在水处理领域中，混凝作用的基本原理是通过向原水中投加混凝剂，使分散的纳米级、微米级的悬浮体或胶体杂质颗粒与溶解态的混凝剂之间产生固相与液相间的化学吸附、电中和脱稳以及粘结架桥等作用，经过脱稳颗粒间的碰撞结合，形成较大的絮凝体颗粒而迅速沉降，从而达到加速原水澄清净化的目的。因此，混凝过程实际上是投加的混凝剂与水中的颗粒杂质之间复杂的物理和化学作用的综合表现。　　 水处理中的混凝机理一直是从事水处理研究的学者所关心的课题，迄今为止仍没有一个统一的认识。一般认为，凝聚是指胶体被压缩双电层而脱稳的过程；絮凝则指胶体脱稳后(或由于高分子物质的吸附架桥作用)聚结成大颗粒絮体的过程：混凝则包括凝聚与絮凝两种过程。　　 本文首先详细介绍了水中的胶体的物理、化学性质和混凝作用机理及“分形”理论在絮凝过程中的应用，在此基础上综合国内外大量相关文献，提出了：“基于机械力化学在水处理中的流体力化学概念，即絮凝剂在混合阶段，即药剂的分散以及与颗粒的接触发生(物理化学)作用阶段，水力条件(流体动力)主要表现为流体剪切力的因素是至关重要的，并把这种作用定义为流体力化学作用，也就是流体力化学效应存在的概念”。在此基础上阐述了流体力化学包括两层含义，一为“流体力”(流体剪切条件)因素，二为“化学”因素的基本内容和流体力化学效应现象存在的领域。　　 通过对混凝过程中的流体动力条件进行实验及其对流体力化学的机理下的絮凝体形态进行了研究。通过试验和理论分析。　　 流体动力条件的混凝沉降实验结果表明：最佳的流体动力条件受到混凝剂的种类及其投入量、原水浊度、胶体性质等的影响。在混凝剂的种类及其投入量方面：无机混凝剂AlCl3所需的最佳流体剪切速度相对于有机混凝剂PAM的总是较小，但在剪切时间没有明显区别。且混凝剂(无机或有机)投入量越多，最佳的流体剪切速度、剪切时间均稍微下降。原水浊度方面：最佳的流体剪切速度随着原水浊度的增大而出现降低的趋势，但最佳的剪切时间呈现增长趋势。胶体性质方面：高岭土和腐植酸悬浊液的最佳流体剪切速度无明显差别。但在剪切时间上存在很大差别，高岭土悬浊液时，随着剪切时间的延长，出水浊度降低幅度较大，超过某一值时，出水浊度增高。而腐植酸悬浊液随着剪切时间的延长，TOC降低幅度很小。在混凝剂的种类及其投入量、原水浊度、胶体性质与流场分布的关系实验中，单层平直桨叶搅拌器产生均匀分布的二次流场，使颗粒间的碰撞频率大大增多，因此混凝效果明显优于磁力搅拌器。　　 本文主要从流体动力特性分析了其对絮凝体分形的影响，探讨了剪切絮凝条件下混凝剂的絮凝机理与絮凝体分形结构的动态演变过程，即絮体形成的流体动力特性主要表现为：剪切凝聚、搅拌速率、速度梯度等，尤其是径向惯性离心力产生的碰撞频率不仅随颗粒粒径的增大而增大，而且还取决于粒径的差别，对于粒径相同的颗粒，即使速度很大也不会产生碰撞，因而惯性离心混凝对于粘结小颗粒并使粒径趋于均匀具有显著作用。　　 随着混凝过程的不断进行，颗粒尺度增加，其密度迅速降低，颗粒径向运动速度也相应降低。另外，混凝过程中絮粒还受到水流剪切力的破坏作用，随着絮粒粒径的增大，所受剪切力也增加，当絮粒粒径大于相应剪切力时，颗粒将被破坏。因此，在混凝过程的后期还要考虑颗粒的破坏。由此可以得出：紊流条件下涡旋剪切力和惯性离心力是对加速颗粒接触及有效碰撞进而形成絮凝体的的主要动力致因，而涡旋剪切力是主导动力。　　 流体力化学在混凝沉降中絮凝体分形维数的评判主要表现为：当分形维数假设N趋近于3时，絮体结构(DN)趋近于球体，即DN趋近于趋近于D3，絮体最密实，沉降快且混凝沉降效果最好。当假定颗粒之间都是发生有效碰撞时，那么这一过程主要取决于初始阶段的剪切效果。在混凝剪切阶段，也正是混凝剂与颗粒发生作用的阶段，这一时间阶段内，流体剪切力与药剂共同作用与颗粒，其作用效果取决于“流体剪切力与物理化学”的相互效应。当颗粒(或微絮体)之间发生有效碰撞后，为什么会形成不同分形维数的絮体，可解释为初始阶段的剪切对降低颗粒的表面能程度不同，　　 由流体动力条件下的混凝沉降实验研究中，对二种不同的搅拌器所产生出的不同混凝效果进行分析，结果表明：　　 平直叶桨搅拌器在搅拌槽中之所以能够产生二次流场，它主要是由于叶桨产生的主流离心剪切引起，主流是搅拌叶片产生的切向流，二次流是叶片出口处产生强烈的径向流，而且在槽的底部和上部各产生一个循环区，即二次流循环区。二次流运动是一种涡旋运动，只是涡旋运动比较规则有序，它可通过对主流(即施加的机械力——搅拌速度)可进行人为控制。微小微小涡漩由于离心作用强，絮体颗粒径向加速度大，运动快，速度梯度也大，即越靠近中心切向加速度越小，越靠近涡漩外侧切向速度越大。由于离心作用径向进入新区絮体颗粒的惯性，使其切向速度小于新区中原絮体颗粒的切向速度，这一速度差以及持续离心作用，从而造成的涡漩外侧絮体颗粒的增密作用，为径向进入新区的絮体颗粒与原运动的絮体颗粒增加了接触碰撞几率和有效碰撞，为混凝提供了条件。　　 磁力搅拌器的流场分布由于大尺度涡漩由于离心作用弱，速度梯度小，故絮体颗粒接触碰撞频率低，使得混凝效果很差。　　 因此，二次流场中微小涡漩的离心惯性效应是颗粒接触碰撞的重要致因。由此通过人为控制施加于主流的搅拌速度进而可达到有效地控制的一次流所形成的二次流场，这样才能有效地消除大尺度涡漩，增加微小涡漩的比例，就可以大幅度地增加颗粒碰撞频数，形成较为密实的絮凝体，并且所得到较高的分形维数值，可有效地提高混凝效果。　　 通过不同流场和剪切力对高岭土悬浊液为原水与AlCl3和PAM絮凝形成的分形特性研究，其絮凝体结构和分形维数为：　　 从平直叶桨搅拌器实验中的絮凝体图像可以看到，当快速搅拌速度控制在150r/min时，生成的絮体粒度较大，溶液中的胶体颗粒及小絮体已经很少，表明在这个搅拌速度下所形成的二次流场中，AlCl3迅速分散到水样中，颗粒之间发生了频繁的有效碰撞，生成了结合紧密的絮体，絮凝体分形维数值D=1.89。　　 当快速搅拌为250r/min时，生成的絮体粒度较大，溶液中的胶体颗粒及小絮体已经很少，表明在这个搅拌速度下，PAM迅速分散到水样中，通过架桥吸附，颗粒之间发生了频繁的有效碰撞，生成了结合紧密的絮体，其絮凝体分形维数值D=1.65。　　 从磁力搅拌器实验中絮凝体图像可以看剑，无论是AlCl3还是PAM与原水的分形结构和分形维数都比平直叶桨搅拌器要差。这进一步验证了二次流场及剪切力对絮凝体结构和分形维数起到至关重要的作用。从而证明了流体力化学是流场以及流体剪切条件对于混凝剂与胶体颗粒或颗粒之间发生的物理化学作用的影响，其影响作用是有交互作用规律。　　 通过离心剪切流场的实体模犁，利用多普勒激光测速仪，对试验数据进行分析，建立了二次流的函数关系式，即流体剪切力与转速的关系。当混凝剂在絮凝过程中，经历微絮体和大絮体这两个阶段，而每个阶段要求的水力条件不一样，微絮体要求水力条件较大，大絮体要求较小，所以在流体中施加的剪切力要求适当，一方面要有利于二次流产生，使二次流中的颗粒与主流中的颗粒发生碰撞形成微絮体，缩短颗粒间反应时间，提高效率；另一方面。要避免形成的大絮体破坏，以加快絮体沉降。　　 此外，通过对Zeta电位结果显示，流体剪切速度越大，胶体颗粒的电动电位值也随着增大。但在流体剪切时间方面，AlCl3低投入量时，随着剪切时间的延长，胶体的电动电位值呈现增大趋势。而高投入量时，胶体动电位值受到剪切时间的影响较小。通过流体动力影响胶体颗粒电动电位的实验结果，提出流体动力影响胶体颗粒水化膜变形的模型，当流体动力使胶体颗粒水化膜变薄甚至破裂，此流体动力称为“劈开压力”。　　 基于流体力化学的机理分析，明确定义了混凝中“流体力化学”主要指适当的流体动力条件(包括流场分布、流体剪切力大小及其作用时间)下，能够促进或加快混凝剂的扩散和水解反应、混凝剂及其水解产物与胶体颗粒的作用、颗粒(或絮体)的接触碰撞等一系列的物理化学反应，从而使最终的混凝效果达到最优状态，也就是流体(剪切)条件诱发这些反应过程中的某一阶段或同时几个阶段发生的物理化学变化，或流体(剪切)条件加快了物理化学反应速率，称之为流体力化学。