Контактная коагуляция является весьма широко применяемым технологическим процессом при очистке природных вод поверхностных источников. Для осуществления данного процесса используются, как правило, контактные осветлители и реакторы-осветлители [1, 2], где коагуляция примесей происходит одновременно с их задержанием в толще контактной загрузки при ламинарном режиме фильтрования и низкой удельной нагрузке по расходу на 1 м2 площади сооружения. Контактная коагуляция может применяться в смесительных устройствах водопроводных очистных сооружений для повышения эффективности работы осветлительных сооружений. В работе [3] была предложена и исследована конструкция вертикального смесителя со взвешенным слоем кварцевого песка, использование которого при водоподготовке позволило улучшить эффективность последующей очистки воды в осветлителях.
Недостатком смесителей со взвешенным слоем мелкозернистого материала является высокая вероятность выноса контактной массы при увеличении расхода обрабатываемой природной воды и возможное засорение отводящего трубопровода смесителя.
Осуществлять контактную коагуляцию с высокими скоростями движения воды в турбулентном режиме фильтрования возможно при использовании в смесительных устройствах контактных камер с крупнозернистой загрузкой (d > 5–7 мм), обладающей низким гидравлическим сопротивлением [4]. При турбулентном фильтровании обработанной коагулянтом загрязненной воды сопротивление контактной крупнозернистой загрузки вначале растет, а потом стабилизируется и в дальнейшем не изменяется, что соответствует состоянию предельной насыщенности порового пространства загрузки отложениями (осадком). Экспериментальные исследования [5, 6] показали, что при фильтровании природной воды, обработанной коагулянтом, через грубозернистую контактную массу в условиях предельного насыщения порового пространства загрязнениями (осадком) концентрация С1 микрохлопьев в воде, поступающей на слой контактной загрузки, равна концентрации С2 хлопьев на выходе из него (рис. 1). Размеры хлопьев, выносимых из грубозернистого слоя, находящегося в контактной камере, намного превышают размеры первичных микрохлопьев, образовавшихся в природной воде до начала процесса контактной коагуляции [5]. При попадании микрохлопьев в поровое пространство крупнозернистой загрузки происходит их прилипание к зернам загрузки с образованием адсорбционного слоя. Одновременно происходит процесс отрыва более крупных хлопьев от адсорбционного слоя осадка, их перенос в нижележащие слои загрузки и в дальнейшем вынос из контактной камеры.