一个说法背后是两件事
混凝与絮凝常被放在一起说，是因为它们在一台设备里前后相接、发生在同一段流程中，但它们其实是两件事。原水中的胶体颗粒——黏土、色度、细菌、有机物——表面带负电荷，同种电荷让它们彼此分开。单纯沉淀无法以有用的速率去除它们，因为两颗颗粒之间的斥力大于重力作用在这么小颗粒上的力。
混凝是消除斥力的那一步。投加进水的混凝剂产生带正电的物质，压缩每颗颗粒周围的双电层并中和其部分电荷，于是相遇的两颗颗粒可以黏在一起。絮凝是把最初那些小聚集体培养成足以沉降或上浮的絮体的那一步：长链高分子同时吸附在多颗颗粒上把它们架桥连接；金属盐投加量较高时会生成氢氧化物沉淀，把颗粒网罗其中，通常称为卷扫絮体。
这个区别在混合上有一个实际后果。混凝需要最初几秒内有足够能量，让药剂在反应之前分散到整个水体；絮凝需要几分钟的缓慢运动，因为已经形成的絮体很容易被剪切打碎。只做一次剧烈混合的设备，完成了两件事中的一件，又毁掉了另一件。之后的分离环节——沉淀、溶气气浮或过滤——才是聚集体必须被分离出来的地方，而它的表面负荷正是把成形良好的絮体变成清澈上清液的关键。
三大类药剂
几乎所有加药配置都会用到三大类药剂，而且多数会用其中不止一类。
- 水解性金属盐——硫酸铝（明矾）、聚合氯化铝、三氯化铁和硫酸亚铁。它们在水中水解成带正电的物质，中和颗粒电荷；投加量较高时生成氢氧化物沉淀，把颗粒一并卷扫下来。
- 有机高分子——聚丙烯酰胺（PAM）类絮凝剂，分为阴离子、阳离子和非离子型。其长链把已经脱稳的颗粒架桥连接起来，阳离子型自身带正电，承担了一部分中和作用。
- pH 与碱度调节——石灰、烧碱或酸，用来把水调进所选混凝剂能够起作用的区间。明矾和铁盐在反应中消耗碱度，所以工艺实际面对的是投加之后的那个 pH。
会出现不止一种药剂，是因为这两项任务由不同的分子来完成最合适。金属盐必须在为手上这股水确定的 pH 区间内中和电荷；高分子的链长是金属盐所没有的，靠它把絮体搭建起来。用单一金属盐去处理难处理的水，或者只用高分子去处理稳定的胶体，都会让设备把投加量推到远高于实际需要的水平。混凝剂供应商会发布取自自来水厂实践的参考区间，但这些区间描述的是药剂，而不是你的水。真正要紧的数值，要针对设备实际要处理的那股水来确定。
为什么投加量查表得不到
某种混凝剂的最佳投加量随水质而变。浊度与悬浮固体、碱度与 pH、温度、有机物占比、色度和离子强度都会让它移动，而且移动方向并不一致。同样的投加量下，同样的明矾在一种原水里能生成沉降很快的絮体，在另一种原水里却只能生成一路飘过堰口的细微悬浮物。这就是为什么规模相近、水源却是两条不同河流的两台设备，投加量会相差很远。
在水质本身之上还有两个变量。低温水会减慢水解和絮体形成，所以夏天有效的投加量到冬天可能不够，需要以更长的絮凝时间来补偿。另外，按总磷限值而不是按清澈度确定的金属盐投加量，是由沉淀化学决定的：它取决于水中金属与磷的比例，这与「决定烧杯里看起来清不清」是两种不同的算法。
结论是：投加量是测出来的，不是查出来的，而测定的方法就是烧杯试验——一台台架规模的设备复制品，用六个烧杯、以实际水样、在预期区间附近选取的投加量上运行。
烧杯试验，逐步说明
烧杯试验是通行做法，而不是某一部固定标准，各实验室在细节上有差异。下面的烧杯试验步骤是常规台架方法，所给数值是常被引用的数值，因此应当当作起步方法而不是技术规格来读。比具体数值更重要的是每次都用同一套步骤，这样两次结果才能比较。
- 往六个相同的烧杯中加入同一种原水，温度相同、体积相同——每个烧杯约一升是常用的台架规模。
- 先测原水：浊度或悬浮固体、pH、碱度，以及 COD 或总磷——如果设备就是为去除这些指标而建的。
- 在预期区间附近为混凝剂设一组投加梯度，留一个烧杯不加药作为对照。区间未知时步距取宽，答案逐渐明朗后再收紧步距。
- 快速混合：剧烈搅拌烧杯一小段时间——约一分钟量级——让混凝剂在反应之前分散开。
- 慢速混合：降速轻搅一段时间作为絮凝时段，约 15 至 20 分钟量级，让絮体能够长大而不被打碎。
- 停止搅拌，让烧杯静置一段时间作为沉降时段，约 20 至 30 分钟量级。
- 读上清液，而不是整个烧杯。在每个烧杯的同一深度取样，然后测样品的浊度和目标指标。
- 在最优的两个烧杯附近用更窄的梯度重做；原水发生明显变化时，整套试验都要重做。
上面的转速与时间属于台架，不属于现场。在现场，混凝与絮凝是按单位体积的耗散能量以及水在各段的停留时间来设计的，而台架结果确定的是该设计必须满足的药剂需求量。池容积与 HRT 图表说明了投加量确定之后，停留时间如何变成池体容积。
要记录的不仅仅是胜出的那个投加量。有用的记录项包括：投加量、投加后测得的 pH、搅拌速度与时长、沉降时间、上清液结果、絮体的大小与外观，以及沉下来的污泥体积——最后这一项就是交给脱水环节的任务量。
常见错误
- 把最好的那杯当作要采购的投加量。一组梯度里上清液最清的那杯往往位于收益递减点之上，而药剂成本和污泥量都随投加量上升。应当往下走的是在留有裕量的前提下达到目标的最低投加量。
- 超过最佳点继续加药。过量的金属盐或过量的阳离子高分子会反转颗粒电荷，把已经脱稳的体系重新稳定，于是浊度随投加量上升而回升。梯度在上端变差，是在演示这个现象，不是试验出错。
- 在有总磷限值的情况下只看清澈度来判断试验。化学除磷取决于水中金属与磷的比例，上清液的肉眼清澈度并不能很好地反映它。
- 把高分子配得太浓。粉状絮凝剂直接兑进浓溶液会结成永远溶不开的疙瘩，未溶解的部分既是浪费的药剂，也是投加量误差的来源。工作液要配得稀一些，并留出熟化时间再投加。
- 把快速混合时间缩得太短，或者搅得太轻。混凝剂必须在反应之前到达整个水体；第一阶段太慢，一部分药剂就在局部反应掉了，絮凝阶段也就没有多少可依托的基核。
- 拿设备不会遇到的水做试验。放置过久、运输途中变温，或者只在一个安静时段取的水样，都不能代表设备在峰值时必须处理的负荷，据此定下的投加量在真正要紧的时候会出错。
- 只测投加前的 pH。金属盐消耗碱度，而支配反应的是加药之后的那个 pH。
投加量确定之前的自查
- 水样是不是设备将要处理的那股水，取样点与取样时间是不是真正决定任务量的那一个？
- 这组试验里有没有一个不加药的对照，把药剂的作用与水本身的沉降行为区分开？
- pH 是否在投加前后都测了？
- 投加量是否是按供货状态的商用药剂、连同其有效含量给出的，使试验与采购对得上？
- 投加量是否既在平均负荷、也在峰值负荷下核对过？
- 高分子工作液的稀度是否适合加药泵，熟化时间是否足够？
- 沉降污泥体积是否已记录，从而知道下游脱水环节的任务量？
- 胜出的投加量是否用第二次梯度收窄过，或者在第二个水样上确认过？
从投加量到加药系统
烧杯试验得出一个数字；设备必须每天、在无论什么流量和负荷下把这个数字复现出来。粉状高分子需要润湿、熟化和计量，承担这些工作的设备在化学与深度处理页有介绍，那里的自动加药机在现场制备并投加絮凝剂，而不是靠人工。有两项信息必须随投加量一起传递：所用药剂是哪个商用品及其有效含量，使实验室投加量与采购的药剂是同一回事；以及加药泵能承受的稀释比例。适合你的高分子型号和脱水任务量的计量速率，应针对你的药剂和污泥任务向工厂确认，而不是照表假设。设计进水水质图表和排放标准图表规定了加药系统必须满足的任务，污泥脱水设备各页则说明投加量所产生的污泥后续怎么处理。