CN103204592B - 一种低功耗高效的水体曝气增氧装置 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种低功耗高效的水体曝气增氧装置，包括曝气器、输气管、固定器件、浮力部件，其特征在于：有不少于1个的曝气器安装在桶体内，桶体处由固定器件、浮力部件固定于水体中；桶体内部构成从进水口到出水口的水流通道，进出水口分别与外水体相连通；曝气器与桶体内壁共同构成横截面积为PA的水流通道，无曝气器处的桶体内壁围成平均横截面积为PB的水流通道，PB／PA> 3；曝气器的曝气面与水体的主流动方向平行；由鼓风曝气装置、螺旋桨、能造成水体水位差的围堰等装置或设施驱动水体在水流通道内流动；曝气面处于横截面积为PA，高水流流速、大水流动能、低水压的水流通道位置，显著降低曝气压力、曝气功耗，使增氧量、氧动力系数成倍增加。

Description

一种低功耗高效的水体曝气增氧装置

技术领域

本发明涉及一种水体曝气增氧装置，尤其是一种高效低耗的水体曝气增氧装置。主要应用范围为：各种污水废水处理过程中的水体增氧；淡水、海水的水产养殖的水体增氧；河道、池塘、湖泊水体的增氧复氧；自来水处理过程中的增氧；水体除铁、除锰曝气增氧；鱼缸、水族箱、水箱的增氧。

背境技术

污水处理厂的各种污水废水处理过程中，水体增氧都是必需的环节，而且增氧所需的能耗占总能耗的60%以上，占总运行成本约40%。到2015年，全中国每天污水处理量将达到约2亿吨，每天的增氧电耗达到5千万-1亿千瓦小时（度），因此高效低耗的曝气增氧技术、设备有其重大的经济价值和社会效益。

中国是世界上最大的水产养殖国家，水产养殖产量占全世界的70%，淡海水水产养殖面积约1亿亩，增氧机是各种水产养殖的最重要的必备设备：它能使空气中的氧气溶入水体，增加水体中的溶氧量，提高水产养殖密度，避免因水体缺氧造成养殖的水产品生病、死亡，减少水体污染。较高合理的水体溶氧量能加快水产品的生长速度，缩短生产周期，减少饵料和药物的用量，减少养殖废水的排放，提高水产品的产量、品质，从多方面综合提高水产养殖效益。

国内60%以上的河道、湖泊有不同程度的污染，工农业废水、生活废水的大量排放，使水体的化学需氧量（COD）、生化需氧量（BOD）、氮、磷含量大大超标，蓝藻频繁大规模暴发，水体严重缺氧，有机物不能及时进行有氧分解，厌氧菌大量繁殖，造成水体发黑、发臭，水生动植物无法生存，水体丧失自我恢复的生态功能。其治理的最根本有效和必不可少手段之一就是通过增氧机向水中增氧，增加水体溶氧量，降低COD、SOD，也为好氧微生物、浮游动植物乃至水生动植物的生存繁殖提供必要和良好的条件，恢复水体的自净能力和生态功能，改善水质。不少工程案例已证明，曝气增氧单独进行或结合其他措施，如曝气增氧结合生物膜技术，能有效消除水体黑臭、防止藻类暴发，提高水生动植物的产量，将水体中污染物资源化。但现有增氧机较高的能耗和运行成本，限制了水体曝气增氧工艺在该领域的应用和普及。

自来水加工处理过程中，尤其是其中的除铁、除锰工序，必须用到曝气增氧设备。

小型曝气增氧泵是观赏鱼饲养、鲜活水产品在运输销售和饭店酒楼保活保鲜等场合所必需的，该类增氧泵特点是数量非常巨大、功率较小，氧动力系数很低。

现有水体增氧设备大致分为水面机械增氧和水下曝气增氧二类。水面机械增氧的有叶轮式、水车式、喷泉式、转碟转刷式、跌水式；水下增氧的有微孔曝气式和射流曝气式。

水面机械增氧设备一般是搅动浅层水体或将水喷溅入(或跌入)空气中，增加水体和空气的接触面使空气中的氧气进入水中，增加水体的溶氧量。其缺点是能耗大、往往只能增加水体表层的含氧量、而对水体底层的增氧效果差，不适合较深水体的增氧，并且噪音较大，水体上下循环功能弱。

水下曝气增氧中的微孔曝气式增氧机是用空压机或鼓风机将压力空气经铺设于水底的输气管送到安装在水中(一般在水底附近)的曝气器（曝气管或曝气盘），再从曝气器的微孔中以小气泡的形式排入水中，达到各种深度水体的增氧目的。其缺点是因为需要的气压比较高所以能耗相对较大，气压越高则气体温度也越高，有一部分能量以热量耗散的方式被浪费，并因高温导致输气管道的老化；每根曝气管或每个曝气头的增氧有效服务面积有限，因此需在水底附近大面积铺设安装大量输气管、曝气管或曝气盘，施工量和施工难度大；安装时一般需排干水池或水塘里的水，大面积的湖泊、河道难以安装；曝气孔容易堵住；增氧机会因输气管、曝气管、曝气盘的老化而失效；设施寿命较短，故障多，维护困难。水下增氧的射流式曝气增氧机是把空气吸入或压入高速水流中在水下进行喷射，其表层以下水体增氧效果好于水面增氧设备，缺点是能耗大、水下喷射距离有限，整体循环效果较差。

常规的微孔曝气增氧机的氧动力系数为：3～6公斤O2/(KW小时)，即每度电可为水体増氧3～6公斤，是各类增氧机中氧动力系数最高的，其他种类的增氧机氧动力系数一般在3公斤O2/(KW小时)以下。

相对于污水处理厂高负载污水处理过程中水体单位体积需氧量高和需在较短时间大量增氧的工况，水产养殖领域的增氧和河道湖泊的复氧属于大水体低需氧量的工况，同时往往是表层水富氧而底层水缺氧；因此在大水体低需氧量场合下，一台理想的增氧机，不光要有足够的增氧能力，而且还要有单机服务面积大和具备上下层水体循环的性能。

现有的各类增氧设备因其工作原理的限制，继续改进的余地有限。同时每种设备有其各自的不足：能耗高、立体循环功能差、施工难度大、不能用于大面积离岸远的水域、故障率高、维修困难、寿命短等。

发明内容

本发明针对以上状况，运用流体力学中水体的动能和压力可相互转换的原理，提出了一种全新的低能耗高效的曝气增氧机工作原理和技术方案。使增氧机具有低能耗、大曝气量、大增氧量、高氧动力系数的优点、同时可兼有水体的大面积和上下层的循环流动功能。

发明原理如下：从流体力学的伯努利方程可知：一管道内定常（流场状况不随时间改变）的连续水流中，如不计摩擦力，除重力外无外力作用，则水流中的各处不同位置的水体相互之间符合以下规律：动能+压力-水深产生的静压力(静水压力)=恒值，其中静水压力=水深乘以水的比重，静水压力只与水深相关，与动能无关；因此某一位置的水流流速增大，动能也相应增大，且动能与速度成平方关系，则该位置的水压相应减小；某一位置的水流流速减小，动能也减小，则水压相应的增大。因此根据上述规律，提出本发明的工作原理：一管道的进出水口分别与外水体相联通，管道内部形成与外水体隔离的水流通道，把曝气器安装在管道内水流中的小通道横截面积、高水流流速的位置，且曝气器的曝气面与水体主流动方向平行；水流高速流过曝气器的曝气面时，曝气面的水压会降低，且大幅度低于外水体相同水深处的水压，因此曝气器的曝气压力降低，能增加曝气量、降低曝气功耗、增加氧动力系数。如在管道中间的某一位置有装置对水流做功，W为做功装置对单位体积水体所做的功，做功装置的上游水体的动能+压力-静水压力=H1，做功装置的下游水体的动能+压力-静水压力=H2，则W=H2－H1，如W远小于动能的变化值，则在计算动能和压力的相互转换时,可忽略W的影响。

本发明采取如下技术方案：一种低功耗高效的水体曝气增氧装置，包括曝气器（曝器头）、输气管、固定器件（固定杆、固定缆绳）、浮力部件等。其特征在于：有一桶体或管道由固定器件、浮力部件固定在水体中，不少于1个的曝气器安装在桶体或管道之内；桶体有进水口和出水口，进出水口分别与外水体相通，且均低于外水面；桶体内部构成以桶体内壁为边界且与外水体相隔离的从进水口到出水口的水流通道；无曝气器处的桶体内壁围成较大横截面积的水流通道，该水流通道的平均横截面积定义为PB；各曝气器的曝气面与桶体内壁共同构成曝气水流通道，曝气水流通道供水流通过，而且曝气器的曝气面向水流进行曝气，各曝气水流通道的横截面积分别为Pi（i=1、2…），其中各Pi中的最小值定义为PA；PB＞＞PA，且PB／PA大于3；曝气器的曝气面与水体的主流动方向平行；有一外动力装置或设施驱动水体在水流通道内流动，水流流过横截面积为PA的曝气水流通道时，水体的流速和动能将增加，水压将减少，因此处于横截面积为PA的通道处的曝气器的曝气压力减小、曝气功耗减少，曝气量增加。从而达到低功耗、大曝气量，大增氧量和高动力增氧系数的目的。

对上述方案的工作原理进一步解释如下：大小截面积之比PB／PA设定为3倍以上，比如设为10倍，因水是不可压缩流体，流速与横截面积成反比，则小横截面积PA处的流速／大横截面积PB处的流速=10，而动能与流速成平方关系，则水流在小横截面积PA处的动能为大横截面积PB处的动能的100倍，随着动能的增加，截面积为PA的曝气水流通道处的水压相应减小，如动能增加值大于此处的静水压力（水深乘以水的比重），此处的水压即低于大气压；因曝气器的曝气面与水体的主流动方向平行，则曝气面的曝气压力即为此处水流的水压；由此产生的小截面积PA处水压和曝气压力的降低效应，可单独或同时达到以下效果：减少鼓风机的功耗，增加曝气量；在水压低于大气压的情况下，无需鼓风机做功，在大气压的作用下，水面上的空气被吸入，经进气罩、输气管从曝气器向水流曝气，即可进行所谓负压无功曝气。同时因为曝气器的沿水流流动方向的长度只占整个水流通道长度很小的比例，水流高速流过曝气器后，即恢复正常的低流速，因此对气泡在水中停留时间只会有很小影响。

实际应用中：横截面积为PB的水流通道处的水流流速一般为0.2米/秒～1米/秒,小横截面积PA处的水流流速范围一般为2米/秒～8米/秒，在小横截面积PA处，水压相应减小了相当于约0.2～3.2米水深的静水压力（2～32KPa）。例如小横截面积PA处的水流流速为4.5米/秒，则减小约1米水深的静水压力（10KPa）,如将曝气器安装在水深小于1米的位置，不计输气管道和曝气器中的摩擦阻力，则此曝气器无需鼓风机提供压力空气，在大气压作用下即可进行负压无功耗曝气，如将曝气器安装在水深1～1.5米的位置，较其他种类的水下曝气装置，能减少2/3以上的曝气压力（此压力值以水面大气压为起算点的相对压力，低于大气压即为负值），鼓风机在进行有功曝气时，能大幅度减小鼓风压力、鼓风功耗或大幅度增加曝气量。

作为优选：所述的外动力装置为由鼓风机、输气管、曝气器组成的曝气装置。

所述的外动力装置是一螺旋桨或水泵。

所述的外动力设施为一道两侧分别为一高水位水体和一低水位水体的围堰，水流通道内水流的动能来源于二个水体的水位差，水位差简称为水头，所述的水流通道的进水口在高水位水体一侧，出水口在低水位水体一侧。

所述的曝气器经输气管和进气罩直接与水面上的大气相连通，在大气压力作用下进行负压无功曝气。

所述的曝气器由鼓风机提供压力空气进行有功曝气。

所述的曝气器至少有2个，既有通过鼓风机提供压力空气进行有功曝气的曝气器，又有经大气压力作用进行负压无功曝气的曝气器。

所述的桶体分为上下二段，下桶体材料比重稍大于水，工作时可深入水体深处或沉在水底，上桶体出水口略低于外水面；上下二段桶体可相对滑动，使设备可适用于各种水深的场合；下桶体的上端和上桶体的下端有可相互限位的凹槽，防止二桶体相互脱离；相对滑动的上下二桶体缝隙小于3毫米，使只有极少量的水能流过此缝隙。

所述的下桶体的下端四周开有进水窗口作为进水口，窗口的下沿到下桶体的下端距离为5-15公分。

所述的桶体的出水口处安装有一导水装置，导水装置使经曝气增氧后的出水不直接通向外水体，而是经过导水装置后再流向外水体，导水装置上设有导水槽，出水从导水槽的开口处流出。

所述的导水装置及其上的导水槽固定不动，使水体经过导水槽只流向水面的一个或几个特定的固定方向。

所述的导水装置可作周向旋转，其上的导水槽使出水水流对导水装置有一周向的反推力，推动导水装置和导水槽作360度旋转运动，从而驱动增氧后的水体周期性的流向水面各个方向。

所述的桶体的出水口低于外水面。

本发明的有益效果：1、降低曝气器的曝气压力、达到大曝气量、大增氧量、高氧动力系数、低功耗、低运行成本的效果。比较其它种类的鼓风曝气器，曝气器处于相同的水深，本发明的曝气压力大幅度减小。本发明的有功曝气器所处的水深位置的静水压力值，一般小于因水流经过横截面积为PA的通道所增加的动能值(或减少的压力值)的1.5倍，因此较其他种类曝气增氧机，能减少2/3以上的曝气压力，能成倍的减少能耗，或在同样的能耗下，成倍的提高增氧量；同时在水深较浅的位置安装无功曝气器，此处的静水压力值<因水流经过横截面积为PA的通道所增加的动能值－2KPa，因此可在大气压作用下无需功耗进行负压无功曝气，进一步大幅度增加增氧效果。总体比较，本发明的曝气增氧机可比其他种类曝气增氧机将增氧效果和氧动力系数提高几倍至十几倍，相应的能耗降到其他种类曝气增氧机的几分之一至十几分之一。2、设备投资成本低，因为氧动力系数提高了数倍，达到同样的增氧量，相比其他种类的增氧机，只需要几分之一或更小功率的动力装置，大幅减少鼓风机的功率和投资成本。3、可使用低压风机，因曝气压力的降低，可使用常规廉价的小功率低风压的鼓风设备，避免必须采用昂贵的高压风机如罗茨风机、空压机。4、结合本发明的导水装置和二段式桶体的装置，有单台增氧机实现大面积和上下层水体循环的优点，而其他种类增氧机均不具备的此功能，特别适合在水产养殖的增氧领域和河道湖泊复氧领域的大水域小需氧量的应用场合，同时能增强光合作用，改善水底长期缺氧的状况，增加水中浮游生物的生产量，使水体中的有机污染物转化为水生动植物的营养来源。5安装、维修方便，可以不在水底铺设大量输气管道，结合本发明的二段式桶体的装置，能方便的应用于各种水深的水域。6、可利用不同种类的外动力来源。特别是外部地形环境中有自然形成的水位势能（水头）存在，不需要电力供应即能进行有效的曝气增氧，而且所需水头很低，有3-5公分的水头即可满足需要，如水头较高，则可实现多级增氧；较常规的跌水曝气工艺，可大幅提高增氧效果，减少对水头高度的要求。7、因氧动力系数高，所需功率小，在大面积水域，因离岸距离远，供电有困难的情况下，利用较小功率的太阳能光伏、风力发电或风车等装置即可满足曝气装置的动力需求。

附图说明

图1为实施例1的结构示意图。

图2为实施例2的结构示意图。

图3为实施例3的结构示意图。

图4为曝气器的结构示意图。

图5为图4的A-A剖面视图。

图6为曝气器在桶体壁内的局部结构示意图。

图中：1、无功曝气器 2、有功曝气器 3、上桶体 4、下桶体 5、进气罩 6、输气管 7、浮力部件 8、固定杆 9、鼓风机 10、螺旋桨 11、围堰 12、桶体壁13.曝气水流通道 14.曝气面。

具体实施方式

下面通过实施例，并结合附图，对本发明的技术方案作进一步具体的说明。

实施例1：如图1所示，桶体由浮力部件7和固定杆8连接固定于水中，桶体上端为出水口,下端为进水口，出水口低于水面；1个以上曝气器安装在桶体内，无曝气器处的桶体内壁围成横截面积较大的水流通道，无曝气器处水流通道横截面积的平均值称为大横截面积PB，如图4-6所示，各曝气器的曝气面14与桶体壁12共同构成横截面积为Pi的曝气水流通道13，PB＞Pi，各Pi中的最小值称为小横截面积PA，PB＞＞PA，且PB／PA大于3；曝气器的曝气面14与水体的主流动方向平行；外动力装置(设施)为鼓风机9、输气管6、有功曝气器2组成的有功曝气装置。

作为优选，桶体分为上下二段，下桶体4材料比重稍大于水，工作时可深入水体深处或沉在水底，上桶体3出水口略低于外水面；上下二段桶体可相对滑动；下桶体的上端和上桶体的下端有可相互限位的凹槽，防止二桶体相互脱离；相对滑动的上下二桶体缝隙小于3毫米。

工作过程：当外动力装置中的曝气器在开始曝气后，气泡上升，桶内曝气器以上部分的水体因气泡的存在，比重小于外水体的比重，所以在相同的深度，外水体的水压大于桶内水体的水压，同时因气泡在上升过程中对水体有向上的提升效应，在压力差和气泡提升二种因素的共同作用下，水体逐渐形成稳定的从进水口到出水口自下至上的流动；根据不同的曝气量在大横截面积PB的水流通道内形成速度为0.2～1米/秒的水流，调整设计大小横截面积PB/PA之比，使流过小横截面积PA的曝气水流通道的水流流速达到所需的设计数值。如流过截面积PA的曝气水流通道的水流流速为4.5米/秒，相应减小曝气压力约1米的静水压（10KPa）。为了鼓风机能启动曝气，外动力装置中的一个曝气器的安装位置的静水压必须小于鼓风机产生的风压，一般要求该曝气器安装位置的静水压+2KPa<鼓风机产生的最大风压。本装置中，横截面积PB处的水流速度为0.2～1米/秒的水流的动能来自有功曝气装置的做功，动力装置对单位水体的做功量W，远小于在横截面积为PA的曝气水流通道处的动能增加值或压力减小值，因此可忽略W对动能与压力的转化的影响。

整个曝气增氧系统可以只有一个曝气器，即只有一个外动力装置中的曝气器，该曝气器由输气管6连接鼓风机9，曝气器启动曝气后随着通道内流速的逐步提高直至稳定，小横截面积PA处曝气压力逐步减小直至稳定在某一最小值，曝气量逐步增加直至稳定在某一最大值，增氧量和氧动力系数同时增加。

整个曝气增氧系统除外动力装置中的有功曝气器外，还可以安装负压无功曝气器1，无功曝气器1经输气管6连接进气罩5，无功曝气器1一般安装在有功曝气器2上方，所在位置PA处的动能值>静水压+2KPa。启动曝气后随着通道内流速的逐步增加直到稳定，曝气面压力减小，有功曝气器的曝气量增加，无功曝气器也产生大量曝气。根据浅层曝气理论：在气泡形成和破裂过程中，空气向水体的氧转移率最高，无功曝气器提供的大量气泡会大幅度增加增氧量。

整个曝气增氧系统中的外动力装置中的有功曝气器2，除有一个有功曝气器安装在静水压小于鼓风机产生的风压的浅水位置外，还可以在静水压大于鼓风机产生的风压的深水位置安装另外有功曝气器。刚开始曝气时，深水位置的有功曝气器因水压大于鼓风机产生的气压，不能曝气；随着通道内流速的逐步增加直到稳定，曝气面压力减小，浅水位置的有功曝气器的曝气量增加，深水位置的有功曝气器上曝气面的水压小于鼓风机产生的气压，该曝气器也曝气工作。

本实施方案中的有功曝气器的曝气压力大大低于同深度外水体的水压力，且一般小于同深度静水压的1/3，因此大幅度减少功耗，而且所述的有功曝气器在提供外动力的同时，本身有曝气增氧功能。此方案实施时可根据具体情况决定曝气器的安装个数，曝气器可以是1个或多个，但必须至少有1个曝气器由鼓风机提供压力空气进行有功曝气，作为外动力来源，其他的的曝气器可以由鼓风机提供压力空气进行低功耗高效的有功曝气，也可以进行负压无功耗曝气。

实施例2：如图2所示，桶体或管体3由浮力部件7和固定杆8实现定位，一围堰11把二个水位不同的水体分隔开，水流的外动力来源为该二个水体的水位差（水头）；有一桶体（管道）进出水口分别处在高水位水体和低水位水体中，其中进水口在高水位一侧，出水口在低水位一侧，出水口低于低水位的水面，且与低水位水体水面的距离不超过15公分；一个以上的曝气器安装在桶体内，曝气器与桶体内壁共同构成小横截面积为PA的曝气水流通道，无曝气器处的桶体内壁围成横截面积较大的水流通道，该横截面积的平均值称为大横截面积PB，PB＞＞PA，且PB/PA大于3；曝气器的曝气面与水体的主流动方向平行；曝气器一般为无功曝气器1，且安装深度小于1米；在水头特别小而增氧需求量大的场合，曝气器也可采用有功曝气器。

工作过程：当高水位中的水体因压力差通过桶体流向低水位水体时，根据不同的水头，在桶体内会产生不同的流速。如不计摩擦力，则5公分的水头，可在桶体内大横截面积PB的水流通道处产生约1米/秒的流速，如大横截面积PB与小横截面积PA的面积之比为5，则小横截面积PA处的流速为5米/秒，相应减少约1.2米水深的水压（12KPa），将曝气器安装在水深小于1.0米的位置，则能进行无功曝气；曝气器在水深大于1米而小于1.5米的位置，也可以进行低功耗有功曝气。

在实际使用中，有不少场合存在自然地形所形成的水位差，如山溪、河流、潮汐等，应用本实施方案，只要有很小的水头，无需功耗，即可进行有效的曝气增氧。

在无自然形成的水头的情况下，也可以用低扬程大流量水泵制造水位差，使用本发明实施方案。

实施例3：如图3所示，桶体3竖直设置于水中并由浮力器件7和固定杆8实现定位，一个以上曝气器安装在桶体3内，桶体的下端开有进水口，出水口在桶体上端且低于外水面，出水口与外水面的距离不超过15公分；在桶体的某一位置安装一低转速大流量的螺旋桨10，螺旋桨10可以由电机驱动，也可以由风车驱动，在桶体内无曝气器的大横截面积为PB的水流通道处形成流速为0.2米/秒～1米/秒的向上的水体流动；安装曝气器处的小横截面积PA处的流速为2米/秒～6米/秒，相应减少曝气压力约0.2～1.8米的静水压，如曝气压力减少1米静水压，则曝气器的安装位置的水深小于0.8米，即可进行无功曝气增氧。

该方案在夏天需要打破水体上下分层的大型水库和深水湖泊中使用最合适，可以做到上下层水体循环和增氧一举二得。在离岸较远、空旷的水面上，风场条件一般较好，利用风车提供动力是高效和合适的。

上述3个方案，在高负载高需氧量的场合，不设导水装置；在大水域低需氧量的场合可设有导水装置。

Claims (13)

1.一种低功耗高效的水体曝气增氧装置，包括曝气器、输气管、固定器件、浮力器件，其特征在于：有一桶体或管道由所述的固定器件、浮力器件固定在水体中；不少于1个的曝气器安装在桶体或管道之内；桶体开有进水口和出水口，进水口和出水口分别与外水体相连通；桶体内部构成以桶体内壁为边界且与外水体相隔离的从进水口到出水口的水流通道；各曝气器与桶体内壁共同构成有着各自特有的横截面积且其值分别为P（i）的曝气水流通道，i=1、2、3···，各P（i）中的最小值定义为小横截面积PA，无曝气器处的桶体内壁围成的水流通道的平均横截面积定义为大横截面积PB；PB/PA>3；曝气器的曝气面与水体的主流动方向平行；有动力装置驱动水体在水流通道内流动。

2.根据权利要求1所述的一种低功耗高效的水体曝气增氧装置，其特征在于所述的动力装置为由鼓风机、输气管、曝气器组成的曝气装置。

3.根据权利要求1所述的一种低功耗高效的水体曝气增氧装置，其特征在于所述的动力装置是一螺旋桨或水泵。

4.根据权利要求1所述的一种低功耗高效的水体曝气增氧装置，其特征在于所述的动力装置为一道两侧分别为一高水位水体和一低水位水体的围堰，水流通道内水流的动能来源于二个水体的水位差，所述的水流通道的进水口在高水位水体一侧，出水口在低水位水体一侧。

5.根据权利要求3或4所述的一种低功耗高效的水体曝气增氧装置，其特征在于所述的曝气器经进气罩、输气管直接与大气相连通，在大气压力作用下进行负压无功耗曝气。

6.根据权利要求2或3或4所述的一种低功耗高效的水体曝气增氧装置，其特征在于所述的曝气器由鼓风机提供压力空气进行有功曝气。

7.根据权利要求2或3或4所述的一种低功耗高效的水体曝气增氧装置，其特征在于所述的曝气器至少有2个，既有通过鼓风机提供压力空气进行有功曝气的曝气器，又有经大气压力作用进行负压无功耗曝气的曝气器。

8.根据权利要求1所述的一种低功耗高效的水体曝气增氧装置，其特征在于所述的桶体分为上下二段，下桶体材料比重稍大于水，工作时可深入水体深处或沉在水底，上桶体出水口略低于外水面；上下二段桶体可相对滑动；下桶体的上端和上桶体的下端有可相互限位的凹槽，防止二桶体相互脱离；相对滑动的上下二桶体之间缝隙小于3毫米。

9.根据权利要求8所述的一种低功耗高效的水体曝气增氧装置，其特征在于所述的下桶体的下端四周开有进水窗口作为进水口，窗口的下沿到下桶体的下端距离为5-15公分。

10.根据权利要求1所述的一种低功耗高效的水体曝气增氧装置，其特征在于所述的桶体的出水口处安装有一导水装置，导水装置使曝气增氧后的出水经导水装置后再流向外水体，导水装置上设有导水槽，出水从导水槽的开口处流出。

11.根据权利要求10所述的一种低功耗高效的水体曝气增氧装置，其特征在于所述的导水装置及其上的导水槽固定不动，使水体只流向一个或几个固定的方向。

12.根据权利要求10所述的一种低功耗高效的水体曝气增氧装置，其特征在于所述的导水装置可作周向旋转，其上的导水槽使出水水流对导水装置有一周向的反推力，推动导水装置作360度旋转运动，从而驱动增氧后的水体周期性的流向水面各个方向。

13.根据权利要求1所述的一种低功耗高效的水体曝气增氧装置，其特征在于所述的桶体的出水口低于外水面。

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