CN101754799B - 单元组合式曝气单元及具备该单元的曝气装置和曝气方法 - Google Patents

单元组合式曝气单元及具备该单元的曝气装置和曝气方法 Download PDF

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Abstract

本发明提供了一种快速恢复水体中的溶解气体平衡使其适合水中生物的生存；以及在下水处理厂中的污水处理；化学工厂中的气液接触反应等领域的曝气单元、曝气装置及曝气方法。具有在水中产生气泡的布气装置(2)；在水中将气泡转变成为液泡群(肥皂泡装的气泡集合体)的液泡生成通路(3)；能够在水中贮存气体并形成气体空间的气体贮存室(4)；可以收集由气体贮存室(4)的下部放出的重新生成的气泡并向连接在其上方的液泡生成通路(3)送出的气泡收集部(5)构成的多段式曝气装置(6a)。

Description

单元组合式曝气单元及具备该单元的曝气装置和曝气方法
技术领域
本发明是主要应用在将湖泊、水产养殖场、污水处理厂等水中的布气管中放出的氧气及空气等气体的气泡及处理水转换为液泡，并形成液泡集群(肥皂泡状的液泡集群)从而快速调整水体中的气体含量达到适合水生生物生存的状态的曝气单元及具备该单元的曝气装置及曝气方法，及可以应用在化工厂的气液接触反应、下水处理厂内的污水处理中的曝气单元及具备该曝气单元的曝气装置及曝气方法。
背景技术
目前，应用在湖泊、水产养殖场、污水处理厂等处的曝气装置及曝气方法包括使用电动机的水面转轮搅拌式曝气装置；通过设置在底部的布气管在水中生成气泡，利用水与气泡进行接触的布气装置等曝气装置及曝气方法。
例如，专利文献1是通过减小气泡直径来增大气液接触面积，从而提高氧气的溶解效率的布气面改善的布气装置的发明。专利文献2是通过在曝气槽中产生超微细气泡(100微米以下)并对污水进行搅拌的曝气方法及曝气装置的发明。
专利文献1：日本专利文件特开2006-326524号公报；
专利文献2：日本专利文件特开2004-141730号公报。
发明内容
但是，对于上述的专利文献1及专利文献2中记载的目前为止的布气装置、曝气装置及曝气方法，无论是采用通过将气泡直径减小来增大气液接触面积的方法，还是采用通过延长气液接触时间的这些基本的方法都存在氧气的供给效率非常低的结果。另外，目前为止的曝气方法都是利用压缩空气，水槽中生存的水生生物在这样的环境下会将水中的氧气消耗掉，并会向水中排出一些代谢产物及其他气体，反复这样的过程会将水体中的氮气以及不利于生物生存的其他气体在水中的饱和溶解，形成不适合生物生存的水体环境，即现今的曝气方法及设备实际上还存在长期运行后造成水体中溶解的气体失衡，反而形成了不利于生物生存的水环境。
本发明的目的在于解决上述的问题，本发明通过设置在水中的布气管来产生大量气泡，并将该气泡转变成为液泡及液泡群的形式，在液泡群及液泡相互间接触至破裂的过程中，被处理水中的气体与液泡中的气体间进行最有效率的气液间的物质移动；多个本曝气单元之间可以进行组合，并且每一个单元都可以将进入的含有大量气泡的水体转变成上述液泡及液泡群的方法，提供了一种可以将供给的气体进行充分利用，可以广泛利用在河流、湖泊等的水质改善及化工厂内的气液接触反应、水产品养殖的供氧等领域的高效节能的曝气单元及具有该单元的曝气装置及曝气方法。
本发明的权利要求1中记载的曝气单元具有，在曝气单元内设置的在水中产生气泡的布气装置；在布气装置上方设置的筒状及其他形状的气泡上升并形成液泡的通路(以下称为液泡生成通路)；连接在液泡生成通路上部的倒扣碗状的气体贮存室；设置在气体贮存室上方并将气体贮存室包含的倒扣碗状的气泡收集部；液泡生成通路的上端设置于气体贮存室内部，液泡生成通路内由气泡生成的液泡群(肥皂泡状的液泡集合体)在气体贮存室内破裂后气液分离，气体从气体贮存室的下侧放出，并在水中重新形成气泡，重新生成的气泡进入气泡收集部的开口部并向上方送出的特征。
上述结构具有以下作用：
1.从水中设置的布气装置(管状，板状，膜状，空气石等)产生的气泡在浮力的作用下上浮，并带动气泡周围的水体一起上升。
2.液泡生成通路可以在气泡上升的同时将其转变成为液泡群的形式。
3.液泡生成通路中连续生成的液泡群在气体贮存室中进行曝气并破裂后，气体贮存室中的气体重新形成新的气泡并放出到水中。
4.上述的专利文献1及专利文献2中记载的基于目前为止的技术的布气装置、曝气装置及曝气方法，无论是将气泡做得更小，或者增大气体及液体的接触面积，还是是延长气体与液体的接触时间的这些气体溶解方法都存在氧气的供给效率非常差的问题。并且，在那些存在水生生物的水槽中，由于水生生物会消耗水中的氧气，而其余的那些气体，比如氮气等这些没有被生物利用的气体仍然溶存在水中，通过利用压缩空气进行反复曝气的时候，最终会造成水中的溶存气体不适合于生物的生存，并且阻碍压缩空气中氧气向水中的溶解。
本发明的权利要求2中记载的曝气单元具有权利要求1中的曝气单元，并在气体贮存室的下方设置类虹吸部，该虹吸部的上端位于气体贮存室的内部高于液泡生成通路的上端的位置的特征。
上述构造具有以下作用：
(1)液泡群破裂后生成的分离水在虹吸部下降时气体贮存室中的压力会产生若干变化，可以增大液泡生成通路中伴随气泡上升的水量，可以增大液泡群的发生量。
(2)与虹吸部连接的气体贮存室内部充满大量的液泡群时，从液泡群分离出来的气体从气体贮存室溢出并进入到其上侧的气泡收集部，这样可持续的在曝气单元内发生类虹吸现象。
(3)利用水头差压力及重力的影响，可将处理水从下侧连续的输出到其它位置。
本发明的权利要求3中记载的曝气装置是具有多个权利要求1及2中记载的曝气单元，前一个曝气单元的气泡收集部的开口与下一个曝气单元的液泡生成通路的下端相连的特征。
上述构造具有以下作用：
(1)连接的曝气单元的个数决定气泡转变成液泡群的次数。
(2)在水中相互连接的每个曝气单元所处水深不同造成其内部的气体贮存室的压力不同，这样可以使每个曝气单元内部产生的液泡群表面的水膜对应其所处位置的水深压力进行气液交换。并且，由于气泡在上升过程中气体膨胀，体积增大会产生更多的气泡。
本发明的权利要求4记载的曝气方法具有在水中产生气泡的布气工艺；将气泡在上升过程中转变成液泡并形成液泡群的液泡群生成工艺；能够使液泡群在水中破裂并将分离出来的气体贮存并重新生成气泡的液泡群破裂工艺；将重新生成的气泡收集起来并可以定向送出的气泡收集工艺的特征。
这样的曝气方法具有以下的作用：
1.将布气部在水中产生的气泡转变成液泡从而连续的形成液泡群。
2.连续的将对应于所处水深的水压的压力气体形成的液泡群在水下的气体空间中破碎并同时进行气液分离。
本发明的权利要求5中记载的曝气方法为，权利要求4中记载的曝气方法中，只需要一次布气即可多次液泡群生成、破裂、气泡收集并重新形成气泡这样的过程的特征的方法。
这样的曝气方法的优点在于，只需要在第一段设置布气装置，而从第二段开始其余的单元即使没有布气装置也可以反复的发挥权利要求4中记载的作用。
本发明的权利要求1中记载的曝气单元具有以下的效果。
(a)由布气装置产生的气泡形成液泡并生成液泡群的过程中，可以将气泡周围的水体转变成为液泡群表面的液膜。并且，对应于贮存的气体的压力，可以将气体大量的溶解到液膜中，因此，有显著的节能效果。
(b)气体贮存室内进行气体溶解后剩余的气体可以再次放出到水中并重新生成气泡，所以进入系统的气体可以充分利用，具有显著的经济效果。
本发明的权利要求2中记载的曝气单元具有以下的效果。
(a)曝气单元内的气泡上升时会产生并维持一定的负压，从而能带动周围更多被处理水体进入液泡生成通路。因此经济效果及节能效果显著。
(b)曝气单元内的通过生成液泡的进行曝气处理后的处理水可以利用曝气单元内的水头差及重力输送到所要求的水面以下位置。
本发明的权利要求3中记载的曝气装置具有以下的效果。
(a)设置于水中时，可以将被处理水转变成为对应于其所处位置的水深压力的液泡群的水膜，在水深压力作用下加速气体溶解。
(b)在该曝气装置中决定将气泡转变成为液泡群的次数由组成该曝气装置的曝气单元个数，所以可以最大限度的无浪费的利用供给到该装置的气体，具有优异的节能及节省费用的效果。
(c)该曝气装置的构造相对简单，可以利用不锈钢及塑料等进行一次成型的大规模廉价制作。
本发明的权利要求4中记载的曝气方法中通过利用液泡群生成工艺将气泡转变成液泡群，使被处理水处于最有效率的气体交换的状态，具有非常高的能源利用效率。
本发明的权利要求5中记载的曝气方法可以将由布气工艺供给的气体进行多次的利用，具有优异的节能及降低消耗的经济效果。
附图说明
图1的(a)至(c)分别是本发明的第1种实施形态的曝气单元的外观图、纵断面图记俯视图；
图2的(a)至(d)是图1的(a)至(c)的曝气单元的变形，图2的(a)和(c)是外观图，图2的(b)和(d)分别是图2的(a)和(c)所示的曝气单元的纵断面图；
图3的(a)是图2的(b)的曝气单元内的气泡的运动状态的模式图，图3的(b)至(d)是气体贮存室内生成的液泡群的模式图的扩大图；
图4的(a)和(b)是布气装置的周围的水体(被处理水)向由图1的(a)至(c)的曝气单元进行多段式连接所构成的曝气装置内部移动状态的说明图，图4的(a)及(b)分别是曝气装置的外观图及纵断面图；
图5的(a)是通过在图4的(a)和(b)中的曝气装置的的最下端安装导流部来捕获布气装置产生的气泡的模式图，图5的(b)是气体贮存室内部生成的液泡群的模式图的扩大图；
图6是示出在污水处理场内的布气装置的上侧利用固定装置将图5的(a)和(b)中所示的曝气装置固定后的状态的模式图；
图7的(a)和(b)是将多段式连接的多个曝气单元的气体贮存室分别连接到送水管的状态说明图，图7的(a)和(b)分别是曝气装置的外观图及纵断面图；
图8的(a)是图1的(a)至(c)的曝气单元的纵断面图，图8的(b)至(g)是图8的(a)所示的液泡生成通路的其它变形例子的曝气单元的俯视图；
图9是本发明的第2种实施形态的曝气单元内部的气泡运动状态的模式图；
图10的(a)是在第1种实施形态的曝气单元上侧设置第2种实施形态的曝气单元而构成的曝气装置的模式图，图10的(b)是曝气装置设置在污水处理厂的处理槽中的状态的模式图；
图11是图9的曝气单元的变形例的模式图；
图12是第1种实施形态的曝气单元和图11所示的第2种实施形态的曝气单元进行间隔式多段连接的状态的模式图；
图13是将图11所示的曝气单元进行多段式连接并设置在湖泊等水域的底部的曝气装置的模式图。
符号说明
1a曝气单元
1b曝气单元
1c曝气单元
1W周围的水体
2布气装置
2W处理水
2WA分离水
2Wa分离气体
2WB向下移动的处理水
2Wb向下移动的气泡
3液泡生成通路
3a生成通路
3b下端
3c类虹吸部
3d上端
3e上端
3p管
3W伴随的水体
4气体贮存室
4a孔
4b输水管
4G类虹吸现象在气体贮存室内的范围
5气泡收集部
5a开口部
5b孔
6a曝气装置
6b曝气装置
6c曝气装置
6d曝气装置
a.X气泡
b.X液泡群
B固定装置
C连接装置
C.F鼓风机
D液泡生成通路的径
G导流部
H曝气单元的长度
Hd水头差
L分离水2WA和分离气体2Wa的分离高度
P配管
P1气泡上升通路
P2管
Q基点
S stay
U.B湖底
X气体
WT处理槽
Wc对流
Wr上升流
g气体
f水膜
m水雾
具体实施方式
(第1种实施形态)
以下，对于本发明的第1种实施形态的具有曝气单元的曝气装置，参照图1至图8进行详细说明。
图1的(a)至(c)分别是本发明的第1种实施形态的曝气单元的外观图、纵断面图及横断面图。
图1的(a)至(c)中，1a是曝气单元，2是在水中产生气泡的布气装置，3是筒状的内部可以让气泡上升并通过的液泡生成通路。3a是将在水中上升的气泡转变成液泡群的生成部。3b是液泡生成通路部3的下端，可以与其他的曝气单元进行连接的连接部。4是可以在水中将气体贮存起来的碗状气体贮存室，5是用来捕获气体贮存室4的下侧重新生成的气泡并通过连接在其上侧的开口部5a向其他曝气单元的液泡生成通路3中或向上输送的气泡收集部，S是将液泡生成通路3、气体贮存室4及气泡收集部5连接到一起的连接部，X是输送到布气装置2的气体。并且液泡生成通路3的上端3e位于气体贮存室4的内部。气体收集部5的开口部5a的内壁面可以与其他的曝气单元1的液泡生成通路3的下端的连接部进行嵌入式连接。
图2的(a)至(d)是图1的(a)至(c)的曝气单元1a的变形，图2的(a)及(c)是外观图，图2的(b)及(d)分别是图2的(a)和(c)所示的曝气单元的纵断面图。图2的(a)及(b)是在气体贮存室4的下部设置多个孔4a，来调整向水中放出的气泡时的气泡径使其均一。图2的(c)及(d)是气泡收集部5内设置的孔5b。孔4a是设置在碗型的气体贮存室4的水平方向大致相同高度的周边上，其水平高度处于液泡生成通路3的上端3e的水平高度稍稍向下的位置，如果孔4a的水平高度处于气泡收集部5的下端的水平高度稍稍下方的位置时，从孔4a放出的气泡会从碗型的气泡收集部5的下端溢出，当流入碗型气泡收集部5的流量减小时，可以延长气泡收集部5的下端，并降低孔4a的水平高度等方法来调整进入到气泡收集部5内部的气泡量。另外，本发明及其实施形态中的筒状不是特指完全筒状而是大致筒状，碗型也不是特指完全碗型而是大致为碗型。
图1的(a)至(c)及图2(a)至(d)所示构造的曝气单元1a中，水中设置的液泡生成通路3的内部的气泡上升并转化成液泡并形成液泡群。该液泡群在气体贮存室4内的气体空间中破裂，气液分离后溶解剩余的气体从气体贮存室4下部放出到水中形成新的气泡。重新生成的气泡由气泡收集部5收集后从开口部5a向上方送出，气泡的运动状态如图3的(a)至(d)及图4的(a)及(b)的(a)及(b)所示。另外，设置了布气装置2的装置如图5的(a)和(b)及图6所示，并且，图中的曝气单元全部使用图2的(a)的类型。图1的(a)至(c)及图2的(a)至(d)所示的各部分的符号与其它图中所示的符号意义相同，这里不作特别说明。
图3的(a)是图2的(b)中曝气单元1a的内部的气泡a.X的运动状态的模式图。图3的(b)至(d)是气泡贮存室4内部生成的液泡群b.X的模式图的扩大图。图4的(a)及(b)是将布气装置2周围的水体(被处理水)1W从水平方向导入由图1的(a)至(c)的曝气单元1a进行多段式(多个)连接构成的曝气装置6a中的状态的模式图。图4的(a)及(b)分别是曝气装置6a的外观图及纵断面图。图5的(a)是在图4的(a)和(b)中所示的曝气装置6a的最下段曝气单元1a上设置导流部G来捕获由布气装置2产生的气泡a.X的模式图。图5的(b)是气体贮存室4内部生成的液泡群b.X的模式图的扩大图。
如图3的(a)所示，由布气装置2产生的气泡a.X在周围水体(被处理水)1W的伴随下在液泡生成通路3内部上升，并在生成通路3a处形成液泡。这些液泡在液泡生成通路3的上侧的气体贮存室4内部形成液泡群b.X。如图3(b)所示，对应于其所处水深的水压作用下气体X与液泡群b.X的水膜f相互接触，气体X中的气体成分对应其分压向水膜f中移动，同时水膜f中溶解的多余的气体g会对应气体X的分压放出到气体X的空间中。比如，当水膜f中所溶解的氧气不足时，氧气会进入到水膜f中，而水膜f中所溶解的氮气或者硫化氢气体会从水膜f放出。
通过利用高速摄像机来观察气体贮存室4中的液泡群b.X破裂时，如图3的(c)及(d)所示的液泡是从端部开始进行水雾m崩裂，这样可以促进气体贮存室4内的气体X向水雾m中的溶解，同时也促进溶解在水雾m中的多余气体g的放出到气体贮存室4种。并且气泡贮存室4内的液泡群b.X破裂后气体X通过孔4a向水中放出并重新生成气泡a.X，重新生成的气泡a.X上升并进入气泡收集部5。并且构成液泡群b.X的液泡表面的水膜f成为被处理水2W从气体贮存室4下部排出。由孔4a放出的重新生成的气泡a.X带动周围的水体3W进入到气泡收集部5，并在连接其上部的液泡生成通路3内再次形成液泡群b.X。并且这样的过程在每一个相互连接的曝气单元中反复进行。
如图4的(a)及(b)所示，多个曝气单元1a进行多段式连接，布气装置2的下部的水平方向上连接管P2时，被处理水(1W)通过管P2连续的供给到曝气装置6a中。例如，通过在湖泊底部水体中设置管P2，可以从各个方向的周边水1W导入曝气装置并进行曝气处理，并引起湖泊内的水体的水平流动及对流运动。
通过这样的方式进行多段式连接的曝气单元1a利用连接部C与布气装置2相连时，如图5的(a)及(b)所示，导流部G捕获由布气装置2产生的气泡a.X后输送到液泡生成通路3的内部，生成液泡群b.X，液泡群b.X在水中的气体空间内破裂后重新生成气泡并向上送出。这样的过程反复进行的次数决定于构成曝气装置的曝气单元的个数，可以简单方便的大量生成富含氧气的气体溶解水。
图6是在污水处理池内的布气装置2的上侧利用固定装置B将图5的(a)及(b)中的曝气装置6a固定后的状态的模式图。C.F是向布气装置2供给气体的鼓风机。图7的(a)和(b)是进行多段式连接的多个曝气单元1a的气体贮存室4分别与送水管4b相连的状态的示意图，图7的(a)和(b)分别是曝气装置6的外观图及纵断面图。
如图7(a)及(b)所示，各曝气单元1a的气体贮存室4分别与送水管4b相连时，气体贮存室4的下侧排出的处理水2W通过送水管4b流入配管P，并利用水头差将处理水2W向配管P的下侧送出。
图8的(a)是图1的(a)至(c)中的曝气单元的纵断面图，图8的(b)至(g)是a所示的液泡的生成通路的变形后的曝气单元的俯视图。
由于图中液泡生成通路3内伴随气泡a.X一起上升的被处理水的状态按照其粘性不同而改变，并且容易受到水中的异物的影响，因此本实施形态的曝气单元并不限于图1的(a)至(c)所示的形态，比如，生成部3a的构造和形状可以根据被处理水的实际条件改造成图8的(a)至(d)所示的形态。对于粘性较大及混有异物的下水处理池等处的处理水，可以将生成部3a做成图8的(c)所示的构造。
但是，液泡生成通路部及生成部3a多数可以采取筒状，也可以采取图8的(b)至(g)所示的水平断面为圆形或者扇形、多边形等等各种形状。
这里对将如图5的(a)及(b)所示的形状及构造的曝气装置设置在污水处理厂中时的水中溶解氧含量的实测结果进行说明。
该曝气装置为直径D为50mm，5段具有圆筒状的液泡生成通路3，且每单元长度为170mm的曝气单元1a相互连接，在最下面的第一段曝气单元1a上安装导流部G。该实测装置设在宇部市东部下水处理厂，在处理水2W的排出口位置测定水的含氧量。
利用含氧量测量仪对曝气槽中的原水(水温18.4摄氏度)的含氧量进行测定时，水中含氧量为0.7ppm，而通过上述曝气装置排出的处理水2W的含氧量为3.7ppm。即，利用该装置可以将原水含氧量增加5倍以上。在实测中目视可以观察到的范围内，上升气泡量很少，并且该实测过程中没有对气泡供应量进行调节。
另外，在防府市的水产加工公司里利用图4的(a)及(b)所示的曝气装置直接抽取地下海水并对其进行增氧实验。
未经曝气装置处理而直接对从地下抽取上来的地下海水(水温17.6摄氏度)利用含氧量测定仪进行测定，含氧量大致为0ppm。属于不含氧气的水体。利用一个20W的空气泵来提供气体X，并在曝气装置中设置平常市场贩卖的曝气石(布气装置2)对此地下海水进行处理后，连续流出的处理水2W中的含氧量达到6.7ppm。
(第2种实施形态)
以下对本发明的第2种实施形态的曝气单元及曝气装置，参照图9至图13进行详细说明。
图9是本发明第2种实施形态的曝气单元1b的内部气泡运动状态的示意图。
1W是在液泡生成通路3内部伴随气泡a.X一同上升的周围水体(被处理水)，3a是将在水中上升的气泡转变成液泡群b.X的生成部，4是可以在水中将气体贮存起来并形成气体空间的碗状的气体贮存室，4G是虹吸部气体贮存室包含的范围，3c设置在气体贮存室4下方可以通过液泡群b.X破裂后生成的分离水2WA的虹吸部，2W是将水转变成液泡在气体空间破裂后形成的处理水，3W是随气泡2Wb下降并朝向气泡收集部5上升时联动的周围的水体。3b是液泡生成通路3的下端，当与其他的曝气单元相连接的时候为嵌入式连接部。5a是当与另外的曝气单元的液泡生成通路3相连接时候用来将气泡a.X向上侧曝气单元送出的开口部，在与其他的曝气单元的液泡生成通路3相连时，开口部5a的内壁面为可以与液泡生成通路3下端3b相连的嵌入式连接部，并且液泡生成通路3的上端3e设置在气体贮存室4的内部。虹吸部3c的上端3d是设置在液泡生成通路3的比上端3e高出L的位置。即，L是具有虹吸作用的气体贮存室所包含的范围4G中可以利用重力将分离水2WA及分离气体2Wa分离的高度。
具有这样构造的曝气单元1b中，从布气装置产生的气泡a.X在液泡生成通路3中上升带动周围的水体1W一起运动，在通过生成部3a时气泡a.X与其周围的水体1W转变成液泡并在气体贮存室4内生成液泡群b.X。液泡群b.X连续的进入到气体贮存室4并在其中破裂、气液分离，分离水2WA利用水头差Hd的重力作用下在虹吸部3c内成为下降的处理水2WB，并作为处理水2W从虹吸部3c的下侧排出。并且较轻的气泡与分离气体2Wa一同从气体贮存室4的上部下降，图中作为下降气泡2Wb从气体贮存室4下方放出。
气泡收集部5具有收集从气体贮存室4溢出的下降气泡2Wb的作用。
图9中的碗状的气泡收集部5的下端设置在比气体贮存室4下端水平位置稍高的位置，进入到气泡收集部5的下降气泡2Wb的量少时，可以将气泡收集部5的下端高度调整到气体贮存室4的下端水平位置低的位置，来调整下降气泡2Wb的流入量。
图10的(a)是在第1种实施形态的曝气单元1a的上侧连接第2种实施形态的曝气单元1b而形成的曝气装置6b的模式图。图10的(b)是曝气装置6b设置在污水处理厂的处理槽中的状态示意图。图中WT是贮存被处理水的处理槽，Wr是上升流，Wc是上升流Wr到达水面后反转形成的下降对流，1W是处理槽WT的底部周围的水体。
将污水处理厂中的有机物分解的过程中，向处理槽中的微生物进行充分的供氧来保持并提高其活性，同时增大被处理水的对流使微生物与有机物进行充分接触决定了其处理效率。如图10的(a)所示的曝气装置6b可以充分达到上述目的，大大提高处理槽的处理效率。并且如图10的(b)所示，在污水处理厂的具有布气装置2的处理槽中设置的曝气装置6b时，可以直接利用导流部G来捕获布气装置2产生的气泡进行工作，而不需要追加其他布气设备。
图11和图9是曝气单元的变形的示意图。图中的重要的相同点在于分离水2WA及分离气体2Wa的分离高度L，由水头差Hd引起的下降处理水所受2WB重力作用Q的大小。
如图11所示，曝气单元1c是具有与图9所示的同样的虹吸现象，将筒状的液泡生成通路3、虹吸部3c、开口部5a分别并列相连的特征。
这样利用圆筒管材制作的具有液泡生成通路3、虹吸部3c、开口部5a、及液泡生成通路3的下端嵌入式连接部3b、开口部5a的上端是可以与液泡生成通路3的下端3b相连的嵌入式连接部的曝气单元1c可以相互间进行多段式连接或者与曝气单元1c进行混合式多段连接。同时虹吸部3c的端部也可以与管3p相连。这样具有虹吸作用的气体贮存室所包含的范围4G内可以利用水头差Hd的作用将生成的下降处理水2WB在图中表示为处理水2W通过管3p输送到所需要的地方。此曝气单元1c可以利用树脂射出成型机进行一次成型制作，可以廉价大规模生产。
图12是第1种实施形态的曝气单元1a和图11所示的第2种实施形态的曝气单元1c进行间隔式的多段式连接而成的曝气装置6c的示意图。
如图12所示，曝气装置6c具有将图11所记载的曝气单元1c中的虹吸部3c的下端连接管3p，从而可以将处理水2W输送到所需要的地方的构造。
图13是设置在湖泊等水域的底部U.B设置图11所记载的曝气单元1c的多段式连接的曝气装置6c的示意图。
如图13所示，在水中湖底U.B进行曝气处理，并将其处理水2W通过管3p回送到湖底U.B时，由于水温的变化非常小，所以处理水2W可以稳定的附着在湖底U.B。并且可以在适当高度的多段式曝气装置的最上端的开口部嵌入式连接气泡上升管P1，这样可以避免湖泊内的底层水、中层水、上层水之间的相互混合，只对底层水进行有针对性地曝气处理。并且这样可以将底层水体中溶存的不需要的气体(如硫化氢、甲烷等)通过与水面以上大气相连的气泡上升管P1放出到大气中。
产业化的实用性
本发明作为曝气装置使用时具有以下的利用可能：
1.为水生生物供氧的曝气装置。
2.调整水生生物所在的水体的溶解气体平衡，生成适合水生生物生存的水体的曝气装置。
3.化学工厂里的气液接触反应工艺及污水处理中使用的曝气装置。
4.为下水处理厂的被处理水进行高效溶解氧的曝气装置。
5.为生物滤槽供氧的高效曝气装置。

Claims (4)

1.一种曝气单元(1a-1c)，是在水中设置的曝气单元(1a-1c)，其特征在于，具有：
能够产生气泡(a.X)的布气装置(2)；
连接在布气装置(2)的上方，能够让气泡(a.X)通过的筒状的液泡生成通路(3)；
连接在液泡生成通路(3)上部的碗状气体贮存室(4)；以及
设置在气体贮存室(4)上方并在其上侧有开口部(5a)的碗状的气泡收集部(5)；
所述液泡生成通路(3)的上端部(3e)设置在所述气体贮存室(4)内部，
在所述液泡生成通路(3)内部所述气泡(a.X)转变为液泡群(b.X)，在所述气体贮存室(4)内的气体空间中破裂后从所述气体贮存室(4)的下侧放出到水中并重新生成气泡(a.X)，
气泡(a.X)进入所述气泡收集部(5)的开口部(5a)并向上方送出；
还具有设置在所述气体贮存室(4)下方的用来输送所述液泡群(b.X)的破裂后生成的分离水的具有类似虹吸作用的虹吸部，该虹吸部(3c)的上端(3d)设置在比所述气体贮存室(4)内部的所述液泡生成通路(3)的上端部(3e)稍稍高的位置。
2.一种曝气装置(6a-6d)，其特征在于，
具有多个权利要求1中记载的所述曝气单元(1a-1c)，所述曝气单元(1a-1c)的所述气泡收集部(5)的所述开口部(5a)与其他的所述曝气单元(1a-1c)的所述液泡生成通路(3)的下端(3b)连接。
3.一种曝气方法，其特征在于，所述曝气方法使用了权利要求1所述的曝气单元来进行曝气。
4.一种曝气方法，其特征在于，所述曝气方法使用了权利要求2所述的曝气装置来进行曝气。
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