝等问题进行了研究，探讨了混合与絮凝传质的机理，在分析控制混凝过程的动力学条件的基础上，提出了“混合因子(IH)”和“絮凝因子(IX)”这两个新概念，用作混合与絮凝的动力控制与评价指标。 论文以低浊高藻水体为代表，通过絮凝工艺的小试、中试和生产性试验，对不同动力学条件下的颗粒数量、颗粒尺度、颗粒形态及其沉淀效果进行了研究，确定了合理的絮凝工艺分级及其最佳的动力学控制参数。论文对湍流条件下的扩散规律进行了深入探讨，认为混合过程分为宏观扩散、亚微观扩散和微观反应，其中亚微观扩散是传质的限速步骤，与湍流涡旋微结构的动力作用密切相关。 研究表明，增加药剂投加均匀度可有效缩短混合时间(t)，t的缩减系数为π/(π+n)。论文在对混合过程影响因素进行综合分析的基础上，提出了混合因子(IH)这一参数，它反映单位能耗对混凝剂扩散均匀程度的贡献度，可作为混合工艺的评价指标。试验表明，良好的混合器，其混合效率应高于97.5％，IH≥1.81。 对涡旋中的颗粒受力分析表明，球形颗粒所受的水力阻力与粒径成反比，涡旋加速度与涡旋尺度成反比，涡旋越小或速度越大，惯性力越强，当涡旋尺度达到特征值(λ0)时，其加速度最大，惯性效应最强。论文依据对涡旋分析，通过对涡旋λ0的实际量级计算，确定在絮凝工艺中应将涡旋控制在毫米量级。 论文从动力学及形态学二个方面对絮凝体密度和强度进行了研究。依据连续性方程和纳菲-斯托克斯方程，通过数学分析确定，絮体碰撞与强度受剪切力(Fr)控制。为了比较不同工艺的絮凝状况，论文提出了絮凝因子(IX)这一参数，该参数指示的是单位时间单位能耗对絮凝体成长的贡献度。 论文以低浊高藻水体为代表，通过絮凝小试和中试研究，认为絮凝工艺分为三级比较适宜，并通过中试试验确定了各级工艺的最佳Fr范围：第一级，0.015～0.05；第二级，0.006～0.02；第三级，0.003～0.010。中试试验证明，IX随流量增加而下降，在试验出水浊度不大于1.0NTU时，IX≥1.1。相同出水浊度下，絮凝因子越大，表明工艺的抗冲击能力越强。在流量Q为1800m3/d的条件下，分形维数可达1.73，上清液中直径在10μm以下的颗粒占全部颗粒的95％以上，而大于50μm的颗粒不足1％，说明絮凝工艺对系统中形成的颗粒具有较高的去除率。 论文以普通格网絮凝工艺为对照，通过生产性试验对强化格网絮凝工艺的运行效果进行了研究。研究表明，对于强化格网絮凝工艺，在Q为1800m3/d、絮凝时间为14.7min等条件下，沉后水浊度不大于1.0NTU的保证率可达85％以上，沉后水和滤后水藻类去除率分别为79.4％和94.1％，较对比工艺提高12.5％～23％；上清液中小尺度矾花少而颗粒均匀，一般在15～50μm之间，5～10μm的颗粒较对比工艺少13.6％，10～15μm的颗粒少13.2％；水头损失为0.25m，较对比工艺能耗低40％；工艺末端的矾花有效直径达到0.47mm，较对比工艺大24.2％～43.8％；强化絮凝格网工艺的分形维数达到了1.64，其IX较对比工艺高50％以上，其抗冲击能力明显优于对比工艺。 论文提出的混凝过程控制理论与方法，为分析、设计和改造混凝工艺提供了科学依据，用于生产实践，不仅可以提高混凝工艺的处理效率和运行稳定性，改善水质，同时还可节约工程占地面积、节省工程投资和降低运行费用，具有很好的社会效益和经济效益。