水的混凝沉淀工艺分为三个过程---混合、反应和沉淀，它们分别在混合器、反应器和沉淀器中完成。现代水处理工艺太多把这三个工序合在一个设备(澄清器)中完成。但在某些情况下，如预沉工艺和直流凝聚接触过滤工艺中，也需单独设置混合、反应设备。
混合设备的作用是让药剂聚合氯化铝与水快速混匀，混合时间大约10-30s，一般不超过2min。各种混合设备都要求产生一定的速度梯度以利搅拌。
颗粒的碰撞率 dN/dt=G/6n1n2(d1+d2)3 G=√P/Vμ
式中，n1、d1分别为第一种颗粒的浓度和粒径；n2、d2分别为第二种颗粒的浓度和粒径；G为搅拌体积内的平均速度梯度，s^-1，或称混合强度；P为搅拌水所需的功率，kg·m/s；μ为水的动力黏度，Pa·s，10℃时P值为1.33-10-4^Pa·s，20℃时P值为1.03*10^-4Pa·s；V为搅拌器体积，m3。
在搅拌器设计时，要求速度梯度G值在300-600s^-1之间，停留时间T为30s；若G值为500-1000s^-1，则T为2min已足够。
搅拌所需的功率P，可分下列几种方式计算。
①水力搅拌时
P=Qγh
式中，Q为水的流量，m3/s；γ为水的密度，1000kg/m3；h为水经过混合设备的水头损失，mH2O(1mH2O=9.80665kPa，下同)。
②机械搅拌时 P=CdAγv3r/2g
式中，Cd为阻力系数，对于Re>1000的平板桨，当长宽比分别为1、5、20和∞时，Cd分别为1.16、1.2、1.5和1.9；vr为水和桨板间的相对速度，可取桨板速度的75%，m/s；A为桨板在旋转方向的面积，m2；γ为水的密度，1000kg/m3；g为重力加速度，9.8m/s2。
桨板搅拌叶片的雷诺数Re=nd2γ/μ
式中，Cd为叶片转速，r/s；d为叶片直径，m。
混合设备有下列几种:水泵混合、管道混合、压力式孔板混合、涡流混合、机械揽拌混合。
(1)水泵混合；设备简单、效果好。药液在泵吸入侧加入，但需防止泵抽入空气，为控制混合时间不大于60s，管线不宜太长。
(2)管道混合；为控制混合效果，加药后水在管中沿途水头损失不应小于0.3-0.4m，否则应在管道上装设节流孔板，孔板直径是管道直径的0.6-0.8倍。
水流通过孔板时的水头损失h(m)的计算公式如下。h=ξv22/2g v2=v1(d1/d2)2
式中:ξ为局部阻力系数，见表2-4；v1、v2分别为孔板内和进水管内流速，m/s；d1、d2分别为孔板孔口和进水管直径。
局部阻力系数 表2-4
| d2/d1 |
0.60 |
0.65 |
0.70 |
0.75 |
0.80 |
| ξ |
11.3 |
7.35 |
4.37 |
2.66 |
1.55 |
依照实践经验管道混合可选用长25-30m管道作为管式混合器，管内流速1-2m/s。也可以把管道弯曲组合成图2-8(a)。
(3)压力式孔板说合为便于安装，工业水处理装置宜采用压力式多孔隔板混合器，如图2-8(b)所示。
小孔流速v2取1-1.5m/s，设备内流速v1取0.5-1m/s。
每道隔板水头损失 h=v22/μ2*2g
式中，μ为阻力系数，当孔眼直径与壁厚之比为1.25-3时，可取0.76-0.62。
孔眼总数 n=4Q/πv2d2
式中，Q为水流量，m3/s；d为小孔直径，m。
(4)涡流混合 涡流式混合器见图2-9。主要设计参数如下:锥体角a=30°-40°；进口流速v1=1-1.5m/s；出口流速v2=25mm/s；停留时间1. 5-2min，当药剂软化时可采用3min；集水管流速不大于0.6m/s，单个负荷不超过1200t/h。
(5)机械搅拌混合 桨板式机械混合器(图2-10)利用马达带动桨板旋转使聚合氯化铝药剂和水混合。设计计算原则是按给定的时间T、混合强度G值以及处理水量，选定混合池容积V(m3)和能产生该搅拌功率的搅拌桨。 V=QT/60n
式中，Q为处理水量，m3/h，T为停留时间，min；n为混合池数。
根据以上所列公式求出搅拌桨有关尺寸，式中v=1.5-2m/s。
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