低温低浊水净化是给水处理中的难点问题,而黄河水体在静沉后表现出的低温低浊特性又有其特殊性,实际工艺运行表明,其混凝特性有待进一步探讨。本课题以实际水厂为研究对象,针对其运行不佳的现状,通过对原水分析、实验室机理探讨、现场中试试验三个阶段进行研究工作,利用物理化学、动力学、形态学阶段控制描述混凝过程,并最后确定最优的控制参数。论文通过小试和中试试验进行了混凝剂(PAC、Al2(SO)3、PFC、FeCl3)、助凝剂(PAM、活化硅酸、PAC)的优选及抗冲击负荷试验,确定最佳混凝剂为PAC,投加量5.8mg/L,沉后水浊度和残余铝分别为0.94NTU和0.18mg/L。最佳药剂组合为PAC+PAM,投加量分别为5.8mg/L和0.5mg/L,连续运行表明,沉后水浊度≤0.5NTU,保证率100%,残余铝0.08mg/L。抗冲击负荷试验表明,其处理水量在(0.8~1.4)Q的范围内变化时,沉淀后水质通常可控制在0.5NTU以下,残余铝控制在0.1mg/L以下。以上数据均在原水温度低于5℃的条件下获得,试验工艺对引黄低温低浊原水具有较强的适应性。论文以引黄低温低浊水体为代表,通过混凝烧杯试验进行动力学小试研究,采用分形维数、颗粒粒径、浊度等指标进行絮凝效果分析,认为絮凝工艺宜分为三级,并确定了各阶段Fr的最佳值:第一级为0.03,第二级为0.01,第三级为0.003;通过中试试验验证并确定了各级工艺的最佳Fr范围:第一级,0.015~0.05;第二级,0.006~0.022;第三级,0.003~0.009。中试试验证明,在原水温度<5℃、浊度<10NTU且不投加助凝剂的条件下,絮凝池末端絮体分形维数可达1.72,沉淀池出水直径在10μm以下的颗粒占全部颗粒的90%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。论文从工艺学、动力学的角度分析了黄河水厂运行状况不佳的原因,通过试验得出了合理的设计参数,同时证明了合理的工艺分级及动力学参数能解决该原水的混凝问题。在原水温度<5℃、浊度<10NTU且不投加助凝剂的条件下,试验工艺与原工艺对比发现,在絮体分形维数(Df)、颗粒粒径(df)、出水水质、能量消耗、稳定性等方面前者均有较大优势,其中,试验工艺絮凝池末端矾花Df、df分别为1.72、0.52mm,比原工艺提高了8%、63%,沉淀池出水浊度降低了66%,能耗降低了75%,且出水水质稳定。论文提出的引黄低温低浊水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。