第2章-混凝动力学自
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混凝过程强化与控制
1 絮体的形成与结构
1.1絮体形态学
1.2 絮体形态学研究方法 1.3 絮体的分形维数 1.4 絮体的强度 1.5 絮体性状的影响因素
1.6工艺控制条件对絮体性状的影响
细小的颗粒凝聚形成大的颗粒或絮体是一个随 机结合的过程，往往具有较低的密度。不少学 者就如何提高絮凝体的粒径、密度，从而达到 快速分离的目的进行了大量的工作，这些涉及 的一个重要的理论问题就是絮体的形态学 （Morphology）。 絮体的形态学，顾名思义，就是从絮体的形态 出发，研究絮体的构造，探讨絮体形态对絮体 的密度、结构强度的影响，进一步了解絮体碰 撞结合的自然规律和动力学特征。
从絮体强度的研究中可以得出的最主要 规律是：随着絮体粒径的增加，其强度 逐渐降低；有机聚合物的加入降低生物 絮体的强度，但增加了化学絮体的强度。 鉴于絮体自身结构的复杂性，目前仍未 有对絮体形成时，诸如结合键个数、结 合点位及内部吸引力与排斥了等，有深 刻的认识。因此，很多已经得出的絮体 强度及破碎的模式还远未达到完美。
4 絮体的强度
絮体强度是水处理固液分离工艺的重要控制参 数。在实际运行过程中，由于构筑物可能存在 诸如气浮池中溶气释放区、构筑物的堰板及泵 本身等局部强剪区域，因此絮体的破碎很难避 免。同时，由于小的絮体沉降速度比具有相近 密度的大絮体的慢、很难与溶气气浮工艺中的 气泡黏附等原因，因此在实际运行中，一旦絮 体破碎成小的颗粒后，将大大降低水处理的效 率。
2. 水力条件 混凝过程中的水力条件对絮体的形成影响很大。投加混凝剂 后，混凝过程可以分为两个阶段：混合和反应。这两个阶段 在水力条件上的配合非常重要。 混合阶段的要求是使药剂迅速均匀地扩散到全部水中以创造 良好的水解和聚合条件，使胶体脱稳并借颗粒的布朗运动和 紊动水流进行凝聚。在此阶段并不要求形成大的絮体。混合 要求快速和剧烈搅拌，一般在几秒钟和一份钟之内完成。对 于高分子混凝剂，由于它们在水中的形态不像无机混凝剂那 样受时间的影响，混合的作用主要是使药剂在水中均匀分散， 对快速和剧烈的要求并不重要。 反应阶段的要求是使混凝剂的微粒通过絮凝形成大的具有良 好沉淀性能的絮体。反应阶段的搅拌强度或水流速度应随着 絮体的增大而逐渐降低，以免结成的絮体被打碎而影响混凝 沉淀的效果。所以只有控制搅动才能产生大小适宜的絮体。
5 絮体性状的影响因素
1. pH值 pH影响金属混凝剂的水解速率，决定了形成的 水解产物的种类、数量和电荷，对人工高分子 合成混凝剂影响了其活性基团的性质，pH也控 制了化学反应的化学计量，影响了颗粒及混凝 剂的表面电荷，从而影响了颗粒表面和混凝剂 之间的吸附动力学趋势。此外，pH的改变也会 使混凝机理发生相应的变化。因此不同pH下会 产生不同大小、密度及分形维数的絮体。
d s
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P2 Circularit y 4A
（7-2）
球形度和絮体的等效体积直径与等效表面积直径比值有关； 而圆形度和絮体的投影面积及周长有关，当圆度值趋近于 0时，表明颗粒的形状近似线性，而当圆度值趋近于1时， 表明颗粒的形状近似圆形。通过计算这些形状系数，可以 表征颗粒在不同条件下的形态变化。
2. 絮体组成与强度特性
一般认为，通过投加聚合物将提高絮体的结构 性能，从而增加絮体粒径、强度、沉降性及过 滤特性。有无聚合物的加入而带来的絮体强度 的变化可能是聚合物与初始颗粒间结合机理的 反映。在固体颗粒的去除过程中，卷扫及架桥 被认为是将絮体联结的主要作用，而这些作用 强度大于电中和作用产生的van der Waals吸引 力，而由卷扫或架桥作用形成的絮体的强度要 高于电中和一到两个数量级。
f
分形维数可以表征絮体密实程度。絮体 的分形维数值可以通过很多途径得到， 其中包括： 光散射技术（激光、中子相关光谱或者X 射线）、 沉降技术和 二维影像分析技术[4]。
1. 图像法
通常有两种计算途径，其一是通过颗粒的面积 和特征长度的关系，作面积对特征长度的双多 数曲线后得到的斜率值即为二维分形维数值； 另外，可以通过影像的计盒法得到二维计盒维 数，这种方法是通过不断减小盒子的尺寸后用 于覆盖颗粒的影像，然后计算需要最少的覆盖 盒子数，通过计盒数与盒子尺寸的双对数曲线 的斜率就能够得到颗粒的计盒维数值[24]。
分形体具有的第二个特征就是在两个不同的几何参数间存 在着幂指数关系。例如，公式7-3中的面积（A）与长度（L） 间的关系，或者公式7-4中体积（V）与面积（A）的关系。 D （7-3） A L f D （7-4） VA f 絮凝的颗粒聚集体具有分形体的特征，这就说明其内部结 构及表面都显现出分形特征，质量分形一般以公式7-5的形 式表达， D M L （7-5） M是指颗粒质量，L为颗粒的特征长度，Df为即为质量分形 维数。Gregory[61]指出，特征长度L选择不会改变最终的分 形维数值。 对于Euclidean欧几里几何体，一维体的分形维数为整数1； 二维平面的分形维数为整数2；三维实体的分形维数为整数 3。 然而，对分形几何学来说，分形体的维数为非整数维，表 现出非Euclidean几何学的特性。对于分形体，如果它的三 维分形维数为3，则表明其具有高度的密实性，相反，如果 它的三维分形维数为1，则表明其结构高度松散、开放。
3. 温度 水温对混凝效果有明显的影响。无机盐类混凝 剂的水解是吸热反应，水温低时，水解困难， 特别是硫酸铝，当水温低于5℃时，水解速度 非常缓慢，影响胶粒的脱稳。而且水的粘度与 水温有关，水温低，水的粘度大，布朗运动减 弱，胶粒间的碰撞几率减少，不利于已脱稳胶 粒的相互絮凝。水流剪切力也增大，影响絮体 的形成和长大。无机盐类形成的絮体细小、松 散、混凝效果差，而高分子混凝剂形成的絮体 稍好些，但也较松散，改善的方法是投加高分 子助凝剂。
图7-1 絮体粒径特征的描述
通常以等效粒径来表征絮体的粒度[9]。 当利用等效粒径时，絮体通常被看作球 形体。 因此使用等效粒径来表示絮体的粒度时， 可以很方便的比较不同非规则形态的絮 体尺度。
2. 絮体的形貌 通常球形度及圆度系数用于表征颗粒的外观形态。这些指 标表示絮体颗粒偏离球体或圆形的程度（公式7-1和7-2）。 2 dv （7-1） Sphericity
d 2 Strength factor 100 d 1
其中d(1)为破碎前絮体的稳定平均粒径(m)，而d(2) 为絮体破碎后的稳定平均粒径(m)。该因子越高表明 絮体具有越强的抗剪切能力。高岭土絮体的强度因子 随着快搅时间的增加而增加；并随着搅拌强度的增加 而变大。絮体的强度也会随着温度的升高而下降。例 如，当Al的投药量在3.4mgL-1时，在6℃-29℃的温度 范围内，絮体强度因子由21下降到14[33]。此外，研究 得出在水中投加阳离子型的聚合物可以有效的提高絮 体的强度[34]。尽管不同的体系所得的絮体强度因子值 有较大差别，但仍能得出一个重要的规律：絮体强度 与其粒径成反比关系。
目前，用于表征絮体强度的方法主要有 两种：根据系统中絮体破碎所需的能量 输入大小的宏观表征法和直接测定单个 絮体内颗粒与颗粒间作用力大小的微观 表征法。其中宏观方法是目前研究絮体 强度的主要方法。
（1）絮体强度因子 Gregory等认为在一定的剪切范围内，絮体的强 度可以通过测定絮体的粒径来反映。在此基础 上，提出了FI指数的概念，认为FI指数越高， 絮体的强度越大。其他研究者用类似的方法提 出了絮体强度因子的概念(Strength factor)，该 方法是一种直接利用絮体粒径表征絮体强度的 方法
总之，光散射技术的准确性主要受被测 定颗粒的粒度范围所限。一般的，当测 定小颗粒时，散射曲线的线性关系较好， 而当颗粒粒度较大时，则需要具体分析 絮体分形维数对于散射是否会产生较大 的影响。此外，由于过高浓度的悬浊液 会产生多次散射的问题，因此光散射只 能用于一定遮蔽度的颗粒的测定。
3. 沉降法
图7-5 沉降法示意图
图7-5 沉降法示意图
沉降法测颗粒的分形特征比小角度光散射法更为普遍， 其测定方法示意见图6-4。沉降法是基于颗粒的内在分 形结构特征与其外在沉降行为表现有关，并且沉降行 为是优化沉淀工艺的主要参数。絮体的沉降行为受其 粒度、有效密度及孔隙率的影响[25]。絮体的分形构造 可能对絮体的沉降行为造成两方面的影响，这是因为 絮体成长更趋于非球形体的形式。相对于同样尺寸的 球形实体，分形体在沉降过程中所受的阻力偏大，相 反地， 如果分形体内的孔洞足够使水流能够穿透的话， 那么它受的阻力反而比球形实体的要小[24]。 Miyahara等[27]利用沉降速度计算絮体的分形维数。球 形颗粒最终的沉降速度可以用Stoke’s公式来表示，
6工艺控制条件对絮体性状的影响
1. 混凝机制差异 电中和、吸附架桥及卷扫絮凝是三种典型的混凝机理。 当使用金属盐类的无机混凝剂时，金属盐在水中迅速的水解成多种阳 离子形态，这些阳离子吸附到负电荷的胶体表面而导致胶体表面电荷 的降低。在较低的混凝剂投加量下，电中和混凝是导致胶体颗粒脱稳 的最可能机理；相对而言，当金属盐类混凝剂的投加量高到足以形成 无定形氢氧化物沉淀时，水体中的颗粒可以被包裹于这些氢氧化物的 沉淀内部，这就发生了所谓的卷扫絮凝。 此外，当使用高分子聚合物作为混凝剂时，伸展在溶液中的长链状聚 合物分子的各活性基团可同时占据胶粒表面一个或多个吸附位，或同 时占据两个或更多个胶粒。通过胶体颗粒间的这种“架桥”方式可以 将多个颗粒随意地束缚在聚合物分子链的活性基团上，从而形成桥链 状的粗大絮凝物，因此颗粒物通过高分子的吸附架桥作用而发生絮凝。 一般来说，高分子聚合物架桥絮凝产生絮体的强度显著高于普通金属 盐类混凝的絮体，因此通过吸附架桥机理产生的絮体更能够抵御外界 的剪切破坏。
2. 关散射法
聚集体散射光的程度将给出聚集体结构与特征 尺度的关系[24]，并且如果知道颗粒本身的一 些光学特性参数的话，便可以得到聚集体的分 形特征参数。这种方法基于以下假设： (1) 组成聚集体的初始颗粒具有形状与粒度上 的均一性； 聚集体对光的折射率较小，因此，光的波长不 会变短； 光在到达监测器前只被颗粒散射一次。可以通 过减少颗粒浓度来降低多次散射的发生几率 [25]。
1. 絮体粒径 很多测定絮体尺寸的结果被用于描述絮体代表性 的粒度， 最简便的是利用絮体最长方向的尺寸来代表它的 粒度， 这样的缺点是，只能得到絮体在某一方向上的大 小。 而通常可以利用絮体在水平方向和垂直方向上的 最大尺寸来描述絮体的粒度特征（图7-1），同时 可以通过计算絮体高度和宽度方向尺寸的比值来 表征絮体的形态。
3 絮体的分形维数 自从Mandlebrot在二十世纪七十年代提出分 形理论后，分形几何学已经被广泛用于描 述颗粒聚集体复杂的结构[20]。分形体具有 以下几个特点： (1) 自相似性 (2) 两种不同几何参数间具有幂指数关系 (3) 可以用一个非整数的维数值来描述
分形体的自相似性是指其微观特征不随 放大倍数的变化而改变。虽然在很多场 合，很难观察到分形体的严格自相似性， 但是仍具有统计上的自相似性，这表明， 总体来说，分形体的一部分仍和其它部 分具有相似性。
3. 絮体的分形结构 絮体具有分形特征。一般认为较为密实的絮体具 有较高的分形维数，而疏松的絮体分形维数较低。 絮体的分形维数与絮体的密度、可渗透性、沉降 速度以及絮体的粒径分布都有密切的关系。 水力条件、絮凝机理等都对絮体结构有重要影响。 在高剪切的水力条件下所形成的絮体的分形维数 较高，而在较低的剪切条件下絮体的分形维数较 低。卷扫条件下，由于Al(OH)3沉淀较为疏松，因 此形成的絮体也较为疏松；而电中和条件下形成 的絮体则较为密实。天然有机物所形成的絮体结 构一般较为疏松，这与天然有机物本身的特性有 关。
4. 药剂及其投加量 药剂投加量有其最佳值，在最佳值下多 形成密实的絮体（最佳剂量不受搅拌强 度的影响）。投加量不足，形成的絮体 尺寸较小，结构松散；投加量太多，则 会再稳定。另投加量亦会改变混凝机理。
5. 水中颗粒的成分、性质和浓度 水中颗粒的成分、性质和浓度对混凝效果有明显 的影响。例如，水中存在二价以上的正离子，对 天然水压缩双电层有利。 颗粒级配越单一均匀、越细小越不利于沉降；大 小不一的颗粒聚集成的絮体越密实，沉降性能越 好。 水中颗粒的化学组成、性质和浓度等对混凝效果 的影响比较复杂，目前还缺乏系统和深入的研究， 理论上只限于做些定性推断和估计。在生产和实 用上，主要靠混凝实验，以选择合适的混凝剂品 种和最佳投量。
1 絮体的形成与结构
1.1絮体形态学
1.2 絮体形态学研究方法 1.3 絮体的分形维数 1.4 絮体的强度 1.5 絮体性状的影响因素
1.6工艺控制条件对絮体性状的影响
细小的颗粒凝聚形成大的颗粒或絮体是一个随 机结合的过程，往往具有较低的密度。不少学 者就如何提高絮凝体的粒径、密度，从而达到 快速分离的目的进行了大量的工作，这些涉及 的一个重要的理论问题就是絮体的形态学 （Morphology）。 絮体的形态学，顾名思义，就是从絮体的形态 出发，研究絮体的构造，探讨絮体形态对絮体 的密度、结构强度的影响，进一步了解絮体碰 撞结合的自然规律和动力学特征。
从絮体强度的研究中可以得出的最主要 规律是：随着絮体粒径的增加，其强度 逐渐降低；有机聚合物的加入降低生物 絮体的强度，但增加了化学絮体的强度。 鉴于絮体自身结构的复杂性，目前仍未 有对絮体形成时，诸如结合键个数、结 合点位及内部吸引力与排斥了等，有深 刻的认识。因此，很多已经得出的絮体 强度及破碎的模式还远未达到完美。
4 絮体的强度
絮体强度是水处理固液分离工艺的重要控制参 数。在实际运行过程中，由于构筑物可能存在 诸如气浮池中溶气释放区、构筑物的堰板及泵 本身等局部强剪区域，因此絮体的破碎很难避 免。同时，由于小的絮体沉降速度比具有相近 密度的大絮体的慢、很难与溶气气浮工艺中的 气泡黏附等原因，因此在实际运行中，一旦絮 体破碎成小的颗粒后，将大大降低水处理的效 率。
2. 水力条件 混凝过程中的水力条件对絮体的形成影响很大。投加混凝剂 后，混凝过程可以分为两个阶段：混合和反应。这两个阶段 在水力条件上的配合非常重要。 混合阶段的要求是使药剂迅速均匀地扩散到全部水中以创造 良好的水解和聚合条件，使胶体脱稳并借颗粒的布朗运动和 紊动水流进行凝聚。在此阶段并不要求形成大的絮体。混合 要求快速和剧烈搅拌，一般在几秒钟和一份钟之内完成。对 于高分子混凝剂，由于它们在水中的形态不像无机混凝剂那 样受时间的影响，混合的作用主要是使药剂在水中均匀分散， 对快速和剧烈的要求并不重要。 反应阶段的要求是使混凝剂的微粒通过絮凝形成大的具有良 好沉淀性能的絮体。反应阶段的搅拌强度或水流速度应随着 絮体的增大而逐渐降低，以免结成的絮体被打碎而影响混凝 沉淀的效果。所以只有控制搅动才能产生大小适宜的絮体。
5 絮体性状的影响因素
1. pH值 pH影响金属混凝剂的水解速率，决定了形成的 水解产物的种类、数量和电荷，对人工高分子 合成混凝剂影响了其活性基团的性质，pH也控 制了化学反应的化学计量，影响了颗粒及混凝 剂的表面电荷，从而影响了颗粒表面和混凝剂 之间的吸附动力学趋势。此外，pH的改变也会 使混凝机理发生相应的变化。因此不同pH下会 产生不同大小、密度及分形维数的絮体。
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P2 Circularit y 4A
（7-2）
球形度和絮体的等效体积直径与等效表面积直径比值有关； 而圆形度和絮体的投影面积及周长有关，当圆度值趋近于 0时，表明颗粒的形状近似线性，而当圆度值趋近于1时， 表明颗粒的形状近似圆形。通过计算这些形状系数，可以 表征颗粒在不同条件下的形态变化。
2. 絮体组成与强度特性
一般认为，通过投加聚合物将提高絮体的结构 性能，从而增加絮体粒径、强度、沉降性及过 滤特性。有无聚合物的加入而带来的絮体强度 的变化可能是聚合物与初始颗粒间结合机理的 反映。在固体颗粒的去除过程中，卷扫及架桥 被认为是将絮体联结的主要作用，而这些作用 强度大于电中和作用产生的van der Waals吸引 力，而由卷扫或架桥作用形成的絮体的强度要 高于电中和一到两个数量级。
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分形维数可以表征絮体密实程度。絮体 的分形维数值可以通过很多途径得到， 其中包括： 光散射技术（激光、中子相关光谱或者X 射线）、 沉降技术和 二维影像分析技术[4]。
1. 图像法
通常有两种计算途径，其一是通过颗粒的面积 和特征长度的关系，作面积对特征长度的双多 数曲线后得到的斜率值即为二维分形维数值； 另外，可以通过影像的计盒法得到二维计盒维 数，这种方法是通过不断减小盒子的尺寸后用 于覆盖颗粒的影像，然后计算需要最少的覆盖 盒子数，通过计盒数与盒子尺寸的双对数曲线 的斜率就能够得到颗粒的计盒维数值[24]。
分形体具有的第二个特征就是在两个不同的几何参数间存 在着幂指数关系。例如，公式7-3中的面积（A）与长度（L） 间的关系，或者公式7-4中体积（V）与面积（A）的关系。 D （7-3） A L f D （7-4） VA f 絮凝的颗粒聚集体具有分形体的特征，这就说明其内部结 构及表面都显现出分形特征，质量分形一般以公式7-5的形 式表达， D M L （7-5） M是指颗粒质量，L为颗粒的特征长度，Df为即为质量分形 维数。Gregory[61]指出，特征长度L选择不会改变最终的分 形维数值。 对于Euclidean欧几里几何体，一维体的分形维数为整数1； 二维平面的分形维数为整数2；三维实体的分形维数为整数 3。 然而，对分形几何学来说，分形体的维数为非整数维，表 现出非Euclidean几何学的特性。对于分形体，如果它的三 维分形维数为3，则表明其具有高度的密实性，相反，如果 它的三维分形维数为1，则表明其结构高度松散、开放。
3. 温度 水温对混凝效果有明显的影响。无机盐类混凝 剂的水解是吸热反应，水温低时，水解困难， 特别是硫酸铝，当水温低于5℃时，水解速度 非常缓慢，影响胶粒的脱稳。而且水的粘度与 水温有关，水温低，水的粘度大，布朗运动减 弱，胶粒间的碰撞几率减少，不利于已脱稳胶 粒的相互絮凝。水流剪切力也增大，影响絮体 的形成和长大。无机盐类形成的絮体细小、松 散、混凝效果差，而高分子混凝剂形成的絮体 稍好些，但也较松散，改善的方法是投加高分 子助凝剂。
图7-1 絮体粒径特征的描述
通常以等效粒径来表征絮体的粒度[9]。 当利用等效粒径时，絮体通常被看作球 形体。 因此使用等效粒径来表示絮体的粒度时， 可以很方便的比较不同非规则形态的絮 体尺度。
2. 絮体的形貌 通常球形度及圆度系数用于表征颗粒的外观形态。这些指 标表示絮体颗粒偏离球体或圆形的程度（公式7-1和7-2）。 2 dv （7-1） Sphericity
d 2 Strength factor 100 d 1
其中d(1)为破碎前絮体的稳定平均粒径(m)，而d(2) 为絮体破碎后的稳定平均粒径(m)。该因子越高表明 絮体具有越强的抗剪切能力。高岭土絮体的强度因子 随着快搅时间的增加而增加；并随着搅拌强度的增加 而变大。絮体的强度也会随着温度的升高而下降。例 如，当Al的投药量在3.4mgL-1时，在6℃-29℃的温度 范围内，絮体强度因子由21下降到14[33]。此外，研究 得出在水中投加阳离子型的聚合物可以有效的提高絮 体的强度[34]。尽管不同的体系所得的絮体强度因子值 有较大差别，但仍能得出一个重要的规律：絮体强度 与其粒径成反比关系。
目前，用于表征絮体强度的方法主要有 两种：根据系统中絮体破碎所需的能量 输入大小的宏观表征法和直接测定单个 絮体内颗粒与颗粒间作用力大小的微观 表征法。其中宏观方法是目前研究絮体 强度的主要方法。
（1）絮体强度因子 Gregory等认为在一定的剪切范围内，絮体的强 度可以通过测定絮体的粒径来反映。在此基础 上，提出了FI指数的概念，认为FI指数越高， 絮体的强度越大。其他研究者用类似的方法提 出了絮体强度因子的概念(Strength factor)，该 方法是一种直接利用絮体粒径表征絮体强度的 方法
总之，光散射技术的准确性主要受被测 定颗粒的粒度范围所限。一般的，当测 定小颗粒时，散射曲线的线性关系较好， 而当颗粒粒度较大时，则需要具体分析 絮体分形维数对于散射是否会产生较大 的影响。此外，由于过高浓度的悬浊液 会产生多次散射的问题，因此光散射只 能用于一定遮蔽度的颗粒的测定。
3. 沉降法
图7-5 沉降法示意图
图7-5 沉降法示意图
沉降法测颗粒的分形特征比小角度光散射法更为普遍， 其测定方法示意见图6-4。沉降法是基于颗粒的内在分 形结构特征与其外在沉降行为表现有关，并且沉降行 为是优化沉淀工艺的主要参数。絮体的沉降行为受其 粒度、有效密度及孔隙率的影响[25]。絮体的分形构造 可能对絮体的沉降行为造成两方面的影响，这是因为 絮体成长更趋于非球形体的形式。相对于同样尺寸的 球形实体，分形体在沉降过程中所受的阻力偏大，相 反地， 如果分形体内的孔洞足够使水流能够穿透的话， 那么它受的阻力反而比球形实体的要小[24]。 Miyahara等[27]利用沉降速度计算絮体的分形维数。球 形颗粒最终的沉降速度可以用Stoke’s公式来表示，
6工艺控制条件对絮体性状的影响
1. 混凝机制差异 电中和、吸附架桥及卷扫絮凝是三种典型的混凝机理。 当使用金属盐类的无机混凝剂时，金属盐在水中迅速的水解成多种阳 离子形态，这些阳离子吸附到负电荷的胶体表面而导致胶体表面电荷 的降低。在较低的混凝剂投加量下，电中和混凝是导致胶体颗粒脱稳 的最可能机理；相对而言，当金属盐类混凝剂的投加量高到足以形成 无定形氢氧化物沉淀时，水体中的颗粒可以被包裹于这些氢氧化物的 沉淀内部，这就发生了所谓的卷扫絮凝。 此外，当使用高分子聚合物作为混凝剂时，伸展在溶液中的长链状聚 合物分子的各活性基团可同时占据胶粒表面一个或多个吸附位，或同 时占据两个或更多个胶粒。通过胶体颗粒间的这种“架桥”方式可以 将多个颗粒随意地束缚在聚合物分子链的活性基团上，从而形成桥链 状的粗大絮凝物，因此颗粒物通过高分子的吸附架桥作用而发生絮凝。 一般来说，高分子聚合物架桥絮凝产生絮体的强度显著高于普通金属 盐类混凝的絮体，因此通过吸附架桥机理产生的絮体更能够抵御外界 的剪切破坏。
2. 关散射法
聚集体散射光的程度将给出聚集体结构与特征 尺度的关系[24]，并且如果知道颗粒本身的一 些光学特性参数的话，便可以得到聚集体的分 形特征参数。这种方法基于以下假设： (1) 组成聚集体的初始颗粒具有形状与粒度上 的均一性； 聚集体对光的折射率较小，因此，光的波长不 会变短； 光在到达监测器前只被颗粒散射一次。可以通 过减少颗粒浓度来降低多次散射的发生几率 [25]。
1. 絮体粒径 很多测定絮体尺寸的结果被用于描述絮体代表性 的粒度， 最简便的是利用絮体最长方向的尺寸来代表它的 粒度， 这样的缺点是，只能得到絮体在某一方向上的大 小。 而通常可以利用絮体在水平方向和垂直方向上的 最大尺寸来描述絮体的粒度特征（图7-1），同时 可以通过计算絮体高度和宽度方向尺寸的比值来 表征絮体的形态。
3 絮体的分形维数 自从Mandlebrot在二十世纪七十年代提出分 形理论后，分形几何学已经被广泛用于描 述颗粒聚集体复杂的结构[20]。分形体具有 以下几个特点： (1) 自相似性 (2) 两种不同几何参数间具有幂指数关系 (3) 可以用一个非整数的维数值来描述
分形体的自相似性是指其微观特征不随 放大倍数的变化而改变。虽然在很多场 合，很难观察到分形体的严格自相似性， 但是仍具有统计上的自相似性，这表明， 总体来说，分形体的一部分仍和其它部 分具有相似性。
3. 絮体的分形结构 絮体具有分形特征。一般认为较为密实的絮体具 有较高的分形维数，而疏松的絮体分形维数较低。 絮体的分形维数与絮体的密度、可渗透性、沉降 速度以及絮体的粒径分布都有密切的关系。 水力条件、絮凝机理等都对絮体结构有重要影响。 在高剪切的水力条件下所形成的絮体的分形维数 较高，而在较低的剪切条件下絮体的分形维数较 低。卷扫条件下，由于Al(OH)3沉淀较为疏松，因 此形成的絮体也较为疏松；而电中和条件下形成 的絮体则较为密实。天然有机物所形成的絮体结 构一般较为疏松，这与天然有机物本身的特性有 关。
4. 药剂及其投加量 药剂投加量有其最佳值，在最佳值下多 形成密实的絮体（最佳剂量不受搅拌强 度的影响）。投加量不足，形成的絮体 尺寸较小，结构松散；投加量太多，则 会再稳定。另投加量亦会改变混凝机理。
5. 水中颗粒的成分、性质和浓度 水中颗粒的成分、性质和浓度对混凝效果有明显 的影响。例如，水中存在二价以上的正离子，对 天然水压缩双电层有利。 颗粒级配越单一均匀、越细小越不利于沉降；大 小不一的颗粒聚集成的絮体越密实，沉降性能越 好。 水中颗粒的化学组成、性质和浓度等对混凝效果 的影响比较复杂，目前还缺乏系统和深入的研究， 理论上只限于做些定性推断和估计。在生产和实 用上，主要靠混凝实验，以选择合适的混凝剂品 种和最佳投量。