CN102822100B - 漂浮式生物反应器系统 - Google Patents

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Abstract

一种用于净化水的曝气和微生物反应器系统，包括适于在介质中漂浮的外部框架，使包含接种载体介质的生物反应器附加在所述外部框架下面时，所述外部框架顶部仍邻近受污染的水面。有益的微生物在液体介质中繁殖传播，消化分解污染物，以至于污染物从水中被清除。

Description

漂浮式生物反应器系统
技术领域
本发明属于一种应用于液体介质中的曝气装置及微生物反应器系统。更具体地说，本发明涉及漂浮式生物反应器系统，该系统不仅适用于处理江、河、小溪中的水、渗出液和工业废液，还可以处理水族馆和城市废水系统中的水。
背景技术
在水池底部，地下的曝气寻求释放气泡并允许气泡因重力而上升。常见的曝气系统利用气泡来曝气并混合水池中的空气。因气泡排出而引起的水的攒动会引发混合作用，并且水和气泡之间的接触将会引起氧转移。
生物反应器也设计为处理污物和污水。在高效的生物反应器系统中，供给有流畅的、化学惰性的介质，该介质作为微生物的容器，该微生物分解原污水。曝气机提供氧气给污水和介质，更进一步促进分解。在这个过程中，液体的生化需氧量（BOD）被充分降低，使受污染的水源适于回用。生物固体被收集起来做进一步的加工或干燥处理，作为肥料、农业饲料等。
地下曝气机、生物反应器以及最可能的这两者的结合通常被用于污水处理、污水回用及其他工业或家庭的水处理中。
发明内容
本发明涉及一种系统，该系统由曝气及液体介质循环设备和利用原位微生物播种、进行连续微生物降解有机废水的设备组成，该有机废水包括河道、下水道中的有机污水和其它废物存在环境中的废水。
本发明是能够在开放性水域如湖泊、水池以及泻湖和水槽里有效工作的微生物反应器，对水进行生物学上的清洁。本发明的生物反应器能够在很短的时间里对末梢水进行清洁并且能量充足。该生物反应器通过内嵌的微生物起作用，并且微生物储存在主反应室中，主反应室为具有插槽的管。
所述主反应室的核心是带孔的软管。空气被压入带孔软管里，并沿着管道释放。空气在周围的水里面分散，使得周围的水得以攒动，并使微生物和污水能够流通循环。通过这种方式，内嵌在介质里的微生物有了营养，便能使微生物进行繁殖，从而每秒释放出数十亿单位的微生物。当微生物向上释放时，通过主软管充分的输氧，微生物将繁殖更多。
在水的顶部，水被排出并混合从而造成更多微生物生长。在水面上，水再次暴露于大气中，不仅均匀摊开，并且再次被充氧从而繁殖更多生物体。
微生物使得更多的空气和/或氧气转移到水里，从而促进更多微生物的生长。因此，通过水流的循环，本发明仅需最低大约2hp(1hp=746w)的用电就能产生更多的微生物。
随着水被拉至水槽底部或者水体中，微生物也被拉至水槽底部或水体中，并且水中的溶解氧也在增加，从而大大促进了微生物在水槽底部或水体中的生长。因此，水被清洁复原。此外，这个过程还可以去除污水里或者液体介质里的硫氢化物。这个过程还可以减少温室气体甲烷的形成，从而有助于保护环境。
本发明的优点是避免了生物固体和/或污泥处理的问题。生物固体被微生物吃掉并消耗掉，从而避免了对污泥和生物固体的清理及对其处理设备的需求等。此外，水面上的微生物增加了生物反应器中氧转移的效率。
本发明的另一个目的在于，由于高效率使电力消耗非常小，有助于降低能源消耗。
本发明的另一个目的在于，生物安全等级为一的微生物可以适应岩石及河床上的微孔环境，并在生物反应器移除后继续发挥作用，当然，保留生物反应器可以发挥更好的效果。
本发明的另外一个目的在于，虽然没有昂贵的膜过滤器，但是应用所述生物反应器处理污水，得到的干净污水BOD值小于1或小于5，然后再被过滤，处理后的水可以补充地下水。
附图说明
图示.1A是本发明的漂浮式生物反应器系统100的具有代表性的前上方透视图。
图示.1B是一个具有代表性的曲线图，展示了标准氧转移率（SOTR）和液体介质的各种溶解性总固体（TDS）值之间的关系。
图示.1C是一个具有代表性的曲线图，展示了标准曝气效率（SAE）和液体介质的各种溶解性总固体（TDS）值之间的关系。
图示.1D是一个具有代表性的曲线图，展示了标准曝气效率（SAE）和液体介质中各种盐浓度（TDS）值之间的关系。
图示.1E是一个具有代表性的曲线图，展示了标准曝气效率（SAE）和液体介质中各种盐浓度（TDS）之间的关系。
图示.2是本发明的漂浮式生物反应器系统100的原位生物反应容器200的具有代表性的前上方透视图。
图示.3是一个具有代表性的示意图，展示了本发明的漂浮式生物反应器系统100的使用方法。
图示.4A是一个具有代表性的示意图，展示了一个可选实施方案的适用方法，也就是水族馆生物反应器和曝气系统400。
图示.4B是一个具有代表性的水族馆用生物反应器和曝气系统400中的生物反应器和曝气机组合401的侧视图。
图示.4C是一个具有代表性的侧视图，部分地展示了水族馆用生物反应器和曝气系统400中的生物反应器和曝气机的组合401的内部结构。
图示.5A是一个具有代表性的示意图，展示了一个可选实施方案的适用方法，也就是住宅污物用的生物反应器和曝气系统500。
图示.5B是一个具有代表性的住宅污物用生物反应器和曝气系统500中的住宅污物处理单元501的侧视图。
图示.5C是一个具有代表性的侧视图，部分地展示了住宅污物用生物反应器和曝气系统500中的住宅污物处理单元501的内部结构。
图示.6A是一个具有代表性的示意图，展示了一个可选实施方案的适用方法，也就是航空动力混合器用生物反应器和曝气系统600。
图示.6B是一个具有代表性的航空动力混合器用生物发生器和曝气系统600中的航空动力混合器601的侧视图。
具体实施方式
在详细的申请说明和相关要求中提供了以下描述，根据以下描述，本领域技术人员能够制作并使用本发明中的技术方案。对公开的实施方式进行的各种改进对于本领域技术人员是显而易见的，并且以下讨论的大致原则可以应用于其它的实施方式和应用方式而不超出本发明的范围和思想。因此，本发明不仅限于公开的实施方式，而是符合此处描述的原则和特征的最大范围。
词汇定义：
标准氧转移率（SOTR）-每小时转移到水中的以磅为单位的氧气量（lbs O2/hour）。SOTR是水温为20℃、一个大气压强（101kPa）的条件下，水中各点的溶解氧（DO）浓度均为零时，对清水测量得到的氧转移速率。
标准曝气效率（SAE）-每单位总输入功率的标准氧转移率。SAE以每小时每马力（HP）转移到水中的以磅为单位的氧气量（lbs O2/hour/HPwire）来表示，有时被称为SAE线。SAE被用作测量曝气机转移氧气效率的方法。
图示.1A是本发明的漂浮式生物反应器系统100的前上方透视图。本发明的漂浮式生物反应器系统100具有外部框架102。在一个实施例中，外部框架102由玻璃纤维制成，所述玻璃纤维具有很高的强度，在没有浮力的情况下足以支撑整个漂浮式生物反应器系统100的重量，并且在水中或其他液体介质（包括盐水、含有化学物质的废水）中不易被腐蚀、降解。漂浮式生物反应器系统100的外部框架102可以通过螺母和螺钉或其他理想的机械紧固方式装配。如图1A所示，多个浮筒120附加在外部框架102的两侧。浮筒120的主要功能是为整个漂浮式生物反应器系统100增加浮力，如此使得本发明的系统能漂浮并在液体介质中保持适当的浮力水平。浮筒120可以选择为可充气式或可调节式，因此浮力和整个外部框架的吃水线可以调整。
如图1A所示，鼓风机104置于外部框架102顶部。鼓风机104是1.75千瓦的蓄热式鼓风机，是在低压或接近真空的环境下使大量空气移动的理想方法。鼓风机104的主要功能是作为本发明100曝气过程中的空气来源。使用鼓风机104是最具性价比的产生压力或真空的方法之一。过滤器106过滤进入或通过鼓风机104的空气中的微粒，以避免灰尘或油污接触扩散器栅格130。
如图1A所示，鼓风机104通过分流器150及其后的软管152与扩散器栅格130连接。软管152附加在分流器150上接收栅格130所需的空气。在一个实施方式中，分流器150通过多个软管152将鼓风机104产生的空气均匀地扩散到栅格130。栅格130的主要功能是在液体介质中产生曝气，所述液体介质为本发明100要清洁的液体。在可选的实施方式中，可以安装多个栅格130与鼓风机104相连，增强本发明的漂浮式生物反应器系统100的整体清洁效率和范围。
对于高效的曝气系统而言，不论曝气系统或是喷溅装置、喷雾装置或空气扩散装置，一个重要因素是它能创造出多大的表面区域。表面区域是指水/液体介质接触空气以及氧气发生转移的地方。较小的气泡能创造出更大的表面区域，这是优良气泡曝气装置在氧气转移方面优于低劣气泡曝气机的原因。为了在一个系统中最大化曝气效率，曝气机必须在消耗最少能量的前提下制造出微小的气泡。目的在于使曝气系统拥有较高的标准氧转移率SOTR和标准曝气效率SAE。
在一个实施方式中，许多商业上可利用的扩散器栅格130可以被合并到本发明的漂浮式生物反应器系统100中。这些模型中的大多数与美国专利No.5,811,164中公开的类似，美国专利No.5,811,164即米切尔于1998年9月22日被公告授予的发明名称为“AERATION PIPE AND METHOD OF MAKING SAME（曝气管及其制造方法）”的专利，该专利通过引用全部并入此处。其中一种商业模型是Aero-TubeTM扩散器栅格。对于高性能和高效的扩散器栅格130来说，非常重要的结构之一是改造过的软管段132，这些软管段132通过独特的技术和原材料的组合，创造出许多遍及在整条软管段132长度上的微气孔134。这些微气孔134制造出微小的空气气泡从而制造出高表面积，使空气有效地转移到水中。在一个实施例中，扩散器栅格130由软管段132构成。优选地，软管段132由热固性聚合物微粒在热塑性粘合材料基质中制成，所述软管段132也可根据所述专利5,811,164中的方法制作。
在一个实施例中，软管段132的规格大致如下：外直径：1.00英寸（2.54厘米）；内直径：0.500英寸（1.27厘米）；壁厚：0.250英寸（0.635厘米）；重量：0.220磅/英尺（0.327千克/米）；整卷长度：200英尺（60.98米）；整卷重量：44磅（19.9千克）；爆破压力：80PSI(5.5bar)。
由于在制造的过程中产生的气孔数量，在推动空气通过软管段132时有一点阻力。阻力等同于所需的能量，因此，与其他传统曝气方式如起泡器、桨轮、吸气机、低效管等相比，扩散器栅格130使用的马力显著降低。此外，扩散器栅格130的微小气孔创造出的气泡也十分的微小。越小的气泡越能高效地将氧气转移到水中。同时小气泡在进入水中之后上升的时间更长。缓慢上升、直径小的气泡意味着与水接触时间更长且氧转移率更高。通过更高效地制造更微小的气泡，扩散器栅格130能够提供高的氧转移率（SOTR）和能量效率（SAE）。
如图1A所示，生物反应器泵108也安装在外部框架102上。在一个实施方式中，生物反应器泵108是相对来说比较低功率的泵，功率在60W左右，用于为原位生物反应器容器200提供空气。生物反应器软管140连接生物反应器200，并且同时从生物反应器泵108向生物反应器200传递空气，用于此处的生物载体介质。空气和营养被提供给生物载体介质中的微生物种群。在一个实施方式中，生物反应器200必须确保放置于外部框架102底部并且于扩散器栅格130下方，以直接在待处理环境中连续提供有益微生物的原位添加，从而优化被处理废水的矿化作用并使微生物适应该废水，使矿化废水得到最大程度的处理。
图1B是一个具有代表性的曲线图，展示了商业扩散器栅格130和传统曝气装置（如桨轮）中，标准氧转移率（SOTR）和液体介质中各种溶解性总固体（TDS）之间的关系。如图示1B所示，在溶解性总固体（TDS）值从0到约35,0000mg/L的范围内，扩散器栅格130比桨轮完成得更好。这证明了使用扩散器栅格130是高效的、改良的曝气方法（高SOTR）。
图1C是一个具有代表性的曲线图，展示了商业扩散器栅格130和传统曝气装置（如桨轮）中，标准曝气效率（SAE）和液体介质中各种溶解性总固体（TDS）的关系。如图1C所示，在溶解性总固体（TDS）值从0到约35,0000mg/L的范围内，扩散器栅格130比桨轮完成得更好。这证明了使用扩散器栅格130是更符合成本效益的曝气方法（高SAE）。
图1D是一个具有代表性的曲线图，展示了包括Aero-TubeTM的大多数普遍曝气方法中，标准曝气效率（SAE）和液体介质中各种盐浓度（TDS）之间的关系。图1E是一个具有代表性的曲线图，展示了包括Aero-TubeTM的大多数普遍曝气方法中，标准曝气效率（SAE）和液体介质中各种盐浓度（TDS）之间的关系。一家国际承认的工程公司在淡水和咸水的环境下分别进行曝气管的性能测试。在对照研究中，他们对利用Aero-TubeTM技术的气升式曝气机和具有同等马力的两款曝气机进行了比较，该两款曝气机为目前市面上很流行的桨轮曝气机和轮刷曝气机。
Aero-TubeTM在每一方面都完成出色，包括向水中转移氧气转移到水中的能力和效率，转移氧气的能力通过、标准氧转移速率（SOTR）来表现，效率通过每千瓦时以磅为单位的氧气量来表现（标准曝气效率或SAE线、率）。
在淡水测试中，Aero-TubeTM曝气机的能量效率（SAE线）高于桨轮曝气机2.6倍。
Aero-TubeTM曝气机在咸水测试中同样表现出色。随着水中盐含量的密度增加（从5,000mg增加至35,000mg），Aero-TubeTM系统的氧气方面的优势也稳步提升。在氯化钠35,000mg/L的情况下，Aero-TubeTM曝气机的能量效率是桨轮曝气机的4.2倍。
扩散器栅格130的性能可能会由于不同的品牌和型号而不同，但总体上，扩散器栅格130被认为是最高效且符合成本效益的曝气装置之一，因为几乎所有用于输送空气的能量直接进入水/液体介质中，所述空气通过软管140和软管段132。桨轮曝气机则在将水/液体介质抛至空气中获取氧气的过程中浪费了能量。
图示.2是一个具有代表性的透视图，展示了本发明的漂浮式生物反应器系统100的原位生物反应器管或容器200。总之，原位生物反应器与曝气装置相配对，如微气泡发生器。微气泡发生器的目的是产生高含氧量的水，向微生物提供所需营养以达到高水平的处理效果及效率。微生物的加速再生加快了自然矿化过程，减少了处理的循环次数，从实质上降低了有机污染物水平。
如图2能很好地看出，在一个实施例中，原位生物反应器管容器200具有外部有插槽的管状结构220，所述管状结构220有多个内部孔220。在每个内部孔220中都放置了足够量的微生物介质210。在一个实施例中，曝气管230嵌入有插槽的管状结构220内部。曝气管230的一端与生物反应器软管140连接且随后与生物反应器泵108连接。当生物反应器泵108开启时，通过曝气管230提供空气并且曝气管230制造出微气泡。气泡从内部扩散到生物反应器200的外表面，最后通过许多包含微生物介质210的内部孔洞220扩散到周围的水/液体介质中。空气气泡为微生物介质210提供了氧气和营养，并最终将微生物扩散到周围的水/液体介质中。
图3是一个具有代表性的本发明的漂浮式生物反应器系统100的使用方法示意图。如图3所示，本发明的漂浮式生物反应器系统100被安装且浸没在被处理的液体介质310中。污染物320从入口管312进入，并且处理后经过出口314排出。在一个实施方式中，外部框架102在两侧浮筒120的支撑下漂浮着。如图很好地展示了，当漂浮式生物反应器系统100开启时，生物反应器200将包含在内部孔洞220中的微生物360扩散出去。微气泡350从曝气管230中产生，并且所述微气泡350将会进一步将微生物360扩散到系统外，同时持续不断地向微生物360提供氧气和营养。最终，从生物反应器200中扩散出去的微生物360将会成为被处理的液体介质310中的优势种。
与此同时，微气泡350从扩散器栅格130中持续产生。微小的空气气泡350与粗大的空气气泡相比更容易被水吸收。因此，被处理的液体介质310中的氧气含量大量增加。此外，扩散器栅格130的低水头损失结合生物反应器200使得被处理的液体介质中的微生物种群繁殖率很高。
如图3所示，从生物反应器200中扩散出来的微生物360从生物反应器200向扩散器栅格130垂直移动。释放的空气气泡350不但维持了微生物360的生存，也协助微生物360被均匀地分散到被处理的液体介质310中。如图3所示，扩散器栅格130和生物反应器200的结合以及更重要的两者在本发明的漂浮式微生物反应器系统100的结合方位，在很大程度上提高了处理液体介质310的效率和效力。
能够理解的是，本发明排除了对生物固体和污泥的处理需求。生物固体被微生物消化分解，因此排除了对污泥和生物固体清理设备和方法等的需要。此外，在漂浮式生物反应器系统100中，在水表面的微生物会增加氧气的转移率。
测试结果：
鉴定研究室：罗宾森土地开发公司（Robinsons Land Corporation）；
分析鉴定编号：WA-10-217
型号：BioCleanerTM1200m3系统[16HP]
测试时间：取样-2010年10月18日；分析-2010年10月18日至23日
样品来源：污水处理厂-主要购物中心
定量水分析
经过本发明的漂浮式生物反应器系统100的其中一个实施方式对样品处理后，废水的整体水质得到了显著的改善，详见以上由独立实验室进行试验和分析得到的测试结果。最显著的处理结果包括BOD从入水样本700mg/L以上降低至出水样本仅仅<1mg/L。总大肠杆菌量（E.Coli）也降低至小于2MPN/100ml。这些数值都低于菲律宾环境与自然资源部门（DENR）对内陆水C级出水标准—“NPI”，出水样本达到了AA级出水标准，在以上方面优于或等同于饮用水水质。本次废水处理只采用了本发明的漂浮式生物反应器系统100且没有加氯消毒，没有过滤，没有进行污泥处理，没有添加化学药剂，也没有进行预处理或后期处理。
图4A是一个具有代表性的正视图，展示了一个可选实施方式的适用方法，即水族馆用生物反应器和曝气系统400。如图示4A所示，本发明的漂浮式生物反应器系统100可以适用于水族馆中。在一个实施例中，水族馆用生物反应器和曝气系统400由空气泵414、通气软管413和生物反应器与曝气机的组合401组成。在一个实施例中，空气泵是低瓦数的泵，大约2-3瓦，通过通气软管413向原位生物反应器与曝气机组合401供应空气。在一个实施例中，生物反应器与曝气机的组合401完全浸没在水412中。优选地，在体积为81-160升的水族箱中使用重量约150克的生物反应器与曝气机组合401。而体积小于80升的水族箱则应使用重量为100克的生物反应器与曝气机组合401。
给100加仑的水族箱充分曝气，空气泵414需要大约5瓦的动力或每加仑水需要大约0.07瓦的动力。在一个实施例中，定期清洗过滤器和水族箱内壁防止形成生物膜。系统400结合碳过滤器409工作效果最佳。
使用水族馆生物反应器与曝气系统400的优势包括没有臭气、没有沉淀、可控制水的pH值、放置各种微生物以控制氮循环、节约水和能量、鱼有更高的抵抗疾病的能力，并且不需要机械过滤和化学药剂。
图4B是一个具有代表性的水族馆用生物反应器与曝气系统400中的生物反应器与曝气机组合401的侧视图。图4C是一个具有代表性的水族馆用生物反应器和曝气系统400中的生物反应器和曝气机组合401的内部结构部分展示侧视图。生物反应器与曝气机组合401的主要目的是形成微气泡，用于曝气和分散微生物以清理水族箱中废物。如图4B所示，生物反应器与曝气机组合401的外部由带有许多孔420的不锈钢板制成。在一个实施例中，生物反应器与曝气机组合401为圆柱形，大约尺寸为高4英寸×直径为2.5英寸。如图4C很好地展示了，从空气泵414产生的空气通过软管413，随后经过生物反应器与曝气机组合401内部的橡胶软管408，进入生物反应器与曝气机组合401中。之后空气会到达空气扩散器407并产生微气泡415。微气泡415会到达周围的微生物介质406，所述微生物介质406中包含大量种类适宜的微生物。微气泡415会为微生物种群的生存繁殖提供氧气和营养，也将微生物通过孔420从生物反应器与曝气机组合401中分散出去。从生物反应器与曝气机组合401中生产出来的微生物将依靠消化鱼的排出物和水族箱中的其他污染物生存，从而使水412变得清洁且无臭味。
图5A是一个具有代表性的示意图，展示了一个可供选择实施方式的适用方法，也就是住宅污物用的生物反应器和曝气系统500。住宅污物用生物反应器和曝气系统500提供了一种持续就地于废物池512中播撒微生物的方法和设备。如图5A所示，住宅污物用生物反应器和曝气系统500由住宅污物处理单元501、空气泵和通气软管511组成。在一个实施例中，住宅污物处理单元501也作为生物反应器，是可浸没的容器。住宅污物处理单元501完全浸没于废水530中，并且通过机械手段确保所述住宅污物处理单元501的底座503位于废物池512底部。在一个实施方式中，住宅污物处理单元501也附加在电缆510上用于支撑手柄支架504，并且所述住宅污物处理单元501具有固定在废物池512上方的空气泵。
图5B是一个具有代表性的住宅污物用生物反应器和曝气系统500中的住宅污物处理单元501侧视图。图5C是一个具有代表性的住宅污物用生物反应器和曝气系统500中的住宅污物处理单元501的内部结构部分展示侧视图。在一个实施例中，虽然粗略看来住宅污物处理单元501只是中空的圆柱形带底座503的容器，但是住宅污物处理单元501可以适用于任何配置中。如图5B所示，住宅污物处理单元501具有位于顶部的顶盖505、位于底部的多个入口小孔502和靠近结构上半部的出口开口520。在一个实施例中，空气通过通气软管506和扩散软管509进入住宅污物处理单元501中。如图5C所示，在住宅污物处理单元501的微生物介质507的中心贮藏和生产微生物。在一个实施方式中，扩散器508被放置于住宅污物处理单元501的底部，由空气泵驱动。扩散器508产生微气泡，所述微气泡提供氧气和营养给包含在微生物介质507中的微生物，同时从底部的入口小孔502吸收废水530，制造真空。废水530在住宅污物处理单元501中向上运动，然后通过出口开口520从顶部释放出去。在向上流动的过程中，废水与微生物介质507接触，废水释放入开放水源时携带微生物一起释放出去。
通过直接向待处理废水530中连续增加所需的微生物种群，本发明的住宅污物用生物反应器和曝气系统500能够根据环境中的废物含量满足增长需求并使微生物适应。住宅污物用生物反应器和曝气系统500中产生的微生物剂由扩散器508持续提供氧气和营养，这样微生物剂可以更有效地矿化待处理环境530中的废水。本发明的住宅污物用生物反应器和曝气系统500的废水池512可以作为小型的污水处理设备。随着时间的推移，住宅污物用生物反应器和曝气系统500中微生物的就地增加可以将废水530处理达到可接受的排放标准。
图6A是一个具有代表性的示意图，展示了一个可选实施方式的适用方法，也就是航空动力混合器用生物反应器和曝气系统600。图6B是一个具有代表性的航空动力混合器用生物反应器和曝气系统600中的航空动力混合器的侧视图。在一个实施方式中，航空动力混合器用生物反应器和曝气系统600是适用于湖泊、水池等户外环境的曝气装置。如图6A所示，航空动力混合器基本上为一个壳体，适合漂浮在液体介质609中且保持顶部高于水/液体介质609的表面。这种气升式设备已经公开了许多年，并且本质上通过向水面下预定深度的水中提供微气泡来操作。一部分空气被水吸收，导致水的密度变小而向表面上升。水的上升使循环器608作用，所述循环器608使曝气后的水分散并且带给曝气装置额外的水。
水609在气升式设备中通过扩散器曝气。当扩散器浸没在水609中时，气体的通过装置的运动产生气泡，使气泡从气孔释放到水609中。在一个实施方式中，航空动力混合器用生物反应器和曝气系统600采用拥有专利技术的多孔橡胶壳作为扩散器。
本发明的航空动力混合器用生物反应器和曝气系统600由一系列AerogridsTM的多孔扩散器整齐排列在一条直线上组成。所述曝气扩散器放置在由浮筒603支撑的玻璃纤维框架上。
如图6B所示，位于上方的鼓风机650向扩散器提供空气。护板606可根据介质的深度改变尺寸，所述护板606包裹在设备600周围并且仅在顶部和底部设有开口607。小开口660设置在设备600的一侧且恰好低于表面。当本发明600开启时，所述小开口660将成为由于真空而流出的水609的出口。本发明600能够引导水609并且以非常有效的方法使其循环。本发明也是可移动装置，可以轻易地被吊至小船并且从一个地方转移至其它地方。
此处，应该理解的是，本发明在此仅仅对本发明的原理和应用进行了解说。为此，可以理解的是，可以在不超出以下权利要求书限定的范围内提出其它改进，对详细介绍的实施方式进行各种改进。
除非另有定义，在此使用的所有专业术语和科学术语与本领域技术人员理解的意思相同。虽然相似或等同的任何方法和材料可以用于本发明的实践或测试，但优选此处所描述的方法和材料。在本发明中引用的所有出版物和专利文件于此通过引用的方式整体并入本文中。
发明原理已经在具体实施方式的解说中体现地非常明确，对于本领域技术人员来说，在使用本发明时，对本发明的结构、排列、比例、原理、材料和组件的工艺进行改动是显而易见的，另一方面，这些改动的变型适用于具体的环境和操作需要，并没有超出本发明所述的原理。附加的权利要求旨在本发明的发明精神和范围之内概括所有形式的变型。

Claims (8)

1.一种用于清洁废水的便携、漂浮式曝气和微生物反应器系统，所述曝气和微生物反应器系统包括：
刚性、半开放、稳固的外部框架，所述外部框架具有两个侧壁和一个后壁，所述侧壁和后壁的高度均为框架高度的一半，所述外部框架的两侧附加有多个上浮装置，因此当所述外部框架浸入在不同密度的废水中时，所述外部框架的顶部仍保持漂浮；
曝气子系统，所述曝气子系统具有鼓风机和平的曝气栅格装置，所述鼓风机通过机械方式附着在所述外部框架的顶部，所述曝气栅格装置附着在所述外部框架的下半部，并且水平延伸贯穿所述外部框架的整个宽度，所述曝气栅格装置包括多个多孔塑料管，所述多孔塑料管具有包括热固性聚合物微粒和少量热塑性粘结剂的气体渗透壁，所述粘结剂粘合所述聚合物颗粒，并制造出充分均匀的多孔，所述多孔穿过沿管长方向的管壁，所述多孔为多个微孔，将气体扩散并转移给介质，所述微孔的直径沿管长方向平均为0.001英寸至0.004英寸，所述热固性聚合物颗粒的粒径为60至140目；多个通气软管连接所述鼓风机和所述曝气栅格装置；
微生物反应器子系统，所述微生物反应器子系统具有空气泵和微生物反应器部分，所述空气泵以机械方式附着于所述外部框架顶部，所述微生物反应器部分为细长的管状且外表有孔，水平延伸贯穿所述外部框架的整个宽度，并且位于所述曝气栅格装置的下方，所述微生物反应器部分包括由所述空气泵提供动力的内部曝气管以及多孔带多个插槽的外部管，包含活菌的微生物介质嵌在所述插槽中；通气软管连接所述空气泵与所述微生物反应器部分；所述内部曝气管是带孔的软管，空气被压入所述内部曝气管并沿着管道释放。
2.一种用于清洁废水的便携、漂浮式曝气和微生物反应器系统，所述曝气和微生物反应器系统包括：
刚性、半开放、稳固的外部框架，所述外部框架带有两个侧壁和一个后壁，所述侧壁和后壁的高度均为框架的一半，所述外部框架两侧附加有多个上浮装置，因此当所述外部框架浸没在不同密度的废水中时，所述外部框架仍保持漂浮；
曝气子系统，所述曝气子系统具有鼓风机和平的曝气栅格装置，所述鼓风机通过机械方式附着在外部框架的顶部，所述曝气栅格装置附着在所述外部框架的下半部，并且水平延伸贯穿所述外部框架的整个宽度，所述曝气栅格装置包括多个多孔塑料管，所述多孔为多个微孔，将气体扩散并转移给介质，所述微孔的直径沿管长方向平均为0.001英寸至0.004英寸；多个通气软管连接所述鼓风机和所述曝气栅格装置；
微生物反应器子系统，所述微生物反应器子系统具有空气泵和微生物反应器部分，所述空气泵以机械方式附着于所述外部框架顶部，所述微生物反应器部分为细长的管状且外表有孔，水平延伸贯穿所述外部框架的整个宽度，且位于所述曝气栅格装置的下方，所述微生物反应器部分包括由所述空气泵提供动力的内部曝气管以及多孔带多个插槽的外部管，包含活菌的微生物介质嵌在所述插槽中；通气软管连接所述空气泵与所述微生物反应器部分；所述内部曝气管是带孔的软管，空气被压入所述内部曝气管并沿着管道释放。
3.一种用于净化水的便携、漂浮式曝气和微生物反应器系统，所述曝气和微生物反应器系统包括：
刚性的外部框架，所述外部框架具有上部和下部；
多个上浮装置附着在所述外部框架上部，从而当所述外部框架浸没在废水中时，所述反应器系统仍保持漂浮；
与外部框架相结合的曝气子系统，所述曝气子系统包括鼓风机和平的曝气栅格，所述鼓风机以机械方式附着于所述外部框架上部，所述曝气栅格横向结合于所述外部框架的上部和下部之间，所述曝气栅格包括多孔管，所述多孔管具有多个微孔，将气体扩散并转移给介质，所述微孔的直径沿管长度平均为0.001英寸至0.004英寸；所述曝气子系统还包括多个通气软管，用于连接所述鼓风机和所述曝气栅格；
微生物反应器子系统，所述微生物反应子系统具有空气泵，所述空气泵以机械方式与所述外部框架上部结合，所述微生物反应器子系统还包括细长的、管状的、外表有孔的微生物反应器部分，所述微生物反应器部分与所述外部框架的下部相结合，并且水平延伸，并且位于所述曝气栅格的下方，所述微生物反应器部分包括由空气泵提供动力的内部曝气管以及多孔带插槽的外部管，所述插槽贯穿所述外部管延伸，所述微生物反应器部分还包括包含活菌的微生物介质，所述微生物介质嵌入在所述插槽中，所述微生物反应器子系统还包括通气软管，用于连接所述空气泵与所述生物反应器部分；所述内部曝气管是带孔的软管，空气被压入所述内部曝气管并沿着管道释放。
4.根据权利要求3所述的便携、漂浮式曝气和微生物反应器系统，其特征在于：所述曝气和微生物反应器系统安装在户外溪流中。
5.根据权利要求3所述的便携、漂浮式曝气和微生物反应器系统，其特征在于：所述曝气和微生物反应器系统安装在户外水池中。
6.根据权利要求3所述的便携、漂浮式曝气和微生物反应器系统，其特征在于：所述曝气和微生物反应器系统安装在沉淀池中。
7.根据权利要求3所述的便携、漂浮式曝气和微生物反应器系统，其特征在于：所述曝气和微生物反应器系统安装在养鱼的水族箱中。
8.根据权利要求3所述的便携、漂浮式曝气和微生物反应器系统，其特征在于：所述曝气和微生物反应器系统安装在住宅废物系统中。
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