CN1040070C - 气体溶解和释放液体处理系统 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种改进的气体溶解后再排放液体处理系统，涉及使用多级气体溶解压力容器、加压水排放组件和敞开容器。气体溶解后再排放的液体处理系统包括液体压力泵、压力容器、气体注射器、进口管喷嘴构件、气体压缩机、气体调节器、气体流量计、压力计、安全阀、气体排放点、进料器、泵、加压水排放单元、液体流量计、敞开容器、污泥去除构件、空气排放控制构件。不止一种气体在不同进口引入，并在控制的高压和高旋转速度下同时而有效地溶解在压力容器中。改进的液体处理系统紧凑、简便而价廉，可以应用于臭氧化处理、氯化处理、再碳酸化处理、氧化处理、生物氧化处理、氮化处理、通气和浮除过程，本发明中加入一定量的化学药品和/或微生物，用来加速液体处理中所需的化学和或生化反应。

Description

气体溶解和释放液体处理系统

本发明涉及一种在密封容器中，在高压(2-7个大气压)和高旋转速度(2,500rpm或更高)下把气体溶解于液相，再把加压后的液体排入敞开容器中以产生直径小于80微米的极细微气泡的方法和装置。传统的气泡分离、再碳酸化处理、通气和臭氧化处理等技术对气体溶解效率低，需要长的停留时间和大的反应器。传统的生物氧化方法包括使用大空气(Coarse air)或氧气气泡，效率低而且会产生空气污染。本发明对于任何传统的物理-化学液体处理方法，如传统的气泡分离、浮除、再碳酸化处理、通气、臭氧化处理、氯化处理、氧化处理等都具有高的效率。本发明对于任何传统的生物氧化方法，如传统的活性污泥法、滴滤池、旋转生物接触器、生物塔(biological tower)、深轴井(leep Shaft)方法、生物流化床等也具有高的效率。

吸附气泡分离方法(包括溶解空气浮除法、分散空气浮除法、泡沫浮除法等)对固-液分离是一种十分有效的技术，除在环境工程领域外，已经应用50多年了。吸附气泡分离早先应用在采矿工程领域，现在用来分离和/或浓缩占全世界95％的贱金属(base metals)和其它矿物化合物。最近，吸附气泡分离方法在其它各种领域中的应用变得日益重要，如藻类的分离、种子的分离、从生物反应器中分离细菌、从再生纸浆中去除墨汁、从食物流中回收羊毛脂、从豆夹中分离豆、从板岩中分离煤、从淀粉中分离面筋、从工业废物流中分离油，和更近的在饮用水、冷却水、废水和污泥的处理等中应用。

吸附气泡分离方法可以定义为利用气泡吸附使固体从液体主体向液体表面转移。

固体可以是以溶解的形式，悬浮的形式和/或胶体的形式存在，所包括的三个基本基理是气泡的形成，气泡吸附和固体分离。

通常，较轻的悬浮固体，如纤维、活性污泥、游离油、化学絮凝物、油脂等，利用按物理-化学的气泡吸附基理的方法能很容易地分离。胶体固体、水溶性有机物、水溶性无机物和表面活性物质，当它们被从胶体或可溶性的形式转变成可以被气泡漂浮的不可溶的形式(即悬浮固体)后，可通过气泡分离方法从液体主体中分离出来。

此外，按表面吸附现象，水溶性表面活性物质可以利用吸附气泡分离方法很容易地分离。非表面活性悬浮固体、胶体固体、水溶性有机物、水溶性无机物都可以转变成表面活性物质。所有表面活性物质，不论是可溶的还是不溶的，都可以用细气泡有效地漂浮起来。气泡分离中细气泡的产生是一项艰难的工程任务。传统的产生细气泡的方法和装置，类似于低效率的压力喷雾罐，需要2分钟以上的留时间和50psig以上的压力。传统的气体溶解系统需要一个大功率的气体压缩机来溶解气体。

传统的再碳酸化处理、通气和臭氧化处理方法都涉及在大气压和低液压下，使用低效能的多孔板或气体分散器来把二氧化碳气体、空气或臭氧引入水相中。由于气泡的尺寸大而不均匀，许多气泡不能完全溶解于水相中，因此，气流中这一部分气体就被浪费了。在使用臭氧的情况下，气流中残留的臭氧会引起大气污染问题。

本发明是一密封的高效压力容器，它是特别设计用来在高压(2-7个大气压)和高旋转速度(超过2,500rpm)下使空气、氧气、氮气、二氧化碳、臭氧、其它气体，或它们的混合物溶解于液流，如水中。旋转流动形式、特别的喷嘴、和多孔气体溶解构件结合在一起使得100％的气体溶解于液体从而消除了废气流。气体溶解所需的停留时间减少至数秒，因此，所需的气体溶解的压力容器的尺寸也大大地减少了。在这一新的系统中，气体压缩机成了加强气体溶解的辅助装置，而不再是绝对需要的了。本发明还涉及到一个改进的加压水的排放单元。压力容器中的排出物通过加压水排放单元排入一槽中，该加压水排放单元装有一流线型减压构件，能使得在开放容器中的液体中产生直径小于80微米的极细气泡。进一步，本发明涉及一新的改进的水纯化系统和废水处理系统，在这此系统中，气体溶解/释放装置都被充分利用，也可以往系统中添加化学药品和/或微生物以发生化学或生物反应。

通过有多孔气体分散管、喷嘴、多孔气体分散板或机械混合器的液-气混合容器将一定体积的气体溶解于液体流中的方法在气体传递(fransfer)领域中己被人们所熟知。当通过一种液-气混合容器把气泡释放到液体中时，只有少部分气体溶解在液体中，而大部分气体还保持气态形式，在液体中形成大气泡(直径大于250微米)，这是由在大气压力下的剪切力引起的气体分散造成的。

相应地，在传统的活性污泥水处理工厂中，由于分散的大空气气泡用来供给工厂的通气池，所以氧气从气相进入液相的传递效率低于50％。

在水软化工厂中，大量分散的大二氧化碳气泡被用在再碳酸化处理过程单元中，再在大气压力下沉降过量的水溶性钙离子，但是，仅有小量的二氧化碳气泡能发生有效的化学作用，而剩下的二氧化碳气泡被浪费而进入大气中。虽然这些气泡短期内不会产生什么问题，但长此以往，就会使全球的气温上升，即所谓温室效应。

臭氧除可作为氧化剂外，还是优良的消毒剂，通常是在接近大气压力或负压下通过一个分散器来引入液流的。这是人们所熟知的臭氧化作用。由于不完全溶解而引起的任何过量的臭氧泄漏都会造成空气污染，同时也是不必要的浪费。

扩散空气浮除、分散空气浮除、泡沫浮除和泡沫分离都是传统的吸附气泡分离方法。其中的大空气气泡(直径远大于250微米)都是在接近一个大气压下在一种液-气混合容器中产生的。大空气气泡的量是液流流体积的400％，它们在液流中引起扰动，同进提供了很大的空气与液体的界面积，使得水溶性表面活性物质从原来的液体中分离出来，在液体表面形成泡沫。

溶解空气浮除是一种新的吸附气泡分离方法，为了从原来的液相中分离出主要为不溶性悬浮固体使之在液相表面形成厚的浮查，需要极细空气气泡(直径小于80微米)。空气对液体的体积比仅为约1％-3％。

为了加速通气、再碳酸化处理、臭氧化处理和溶解空气浮除过程，有必要产生极细气泡，而且，通过本发明在高压(2-7个大气压)及高旋转速度(超过2,500rpm)下能有效地实现。

现有技术中的空气压缩操作的设备，在Jens Orten Boving的于1928年7月17日公开的US1,677,265中得到了描述，其中涉及到空气提升式液泵，即液体在提升或上升管中被从管下端或接近管下端处进入的压缩空气提升管。该专利特别着重于使用气态形式的压缩空气的空气提升式液泵，而本发明申请则着重于空气溶解的压力容器，然而描述导向本发明的空气压缩技术的发展是十分重要的。

现有技术中的空气压缩操作的设备，在William M.piatt的于1933年11月28日公开的US1,937,434中得到了描述，该操作是用于污水处理厂的活性污泥的通气。该专利是着重于使用带有多孔气体分散管和多孔气体分散板的液-气混合容器中压缩空气分散的改进。大空气气泡在环境压力下的敞开容器中的液体中形成向上或水平旋流，总的容器体积为液体体积和气体体积之和。本发明利用多级压力容器在2-7atm的高压下使多种气体完全溶解(而不是为了使气体分布均匀和产生空气泡)。本发明的总的压力容器的体积等于液体的体积，而没有气体流出压力容器。

用压缩空气或其它压缩气体在任何一种容器中搅拌面粉物质的设备在Paul Goebels的于1934年8月28日公开的US1,971,852中得到了描述，该专利公开了一种改进的用多孔板和多孔管在容器中，在一个大气压下，混合物质的混合装置。然而本发明，揭示了一种改进的气体溶解压力容器，用来使可溶性气体在高压和高转速下溶解，可在液体中溶解压缩了的气体和未压缩的气体，并且在其进入压力容器后不产生气泡。Goebels的专利涉及的设备为了混合的目的，使用压缩的空气或其它气体，而空气或其它气体在穿过多孔分散媒介后变成了气泡。

此外还有一种设备，用来通过多孔介质分散气体，在Johm W.White的于1964年1月21日公开的US3,118,958中得到了描述。White的专利特别涉及一种改进的连续生产细胞产品的设备，气体通过所配置的多孔板以均匀而准确的量进入所要形成的物质，而气体维持气态形式。

本发明所述涉及的改进的设备，用来连续地、完全地使气体在高压下溶解于液体，气体在压力容器中不再是呈气态形式，使用加压水排放装置连续形成微小气泡，而不是使用多孔介质。

再一种通过多孔介质分散气体的设备，描述在Gusztav Tarjan的于1968年9月10日公开的US3,400,818中。该专利公开了一种泡沫浮除池，其中安装有静止的涡流导流片，输入要分离的浆料和要分散的气体，在常压下气体形成了许多大气泡。本发明公开了一种多级压力容器，其中不止一种气体溶解在液体中，在压力容器中不形成气泡，也不产生泡沫，同时还公开了一种加压水排放装置通过减压形成微小的气泡，而不是利用气体分散。

在臭氧化处理方法中用来混合臭氧和水的方法和装置被StuartW.Beitael等人在他们的于1973年11月27日公开的专利US3,775,314中公开了。它们的专利公开了一种新的技术，旋转流体在高压区被注入要净化的水的主体中。水的主体的压力较高压区要低，因此水的主体中产生了部分真空区，包含有水和水汽。在压力低于约15psi下把臭氧和/或氧气引入部分真空区，使得在水中形成气泡。而本发明涉及在30-100psi的加压水中完全溶解臭氧和/或氧气的压力溶器。

许多美国专利(1974年6月公开的Parlette的US3,820,659；1977年5月公开的Krofta的US4,022,696；1981年12月公开的Love等人的US4,303,517；1983年3月公开的Krofta的US4,377,485；1986年12月公开的Krofta的US4,626,345；1987年6月公开的Krofta的4,763,494)公开了用溶解空气浮除法进行水和废水处理的设备。溶解空气浮除法需要极细气泡来增强处理效率，这些专利仅公开了改进的末密封的浮除池(即在常压下)，而没有公开任何密封的压力容器来进行溶解空气浮除过程的优化。本发明涉及改进的装置和方法用来完全溶解各种气体进行特别的优化应用：用臭氧臭氧化处理；用二氧化再碳酸化处理；用空气通气和溶解空气浮除；用氧气氧化处理。在每一种应用中，本发明公开的装置都能产生极细气泡，它们的直径小于80微米。

一种在常压下溶解如空气之类的气体于水中的装置，是利用一浸没于水的管子在下端注入气体，并在沿管子的各个部位进水，它描述在Kirtland H.Brooks的1980年7月29日公开的US4,215,081中，Brooks的专利和本发明都是应用于溶解气体。然而，Brooks的专利涉及的气体溶解装置没有任何多孔管或板，是在一个大气压下操作，一部气体溶解于水，而大部分气体维持气泡的形式。本发明涉及一种改进的方法和装置是在2-7个大气压下操作，所有气体溶解在水中，在压力容器中不产生气泡。

一种用来从水面去除养鱼池中外来物的装置，它具有一个固定安装在养鱼池中的排出管，其上端出口边缘在水面之下，它描述在Gerhard Walther的于1982年6月8日公开的US4,333,289中。特别地，Walther的专利涉及在常压下用来除去外来物的使用多种介质产生大气泡的装置，而本发明描述的压力容器用来溶解气体，不是在常压下，也不产生大气泡。本发明描述的加压水排放装置是用来减压并产生极细微气泡，而且不采用多孔介质。

另一种用来进行泡沫浮除的现有装置是描述在Donald E.Zipperian的于1988年4月5日公开的US4,735,709中。该专利公开了一种用来从含有矿物混合物和颗粒的水浆中分离矿物组分的泡沫浮选系统。利用两个不同的构件通过多微孔的分散器将压缩气体分散，产生气泡和泡沫进入在常压下的敞开的容器中的水浆中来完成。本发明涉及的压力容器中的气体在高压和2,500rpm的转速下完全溶解(即没有气泡形成)，此外也没有泡沫形成。

另一种现有泡沫浮除装置在Jan P.Miller等人的于1989年6月13日公开的US4,838,434中得到了描述。他们的专利也公开了一种泡沫浮除系统，该系统中用多孔板来在常压下产生气泡形成泡沫，并有一敞开的切线进料管用来由重力输入进料流。本发明涉及在超高压和2,500rpm的旋转速度下消除气泡(即完全溶解气体)的压力容器，也涉及液体处理用的加压水排放装置、敞开容器、化学药品混合池、污泥去除构件、空气排放构件、进料器、泵等。

氧化处理、臭氧化处理、通气、气体分散和气泡产生的理论和原理由Wang(U.S.NTIS No.PB83-127704-AS，Sept.，1982)及Krafta和Wang(Journal American Water works Association，Vol.74，No.6.P.304-310，June，1982)仔细论述过。Wang(U.S.NTIS No.PB83-127704-AS，Sept.1982)发明的氧化和臭氧化处理系统涉及一种曲线型(hyperbaric)反应器，氧气和臭氧被泵入其中，并通过同一多孔板一起被分散，同时发生化学反应。这种曲线型反应器50％充满液体，50％充满压缩气体。所述曲线型反应内气体的传质是通过循环泵把液体喷入压缩气体相中而完成的。本发明是一个改进的氧化和臭氧化处理系统，氧气和臭氧都是单独分别注入压力容器并发生化学反应的。本发明中压力容器充满了水，气体是可溶的。压力容器中所有的气体溶解是通过能产生超过2,500rpm旋转速度的改进的喷嘴来完成的。此外本发明涉及使用分开的构件来为要求的化学反应在所要求的部位溶解不同的气体。在改进的液体处理工厂中，空气、臭氧和二氧化碳气体为单独的化学反应在压力容器的不同进料位置溶解于本发明的压力容器中。接着，通过一改进的加压水排放装置把压力容器中的流出物排放到浮除澄清槽(即敞开容器)中，并产生极细的氧气、氮气、臭氧和二氧化碳气泡。为了进行水的净化，把一定剂量的化学药品加入到本发明中来发生化学反应、絮凝、沉降、形成絮凝物、澄清、杀菌、防蚀等。为处理废水，微生物和化学药品可以一定剂量加入本发明，以提供养分、调节pH值、硝酸化、脱氮、去磷等。

按照本发明，改进的液体处理方法和装置能溶解各种气体、在高压高旋转速度的液流中有化学或生物反应、减压后逐步排放加压流体、再在环境压力下产生极细气泡，它包括如下的步骤、设备和变通：

——泵入液流(即水或其它液体溶剂)，使之穿过一个气体注射器和喷嘴体，进入加压/减压装置，该装置有液体进口，液体出口、气体进口、气体出口、气体调节器、气体流量计、压力计、安全阀、排放点、多孔中心气体溶解管、靠器壁的(Wall-mounted)气体溶解组件、圆柱压力容器、加压水排放组件、敞开池、气体排放控制机件、污泥去除机件；

——向所述加压/减压装置添加化学药品和/微生物；

——向所述气体注射器输入未经压缩的气体，向所述压力容器输入压缩气体；

——在2-7个大气压的压力和超过2,500rpm的旋转速度下操作所述压力容器以适应于不同的气体和液体；

——在控制的压力条件下把多种气体同时而有效地溶解在所述压力容器中以适应如下特殊的应用：臭氧化处理、氧化处理、氮化处理(nitrogenation)、氯化处理、通气、再碳酸化处理(碳酸化处理)和生物氧化处理；

——通过加压水排放组件把加压流出物排放致常压下的敞开容器中，以产生直径小于80微米的极细气泡，进行浮除悬浮污染物和化学絮凝物及化学和生物反应；

——排放浮除澄清后的液体作为最终流出物或到另一个三级处理单元进行进一步处理；

——通过污泥去除机件收集并处理浮起的污泥；

——通过给敞开容器密封和真空泵收集废气，并用颗粒活性炭过滤净化废气。

从下面的对本发明非限制的详细描述中并结合附图，可以进一步完全理解本发明，其中：

图1A和图1B显示了按本发明的整个气体溶解系统的侧面及俯视图；

图2(图2A、2B、2C)显示了按本发明的加压水排放组件的俯视、前面、侧面视图；

图3显示了水处理的二级化学一物理过程系统(二级氢氧化物-苏打浮除软化过程系统)的流程图；

图4是水处理的单级化学-物理过程系统的流程图；

图5是单级生化处理过程系统的流程图；

图6是二重生化过程系统的流程图；

图7是按本发明的低能耗生化过程系统的流程图。

图1A、1B、2A、2B、2C、8A和8B合在一起描述了一种改进的液体处理装置，它包括进料管、液体流量计、化学混合室、气体注射器、泵、圆柱体压力容器、加压水排放组件、敞开容器、出料管、污泥去除构件、废气收集和净化构件。

图3A显示的“单级氢氧化物-苏打浮除软化方法”或“单级化学-物理方法”在实施例1中有描述。其中的混合室、敞开容器、稳定器和过滤器都是长方形或正方形的。

图3B描述的“二级氢氧化物-苏打浮除软化方法”或“二级化学-物理方法”描述在实施例1和图3中，其中的混合室、敞开容器、稳定器、和过滤器也都是长方形或正方形的。

图3C显示了“单级氢氧化物-苏打浮除软化方法”或“单级化学-物理方法”(参见实施例1)，其中混合室和敞开容器是圆形的。

图3D显示了“二级氢氧化物-苏打浮除软化方法”或“二级化学物理方法”(参见实施例1和图3)，其中混合室和敞开容器也是圆形的。

图3E显示了另一种形式的“单级化学-物理方法”，其中的油-水分离器与进料管相连，用来在进料流体达到混合室和其它处理设备之前从进料中除去游离油。

图4A显示了本发明的另一种长方形或正方形的单级化学-物理过程的装置，它被描述在实施例2和图4中。

图4B、4C、4D及4E显示了4种圆形单级化学-物理过程的装置，它们也被描述在实施例2和图4中。

图5A是本发明的长方形或正方形生化学处理的装置，被描述在实施例3和图5中。

图6A是本发明的长方形或正方形二重生化过程的装置，其流程图见图6。

图7A是长方形或正方形的低能耗生化过程的装置，其流程图见图7。

图7B是圆形低能耗生化过程的装置，其流程图也见图7。

图1A至图8B一起构成了本发明的一组图解：(a)用来在压力容器中把气体(溶质，如空气、氧气、氮气、臭氧、二氧化碳等)溶解在加压液体(溶剂，如水)中，得到在加压液体中的超饱和的溶解气体浓度；(b)用来通过减压构件排放加压水，在敞开容器中形成微小气泡；(c)用来进行液体处理得到高处理效率。许多气体溶质、液体溶剂和流程样式都可应用于本发明。

参看图1A和图1B，气体溶解装置上有进料管8、泵17，气体注射器18，循环圈25，压力容器1，气体压机(未画出)，气体调节器4，气体流量计5，压力计6，安全阀7，排放点9，液体进口11，液体出口12，多个气体进口13P及13C，液体喷嘴组件14，中心气体溶解管2，至少一个紧靠器壁的溶解板组件35，三个立腿15，气体进口13P及13C分别安装在靠器壁的多孔气体溶解板组件35和多孔气体溶解管2上，它们位于压力容器1中。

参照图1A和1B，含有或不含有化学药品或微生物的液流被泵17，经气体注射圈18、循环圈25和喷嘴组件14，送入压力容器1，气体容质被引入所述中心气体溶解管2和靠器壁的气体溶解板组件35，并在2-7个atm的高压和围绕中心气体溶解管2的超过2500rpm的旋转速度下溶解在液体流中。含有高浓度的气体溶质的液体通过液体出口管12向高压水排放组件40排放，如图2A、2B、2C和3A所示。

如图1A和1B所示的气体注射圈在液体流进入压力容器1之前通过吸入(即负压)把气体引入液流中。

图2A、2B、2C、3A描述了一种改进的加压水排放组件40，它接受来自压力容器1的流出物进行加压水分布、减压，再在液体中产生极细气泡10(其直径小于80微米)。来自压力容器1(图1A和1B)的流出物从压力容器的出料管12出来，水平地穿过液体减压阀20(图3A)，向下流穿过加压水排组件40(图3A)的进料口47(图2A)，再穿过加压水分布管45和一系列的分布孔49(图2A、2B、2C和3A)水平地分布。

从分布孔49出来的流出物上行遇底座52，再在罩盖44和加压水分布管45的外表面之间向侧边流动，最后在分布通道46与罩盖44之间流出。当加压水从压力容器1出来流过整个加压水排放组件40时，高压慢慢地降低，以使得直径小于80微米的极细气泡10在控制的工程条件下形成。

参照图1A和1B，通过气体进口13P、13C和气体注射圈18，不止一种气体可以同时进入压力容器1，所有气体在2-7atm下在液体中溶解并发生化学反应。

因为不止一种气体可以在控制压力和旋转速度下同时而有效地溶解在所述的压力容器1中，因此，化学药品和微生物可以一定剂量添加到所述压力容器和敞开容器63(参看图3-8B)中进行液体处理，改进后的装置结构紧奏、简便、而价廉，可应用的臭氧化处理、氯化处理、再碳酸化处理、氧化处理、氮化处理、通气和浮除过程中，这将通过下面的实施例进行描述。

实施例1

几批来Massachusetts的地下水，其组成为：含有9.8mg/l的二氧化碳，钙硬度(CaCO₃)175mg/l镁硬度(CaCO₃)42mg/l，碳酸氢盐碱度(CaCO₃)120mg/l，浊度2NTU，铁0.4mg/l，锰0.06mg/l，磷酸盐(P)0.5mg/l，色度5CU，pH中性，大肠杆菌3个/100ml，用如图3所示的二级化学-物理过程系统充分处理。所使用的设备部分地显示在图1A、1B、2A、2B、2C、3B和3D中，处理后产品水的质量满足美国联邦及州政府的饮用水标准。液流16部分被压力泵17经气体注射圈18输入，在气体注射圈18处氯气72以一定剂量吸入。氯气72和液流16的混合物流经喷嘴组件14和液体进口11，进入第一级压力容器1中，在这里压缩空气(氧气和氮气)58和臭氧57从气体进口13P和13C分别进入压力容器1。涉及添加臭氧、氯气和空气的单元程分配称之为臭氧化、氯化和通气。臭氧57，氯气72和空气58都在高压(2-7atm)和高旋转速(超过2,500rpm)下完全溶解于所述压力容器1中。来自所述压力容器1中的流出物含有超饱和的气体，通过液体出口12流出并进入加压水排放组件40，在第一级敞开容器63中与在第一级混合室60中用化学药品55和56处理过的支路流体70混合。在所述的第一级敞开容器63中，形成直径小于80微米的微小气泡，进行臭氧化处理、氯化处理和通气。臭氧化处理和氯化处理是预消毒步骤，用来杀灭包括大肠杆菌在内的所有致病微生物。

水溶性的二价铁离子和锰离子被空气泡中的氧气氧化，得到三价铁离子和不溶于水的二氧化锰沉淀，三价铁离与石灰发生如下反应：

所有有底线的化合物都是不溶于水的沉淀。

由于添加了化学药品石灰55，钙和镁的碳酸氢盐形式的硬度以碳酸钙和氢氧化镁的形式沉淀下来：

非碳酸盐的镁硬度由于添加了石灰55而以氢氧化镁的形式沉淀，同时产生的硫酸钙，由于加入苏打56而以碳酸钙的形式沉淀，反应式如下：

存在的非碳酸钙硬度也由于加入苏打56而如上面所描述的开式沉淀下来。

作为一种选择，取代化学药品石灰55，也可以添加氢氧化钠来去除碳酸盐和非碳酸盐的硬度，正如下面的反应：

在图3的第一级敞开容器63中，不溶于水的Mg(OH)₂，CaCO₃、Fe(OH)₃和MnO₂作为不溶水的化学絮凝物凝聚在一起，再与其它胶体污染物，如混浊物质凝聚，形成大的絮凝物被从加压水排放组件40中排放出来的微小气泡漂浮。在所述的第一级敞开容器中的漂浮的污泥61可以撇除掉，由微小气泡产生的废气62也可以排出。少量的沉渣在所述敞开容器63的底部收集。软化后的水66通常含有约30mg/l的水溶性碳酸钙，pH值较高为10-11，因此，软化水必须经稳定器71进行稳定处理，把二氧化碳59或酸加到软化水66中以进行下列反应：

使用二氧化碳进行稳定处理通常叫“再碳酸化”或“碳酸化”。

来自所述的第一级敞开容器63的软化水经稳定器71稳定后，其pH值约为8.5。在作为产品水90排放前一部分稳定水通过泵17B从支路到达过滤器64和灭菌器65进行进一步处理。这就是改进的单级处理系统(图3A和3C)。稳定器71正好放在过滤器64之前，是用来防止过滤介质结垢的。

从第一级稳定器71来的剩余部分稳定水67用图3、3B、3D所示的第二级设备进一步处理，第二级设备有附加的标号“B”。稳定水67被泵17B输入第二级压力容器1B、加压水排放机件40B、敞开容器63B，在这里包含有化学药品55B、56B的支路水与之混合，为了浮除在这里产生微小气泡，漂浮的浮渣61B被撇去，沉渣68B被去除，混合气体62B被排放。在如图3、3B、3D所示二级化学-物理系统中，往第一级混合室60中添加苏打56，往气体注射圈18B中添加臭氧57B，往第二级混合室60B中添加石灰55B是任选的，不特别强调；但是，往第二级压力容器中增加二氧化碳59B和空气58B，往第二级混合室60B中添加苏打是要特别强调的。来自第二级敞开容器63B的软化水66B，在作为产品水90排放之前，被泵17B泵送去第二级稳定器71B(用二氧化碳59B或酸，未画出)、过滤器64和灭菌器65。如图3、3B、3D所示的本发明，是一个“二级氢氧化物-苏打浮除软化方法”或一个简单的“二级化学-物理方法”。

实施例2

几批来自Arkansas的地下水含有重金属和磷酸盐污染物，其组成包括：10mg/l的二价铁、0.9mg/l的二价锰、75NTU的浊度、312mg/l的总硬度(CaCO₃)、420CU的色度、8mg/l的磷酸盐(P)、3个/100ml的大肠杆菌、3.5mg/l的Ni、0.2mg/l的Cr、0.002mg/l的Hg、0.2mg/l的镉、1.5mg/l的Cu、6.1mg/l的Zn、1.2mg/l的Pb、0.1mg/l的Ag、0.01mg/l的Se、0.8mg/l的Ba、0.01mg的As，pH值为6.7。污染的地下水用如图4所示的单级化学-物理系统能成功地处理，其设备部分显示于图1A、1B、2A、2B、2C、4A、4B、4C、4D和4E中。在处理过程中，进料液流16由重力或由泵送到化学混合室60中，其中添加有石灰55(Ca(OH)₂或CaO)、铝酸钠73(NaAlO₂)、高锰酸钾75(KMnO₄)、聚合物74，在pH值为约11下凝结。来自所述的混合室60和加压水排放组件40的液流在敞开容器63中相遇，其中形成臭氧57(O₃)和空气58(N₂&O₂)的直径小于80微米的微小气泡。

在所述的化学混合室60和所述敞开容器63中发生如下化学反应：

特别地，铝酸钠73(NaAlO₂)产生了铝矾絮凝剂Al(OH)₃和氢氧化钠(NaOH)，NaOH再与钙硬度Ca(HCO₃)₂和镁硬度Mg(HCO₃)₂及MgSO₄反应形成小溶于水的絮凝物CaCO₃和Mg(OH)₂。

所添加的石灰55(Ca(OH)₂或CaO)与CO2、Ca(HCO₃)₂、Mg(HCO₃)及MgSO₄反应，产生了不溶于水的CaCO₃和Mg(OH)₂。先前的NaOH所产生的Na₂CO₃与永久性硬度CaSO₄反应产生不溶于水的CaCO₃。

所添加的臭氧57(O₃)氧化了FeSO₄、有机物、和MnSO₄，与其它中间化学产品一起产生了不溶于水的Fe(OH)₃、MnO₂和AlPO₄。

所添加的高锰酸钾75(KMnO₄)是另一种氧化剂，适合除去硫酸亚铁(FeSO₄)，产生不溶于水的Fe(OH)₃。

进料流16中的毒性重金属NiCl₂、NiSO₄、Cr₂(SO₄)₃、Cd(NO₃)₂、CuSO₄、ZnCl₂、Pd(NO₃)₂、AgNO₃等都因与石灰55产生对应的不溶于水的氢氧化物而沉淀即：Ni(OH)₂、Cr(OH)₃、Cd(OH)₂、Cu(OH)₂、Zn(OH)₂、Pb(OH)₂和Ag(OH)。所有不溶于水的化学絮凝物与混浊物、色体等进一步凝聚形成更大的复杂的絮凝体。

所述敞开容器63中的微小气泡10(图4A-4E)把所有不溶于水的化学絮凝物及不溶于水的复杂凝物漂浮到所述敞开容器63中的液体表面，同时排放废气62。浮渣61从所述敞开容器63中的水表面撇去，重的沉渣68定期从所述敞开容器的水底泵出。

澄清的敞开容器流出物66流入稳定单元71，其中以一定剂量添加二氧化碳59进行再碳酸化，调节pH值(8-8.5)以防止结垢。为满足美国联邦政府饮用水标准，在排出作为产品水90以前，稳定后的流出物67流入过滤单元64再流入灭菌单元65进行最后处理。

一部分所述的产品水90或来自所述过滤单元的流出物64，或来自所述敞开容器63的流出物，被泵17经过气体注射圈18，同时负压吸入臭氧57，循环入压力容器1中。空气58和更多的臭氧被添加到所述压力容器1中，使所有气体完全容解在加压水中，加压水再流入加压水排放组件40以在所述敞开容器63中产生微小气泡10(直径小于80微米)，由此而实现循环。

实施例3

几批来自New Jersey的最初流出物混合在一起用如图5所示的单级生化方法进行处理，其设备示于图1A、1B、2A、2B、2C和5A。进料液流16的组成为：大肠杆菌2,600,000个/100ml、色度750CU、浊度96NTU、pH值为6.8、碱度130mg/l(CaCO₃)、氨-N15mg/l、磷酸盐(P)12.8mg/l、5天的BOD 310mg/l、TSS(总是浮固体量)320mg/l。处理后，总的大肠杆菌、色度、浊度、磷酸盐、BOD、TSS都减少了90％以上。进料液流16输入化学混合室60，生化反应所需的养分77和微生物78添加到混合室60中。含有充足的养分的进料流16被泵17泵入压力容器1中，空气58和纯氧76也分别通过气体进口13C和13P通入压力容器1中。在液流16通过喷嘴组件14进入所述压力容器1前，辅助空气58和纯氧76也分别输入气体注射圈18B、18A。在所述压力容器1中，微生物的浓度维持在15，000-35,000mg/l，压力为80-100psig，溶解的超饱和的氧(DO)为45mg/l。

根据著名的L.K.Wang和D.C.Elmore公式，所述压力容器中的压力愈高，水中的DO浓度也愈高：DO_sfn＝14.53475-0.4024407T+0.834117×10^-2T²

      -0.1096684×10^-3T³+0.6373492×10^-6T⁴DO_ssn＝DO_sfn+CL(-0.1591768+0.5374137×10^-2T

      -0.1152163×10^-3T²+0.1516847×10^-5T³

      -0.886220×10^-8T⁴)DO_ssp＝DO_ssn(P-V)/(760-V)V＝4.581148+0.3058575T+0.1954036×10^-1T²-0.7095922×10^-3T³+0.3928136×10^-4T⁴-0.5021040×10^-6T⁵其中：DO_sfn：常压(760mmHg)和不同温度下淡水(氯化物的浓度可以忽略)

   中溶氧的饱和浓度，mg/l；DO_ssn：常压(760mmHg)和不同温度及不同氯化物浓度下咸水或淡水

   中溶氧的饱和浓度，mg/l；DO_ssp：不同压力，不同温度、不同氯化物浓度下咸水或淡水中溶氧的

   饱和浓度，mg/l；T：水温，℃；CL：水中氯化物的浓度，g/l；P：压力，mmHg；V：该水温度下饱和水的蒸汽的压力，mmHg

作为典型的实例，当水温T＝29℃，氯化物浓度CL＝5g/l，环境压力P＝700mmHg，用以支持传统的活性污泥过程系统的溶氧浓度仅为DO_ssp＝7.6mg/l，其中进行生物氧化作用的微生物的浓度为1,500-5,000mg/l。然而，当本发明的压力容器1中的压力为90psig(P＝4654.35mmHg)时，超饱和的溶氧浓度为DO_ssp＝46.25mg/l，它可支持极高的微生物浓度，因此，可以提高处理效率，减少处理的停留时间。

在这样的条件下，有机污染物C_aH_bO_cN_dP_eS_f被微生物按下面的生物反应迅速消耗掉： 其中的终产品NH₃也可能被进一步氧化为NO₂ ^-和/或NO₃ ^-。

在压力容器1中，微生物基上按下列两个方程成长：

其中C₅H₇O₂N是细菌细胞的经验分子式，而C₁₀H₁₉O₃N是家庭污水的经验组成。

有时，对于微生物DO很充足，但是由于有机载量较低，没有细胞同化作用所需的外部碳源，在所述的压力容器1中，某些微生物将进入一种“内源呼吸(endogenous oxygen respiration)”状态：

在所述压力容器中停留足够长的时间后，家庭污水C₁₀H₁₉O₃N或任何其它有机污染物C_aH_bO_cN_dP_eS_f在有超饱和的DO条件下都被存在的微生物消耗了，更多的微生物C₅H₇O₂N和废气，如CO₂，痕量的NH₃在所述的压力容器中产生，但都处于完全溶解状态。压力容器1中的流出物，经过加压水排放组件40，进入敞开容器63，在敞开容器63中，不溶于水的悬浮的微生物C₅H₇O₂N被来自加压水排放组件40的大量微小气泡(直径小于80微米)漂浮至水表面。漂浮的污泥被撇去，并被泵17R抽走。一部分漂浮的污泥被泵17R作为废泥转移，剩下的部分主要含有微生物，在注射器18A和18B之前循环回到压力容器1中，以在压力容器1中维持微生物的总量为常数，保证生化反应连续进行。来自气泡的废气62被排放到环境中，同时少量沉渣68从所述的敞开容器63的底部收集。在所述敞开容器的下层液体(subratant)是处理过的废水90可以排放。

                   表1

          两级化学-物理方法净化水

参     数       处理前的进料    处理后的出料大肠杆菌，个/100ml       3               0色度，色度单位           5               0.5浊度，NTV                2               0.2pH值                     7.2             8.0Mg硬度(CaCO₃)，mg/l     42              2.5Ca硬度(CaCO₃)，mg/l     175             12磷酸盐(P)，mg/l         0.5         0.4Fe，mg/l                0.4         0.2Mn，mg/l                0.06        0.05CO₂，mg/l              9.8         0碳酸氢盐碱度，mg/l      120         20(CaCO₃)

               表2

      单级化学-物理方法净化水

参     数       处理前的进料    处理后的出料大肠杆菌，个/100ml       3                0色度，色度单位           420              4浊度，NTV                75               0.5pH值                     6.7              8.0硬度(CaCO₃)，mg/l       312              28磷酸盐(P)，mg/l          8                0.5Fe，mg/l                 10               0.2Mn，mg/l                 0.9              0.01Ni，mg/l                 3.5              0.6Cr，mg/l                 0.2              0.01Hg，mg/l                 0.002            0.002Cd，mg/l                 0.2              0.005Cu，mg/l                 1.5              0.25Zn，mg/l                 6.1              0.5Pb，mg/l                 1.2              0.005Ag，mg/l                 0.1              0.03Se，mg/l                 0.01             0.01Ba，mg/l                 0.8              0.8As，mg/l                 0.01             0.01

表3  生化方法处理废水

参数           处理前的进料    处理后的出料大肠杆菌，个/100ml    2,600,00        10,200色度，色度单位        750             30浊度，NTU             96              2.8pH值                  6.8             7.2碱度(CaCO₃)，mg/l    130             NA(未测)氨(N)，mg/l           15              2磷酸盐(P)，mg/l       12.8            0.35天的BOD，mg/l        310             20TSS，mg/l             320             3

本发明特别用于在控制压力、液体流量、气体流量、液体旋转速度、和停留时间的条件下，把压缩和/或非压缩气体溶质送入到密封的压力容器的液体中，再溶解在所述的液体溶剂中。压缩气体通过气体压缩机19(图1A)提供，而非压缩气体通过真空气体注射器18吸入。本发明还涉及一个改进的加压水排放组件40，后接受来自所述压力容器1中的加压水，把加压水均匀地分布、减压、并产生细小气泡，其目的是改进化学-物理过程、化学过程和生化过程。

因此，本发明提供了一种气体溶解和排放的方法和装置，把气体有效地溶解于选择的液流中，用于各种环境工程的应用，如通气、氧化处理、氯化处理、氮化处理、再碳酸化处理(碳酸化处理)、臭氧化处理等。本发明占有相对小的空间、不必调节所述压力容器中1的液体液面、不会产生空气污染，而且成本相对低。装置特别适合于使用细小气泡分离污染物的各种吸附气泡分离方法，(如溶解空气浮除、分散空气浮除、泡沫分离等)。它也很适合于用在改进的生物氧化通气系统和氧化铁、锰和其它还原杂质的臭氧系统。本发明进一步提供了一套有效的装置用于把二氧化碳溶解于水进行碳酸化处理、再碳酸化处理和除去硬度。

然而，应当理解，所描述的系统可以置换管线，用来过滤、净化其它被污染或未澄清的液体源，使得这些液体能适合某些特殊的应用。实施例3和图5、5A描述的单级生化过程可以置换管线形成二重生化过程(图6、6A)、或形成一个低能耗生化过程(图7、7A、7B)。

按照本发明，为操作二重生化过程(图6、6A)，一部分从所述化学混合室60的预处理流出物流入生物反应器95以进行生化反应，并向所述的生物反应器95中提供氧气76和空气58。从所述生物反应器95流出的流出物流入敞开容器63以进行进一步处理。为维持所述生物反应器95中微生物的量为常数，一部分主要包含有微生物的浮渣67循环回到所述生物反应器95，所述二重生化过程的其它操作(图6、6A)与单级生化过程(图5、5A和实施例3)一致。

按照本发明，为了操作低能耗生化过程(图7、7A和7B)，所有来自所述化学混合室60的流出物都流入生物反应器95进行生化反应，并向所述生物反应器95中提供氧气76和空气58。来自生物反应器95的流出物流入敞开容器63中进行进一步处理。为维持所述生物反应器95中微生物的量恒定，一部分主要含有微生物的浮渣67循环回到所述生物反应器95中。一部分最终流出物90被泵17循环输回气体溶解单元，它包括：气体注射器18A和18B、压力容器1、加压水排放组件40和敞开容器63。所述低能耗生化过程(图7、7A和7B)的其它操作和单级生化过程(图5、和5A及实施例3)一致。

参照图3-7B，各种液流或其组合都可以通过泵17加压，再经过一个气体注射器18排放到所述压力容器1中。压力容器的流出物在接下来的所述的加压水排放组件中分级减压。至少一个敞开容器63可以用来接受含有或不含有化学药品/微生物的所述进料流16，容纳具有微小气泡的减压液体，分离下层液体和浮渣。污泥去除机件113和101用来定期或连续地收集浮渣和沉渣。同时使用一真空泵或抽气机81、颗粒活性炭过滤器94和盖于所述敞开容器63上的封盖91来收集和净化来自所述敞开容器63中的废气。

为了使操作最优和使所述加压水排放组件能最佳配合，所述敞开容器最好是矩形或正方形的，但也可以采用圆形的(图3C、3D、4B-4E和7B)。

液体流量测量装置14用来控制液体进入所述压力容器1的流量，它们可以是液体流量计、液体喷射机件、文丘里管(venturi)或它们的组合件。

所述压力容器1内的旋转速度超过2,500rpm，是由液体喷嘴构件、气体溶解多孔中心管、机械搅拌器、循环泵或结合这些构件来创造的。

如图3-7B所示，进料管8可以直接或间接地接到化学混合室60上，为了各种不同的处理应用，可以添加化学药品和/或微生物。

当进料流体16被油严重污染时，则把一个油水分离器60A(图3E)连接到进料管8上，在进入气体溶解和排放系统前进行油水分离。

因为本发明是按照特别具体的实施方案进行描述的，应当认为本领域内的普通技术人员进行的各种局部的修改不会超出本发明的范围。因此，下列的实例应被认为覆盖了各种类似的等同物，它们包括在本发明的实质精神和范围之内。

图1A、1B、2A、2B、2C、8A和8B一起描述了一改进的液体处理装置，包括进料管8、液体流量测量器14M，化学混合室60、气体注射器18，泵17，圆柱形压力容器1、加压水排放组件40、敞开容器63、排放管93E、污泥去除构件83A、83B、83C、83、84、85、85M和113。以及废气收集和净化构件81、91、92、93E和94。

在如图8A和8B所示的液体处理装置的操作中，进料流16经过进料管8和液体流量测量计14进入所述装置的化学混合室60。

各种气态或液态的化学药品从化学药品进料管99、104和105添加到化学混合室60中。含有化学药品的液体70通过所述混合室的出口达到敞开容器63，其中通过加压水排放组件40(图2A、2B、2C)产生直径小于80微米的微小气泡10。在所述敞开容器63中，重量较轻的悬浮固体和化学凝物从液体主体被漂浮到液体表面，形成浮渣61；重量较重的可沉淀物质在底部沉淀下来，形成沉渣68；废气62从液体表面排放出去；沉清液体90(下层清液)通过泵97和排出管93E从所述敞开容器63中排出。当需要时，通常在进料点82的化学药品进料器82F把气态化学药品添加到来自敞开容器63的澄清流出液中；而液态或固态化学药品可以通过另一个化学药品进料器96引入到敞开容器63的同一澄清流出液中。废气收集和净化构件91、92、81、94和92E安置在图8A和8B的装置上方。在操作中，废气通过所述的封盖91、气体管道92、和所述抽气机81收集，并通过颗粒活性炭过滤器94净化，经所述气体管道92E排放。

污泥去除构件83、84、85、85M和113如图8A和8B所示，在所述敞开容器63内水平地前后移动，把沉渣68收集在贮料斗83A、83B和83C中。柔韧的刷子83，刚性的棍子84及污泥收集器113都安装在称为移动桥83的可移动平台上，平台由有滚子85R的马达85驱动，并在轨道87上沿轨道前后移动。浮渣61收集在通道111中，并通过出口79排出作进一步处理。

作为一种变通，图8A、8B中的移动桥85，马达85M，刚性辊子84，柔韧的刷子83和滚子85R都可以用其它东西代替。如污泥收集器113可以永久地安装在上端，并伸开覆盖所述敞开容器63的整个液面，来收集所述浮渣61(图3A)。另一污泥收集器113(图3A)可以永久地安装在下端，并伸展覆盖所述敞开容器63的整个底部，把沉渣68轻轻推入收集在贮料斗83A、83B和83C中。

污泥收集器113用来去除浮渣61，可是旋转的撇渣器(如图3A、3B、3D、3E、4A、5A、6A和7A所示)或旋转的杓(如图3C、3D、4B、4C、7B、8A和8B所示)或它们的结合。用来从所述敞开容器63中去除沉渣68的污泥收集器可以是旋转污泥去除构件101A(图3)，也可以是移动式污泥去除构件83-85R(图8A和8B)。

再一变通是所述的如图8A和8B所示的液体处理装置的底部可以有一斜度，而废气收集和净化构件91、92、81、94和92E可以是可更换的。

另一变通是如图8A、8B所示的化学混合室60中的挡板59可以完全或部分用一组合件60A(图3E)来代替，使得化学混合室60完全或部分地成为一个油水分离器。

此外，还有变通，即如图8A和8B所示的加压水排放组件40C可以安装在所述敞开容器63内，作为矩形加压水排放组件40的辅助部件或完全代替它，用来改进稠化污泥的浮除过程(floationthickening of sludge)。图3A、3B、3C、3D、3E、4A、4B、4C、4D、4E、5A、6A、7A和8B描述了本发明的使用了不止一套加压水排放组件40的改进的稠化污泥的浮除过程。

如图6、7所示的本发明的生物反应器95是悬浮生长微生物系统(活性污泥、污水池)、附着生长微生物系统(生物流化床、旋转生物接触器、生物塔、滴滤池)、有悬浮生长又有附着生长的微生物系统(有悬浮的活性污泥存在的旋转生物接触器、生物塔、或生物流化床)或者它们的组合。

如图1A、1B所示的圆柱形压力容器1接受来自所述泵17、气体注射器18和液体流量测量计14M的含有或不含有化学药品和微生物的液体进行加压，自身充满液体，并装有液进料口11、液体出料口12、进料喷嘴14、压力计6、安全阀7、气体排放阀8、一组引入第二和第三气体的气体进口、支撑腿15、气体流量计5、气体调节器4、至少一个靠近器壁的气体溶解板35、一个中心气体溶解管2，为使气体完全溶解，维持在2-7个大气压和液体旋转速度在2,500rpm以上。

本发明的设备，如混合室60、敞开容器63、稳定装置71、过滤装置64、油水分离器60A和/或生物反应器95都是彼此分开的单个的单元(如图4-7)，单个的单元有公共的器壁(如图3A、3E、4A、5A、6A、7A)，或有些单元没有公共的器壁有些单元有公共的器壁(如图4B)，或是一个相连的系统(如图4E，其中过滤器64位于所述敞开容器的底部)。

本发明的装置，可以是有人操作的，也可以自动控制的。

如图6A和7A所示的本发明的生物反应器95也可以被从所述敞开容器63上延伸过来的封盖91覆盖(如图6A、7A中的虚线)来控制空气污染。

为了移动方便，本发明的设备可以安装在滑车、拖车或卡车上。

除实施例1、2和3中所公开的化学药品外，其它化学药品，如硫酸铝、氯化铝、硫酸铝钾、聚氯化铝、氯化镁、磺化钾、溴化钾、高锰酸钾、碘化钠、溴化钠、硫酸铁、氯化铁、硫酸铝铵、聚氯化铁、硫酸亚铁、硫化钠、硫化亚铁、二氧化硫、聚硫酸铁、铝酸钠、碘、溴、氟化钠、有机聚化物、酸、碱、碳酸氢镁、碳酸镁、表面活性剂、粉末活性碳、或它们的混合物都可以应用在本发明中以进行水的净化、废水处理、污泥稠化。

Claims (25)

1.一种通过加压把多种气体溶解于加压的液流中，经过加压水排放组件减压后排放含有超饱和的溶解的气体的加压液流，同时在敞开容器中在减压后的液流中产生微小气泡的装置，它包括：

(1)进料管和与之相连的液体流量测量装置，把污染的进料液流送入所述装置，并同时测量液流量；

(2)与所述进料管相连的气体注射器，用来通过负压吸入引入第一气体；

(3)与所述进料管相连的泵，强制所述进料液流和/或循环液流经过所述气体注射器、所述液体流量测量装置和一喷嘴组件；

(4)与所述进料管相联的密封的圆柱形压力容器，用来接受气体和来自所述泵、气体注射器、液体流量测量装置和喷嘴的含有化学药品和/或微生物的液体，进行加压和完全溶解气体，它充满液体，并装有一侧线进料管、出料管、压力计、安全阀、气体排放阀、一组引入第二和第三气体的气体进料管、支撑腿、气体流量计、气体调节器，压力维持在2-7个大气压，液体旋转速度维持在2500rpm以上；

(5)与所述密封圆柱形压力容器相连的加压水排放组件，它包括一减压阀、进料口、水平放置的其上部有小孔的加压水分布管、一个在所述加压水分布管上方的可调的半圆形罩盖、和一个使所述液体逐步减压并在层流条件下在所述减压液流中产生直径小于80微米的微小气泡的通道；

(6)直接或间接连接到所述进料管上用来把化学药品和/或微生物混合到所述进料流，并产生混合液流的混合室；

(7)与所述混合室直接或间接连接的敞开容器，用来接受与化学药品和/或微生物相混合的液流，容纳含有所述微小气泡的减压液流，分离下层液体和浮渣，并产生澄清的流出液流；

(8)与所述敞开容器直接或间接相连的流出管，用来排放作为澄清流出液流的下层液体，流出液流的一部分作为循环流出液流；

(9)与所述流出管连接的用来使所述循环流出液流循环到所述压力容器的构件；

(10)装在所述敞开容器上方用来收集浮渣的和装在靠近所述敞开容器底部用来收集沉渣的污泥去除构件；

(11)安装在所述敞开容器顶部的气体收集和净化构件，包括真空泵、颗粒活性炭过滤器和所述敞开容器顶上的封盖，用来收集和净化从所述敞开容器排放的废气。

2.一种通过加压把多种气体溶解入加压液流中，减压排放包含有所述溶解气体的加压液流，在减压液流中产生微小气泡，净化排放气体，并进行稳定、过滤、灭菌、再排放减压液流的三级装置，它包括：

(1)与进口喷嘴组件连接的进口管，用来把进料液流引入所述的装置；连接在进料管上的用来测量进料液流量的进料液流流量测量器；连接在所述进料管上用来引入第一气体到所述进料液流中的气体注射器；连接在所述进料管上的用来强制所述进料液流经过所述气体注射器、所述液流流量测量器、和所述喷嘴组件的泵；

(2)具有侧线进料口的圆柱形压力容器，侧线进料口与所述进料管连接并把所述进料液流传送到所述压力容器中；所述的泵、喷嘴组件和进料管一起配合把进料液流送入到所述压力容器，并在所述压力容器内使液流产生旋转，旋转速度超过2500rpm；所述压力容器进一步包括一个压力计、安全阀、气体排放阀、一组输入至少一种第二和第三气体到所述压力容器的气体进口、附在所述压力容器外壁并支撑所述压力容器的支撑腿和连接在所述的一组气体进料口上用来调节所述压力容器内压力为2-7个大气压的气体流量计和调节器和容器出口；

(3)具有连接在所述压力容器出口上的进料口的加压水排放组件；所述压力水排放组件进一步包括减压阀、与所述进口相连接的上部有小孔的水平放置的加压水分布管，所述的加压水排放组件还进一步包括安装在所述分布管上方的半圆形可调罩盖，以及使所述进料液流在层流条件下逐步减压并在所述减压液流中产生直径小于80微米的气泡的限定通道；

(4)与所述进料管直接或间接相连的用来把化学药品混入所述进料液流并得到混液流的混合室；

(5)与所述混合室直接或间接相连的敞开容器，用来接受来自混合室的液流和来自加压水排放组件的液流，并容纳包含有所述微小气泡的减压液流足够长的时间，以致在液体的自由表面形成浮渣层，在浮渣层下面形成下层液体；排放作为澄清流出液流的排放构件；使一部分所流出液流从所述敞开容器的排放构件循环到所述压力容器的构件；从所述敞开容器的液体表面收集所述浮渣和从靠近所述敞开容器底部收集所述沉渣的污泥去除构件；安装在所述敞开容器上方的气体收集和净化构件，用来接受和净化从所述敞开容器排放的废气，所述的气体收集和净化构件进一步包括一真空泵、颗粒活性炭过滤器和所述敞开容器上的封盖；

(6)具有二氧化碳进料构件的稳定器，它与所述敞开容器相连接，用来稳定和再碳酸化所述澄清流出液流，产生第一流出液流，也是第二进料液流；

(7)与第二进口喷射构件相连的第二进口管，连接在第二进口管上用来测量第二进料液流(即第一流出液流)流量的流量测量装置，直接或间接连接在所述第二进料管上用来把化学药品和/或微生物混入第二进料液流的第二混合室，连接在所述第二进料管上用来引入第四气体到所述第二进料流的第二气体注射器，连接在所述第二进料管上强制所述第二进料液流经过所述第二气体注射器、所述第二液体流量测量装置和所述第二喷嘴组件的第二泵；

(8)带有第二侧线液流进料的进料口的第二密封圆柱形压力容器，它连接在第二液流进料管上用来把所述的第二液流进料传送入所述的第二圆柱形压力容器中，所述的第二泵、第二喷嘴组件和第二进料管一起把第二进料液流输入所述第二压力容器，并在所述第二压力容器中产生旋转流动，旋转速度在2500rpm以上；所述的第二压力容器进一步包括第二压力计，第二安全阀、第二气体排放阀、第二组把至少一种第五和第六气体引入至所述第二压力容器的气体进口，附在所述压力容器的气体进口，附在所述压力容器壁外侧的用来支撑所述压力容器的第二支撑腿，连接在第二组气体进口上用来调节所述第二压力容器内压力为2-7个大气压的第二气体流量计和第二调节器，第二容器出口；

(9)具有连接到第二容器出口上的第二进口的第二加压水排放组件；所述的第二加压水排放组件进一步包括第二减压阀、连接到所述第二进口的水平放置的在上部有小孔的第二加压水分布管，所述第二加压水排放组件还进一步包括可调的安装在所述第二分布管上方的第二半圆形罩盖，和使所述第二进料液流逐步减压并在层流条件下在减压的第二液流中产生直径小于80微米的微小气泡的第二限定通道；

(10)与所述的第二混合室直接或间接相连的第二敞开容器，用来接受来自第二加压水排放组件的减压后的第二液流，并容纳包含微小气泡的第二进料液流足够长的时间以使得在液体的自由表面上形成浮渣，在浮渣下面形成下层液体；排放作为第二澄清流出液流的下层液体的第二排放构件，使部分所述澄清流出液流从所述第二敞开容器的第二排放构件循环到第二压力容器的第二循环构件；收集所述第二敞开容器液面上的浮渣和收集接近所述第二敞开容器底部的沉渣的污泥去除装置；安装在所述第二敞开容器上方的接受和净化从所述第二敞开容器排放的气体的第二气体收集和净化构件，所述的第二气体收集和净化构件进一步包括第二真空泵，第二颗粒活性炭过滤器和所述第二敞开容器上的第二封盖；

(11)包括第二二氧化碳进料口的第二稳定器，它连接在所述的第二敞开容器上用来稳定和再碳酸化所述的第二澄清流出液流，并得稳定过的流出液流；

(12)连接在第二稳定器上的过滤器，用来过滤所述稳定过的流出液流，并得到过滤后的流出液流；

(13)连接在所述过滤器上的灭菌器，用来给所述过滤后的流出液流灭菌，并得到最终流出液流。

3.一种通过加压使多种气体溶解在加压液体中，再减压排放含有所述溶解的气体的加压液流，在减压液流中产生微小气泡，净化排出的气体，并稳定、过滤、灭菌，再排放减压液流的装置，它包括：

(1)进料管，和连接在进料管上用来测量进料液流流量的流量计；

(2)直接或间接连接所述进料管用来把化学药品混入所述进料液流并得到混合液流的混合室；

(3)连接到进口喷嘴组件上的进口管，连接在进口管上用来测量循环液流流量的循环液流流量测量装置，连接在所述进口管上用来引入第一气体到所述循环液流中的气体注射器，连接在所述进口管上用来强制所述循环液流经过所述气体注射器和所述循环液流流量测量装置及所述喷嘴构件的泵；

(4)具有连接在所述进口管上的侧线液流容器进口的密封的圆柱形压力容器，该进管把所述循环液流传送到所述压力容器中，所述泵、所述喷嘴构件和所述进口管一起配合把所述循环液流输入所述压力容器中并产生旋转流动，旋转速度在2500rpm以上；所述压力容器进一步包括压力计、安全阀、气体排放阀、一组把致少一种第二和第三气体引入所述压力容器的气体进口、附在所述压力容器器壁外侧用来支撑压力容器的支撑腿、连接在一组气体进口上用来调节所述压力容器内的压力为2-7个大气压的气体流量计和气体调节器、及容器出口；

(5)具有连接在所述压力容器的容器出口上的进口构件的加压水排放组件；所述加压水排放组件进一步包括减压阀、水平放置的连接在所述进口构件上的其上部有小孔的加压水分布管，所述的加压水排入组件还进一步包括安装在所述分布管上方可调的半圆形罩盖及限定通道，使所述进料液流逐步减压并在层流条件下在减压液流中产生直径小于80微米的微小气泡；

(6)直接或间接连接在所述混合室上的敞开容器，它接受来自所述混合室的混合液流和来自加压水排放组件的减压液流，并容纳所述包含有所述微小气泡的减压液流足够长的时间，以使得在液体的自由表面上形成浮渣和在浮渣下面形成下层液体；排放作为澄清液流的所述下层液体的排放构件，使部分来自所述敞开容器的排放构件的所述澄清流出液流循环到压力容器并得到循环液流的循环构件；收集所述敞开容器的液面上的浮渣和收集接近所述敞开容器底部的沉渣的污泥去除构件；安装在所述敞开容器顶部用来接受和净化从所述敞开容器排放的气体的气体收集和净化构件，所述的收集和净化构件进一步包括真空泵、颗粒活性炭过滤器和所述敞开容器上方的封盖；

(7)包括有二氧化碳输入构件的稳定器，它连接在所述的敞开容器上，用来稳定和再碳酸化所述澄清的流出液流，并得到稳定后的流出液流；

(8)连接在所述稳定器上的过滤器，用来过滤所述稳定后的流出液流，并得到过滤后的流出液流；

(9)连接在所述过滤器上的灭菌器，用来给所述过滤后的流出液流灭菌，并得到最终的流出液流。

4.一种通过加压把多种气体溶解在加压液体中，减压排放含有所述溶解气体和微生物的加压液体，在减压液流中产生微小气泡、净化排放气体、在所述减压液流的表面浓缩作为浮渣的微生物，使部分所述浮渣中的浓缩微生物循环到所述加压液流中进行生化反应，再排放所述减压液流的单级装置，它包括：

(1)进料管和连接在进料管上用来测量进料液流流量的进料液流流量装置，

(2)直接或间接连接在所述进料管上用来把化学药品和/或微生物混入所述进料液流并得到混合液流的混合室；

(3)进口管，它包括进口喷嘴构件，连接在进口管上用来测量混合液流流量的混合液流流量装置，连接在所述进口管上用来把第一气体引入所述混合液流的气体注射器，连接在所述进口管上用来强制所述混合液流经过所述气体注射器和所述混合液流流量装置的泵；

(4)密封的圆柱形压力容器，它具有连接在所述进口管上用来把所述混合液流送入所述圆柱形压力容器的侧线液流容器进口，所述的泵、喷嘴组件和进口管一起配合把所述混合液流送入所述压力容器，并在压力容器内产生旋转流动，旋转速度在2500rpm以上；所述压力容器进一步包括压力计、安全阀、气体排出阀、一组把至少一种第二和第三气体引入到所述压力容器的气体进口，附在所述压力容器器壁外侧用来支撑所述压力容器的支撑腿，连接在一组气体进口上用来调节使所述压力容器内压力为2-7个大气压的气体流量计和调节器，容器出口；

(5)加压水排放组件，它有连接在所述压力容器的容器出口上的进口构件；所述的加压水排放组件进一步包括减压阀、水平放置的连接到所述组件进口上的其上部有小孔的加压水分布管，所述的加压水排放组件还进一步包括安装在所述分布管上方的可调的半圆形罩盖，和使得所述进料液流逐渐减压并在层流条件下在减压液流中产生直径小于80微米的微小气泡的限定通道；

(6)直接或间接连接所述混合室的敞开容器，用来接受来自所述混合室的混合液流和来自加压水排放组件的减压液流，并容纳含有所述微小气泡的减压液流足够长的时间，使得在液体自由表面形成浮渣，在浮渣下面形成下层液体；排放作为澄清液流的所述下层液体的排放构件，收集所述敞开容器中液面上的所述浮渣及收集接近所述敞开容器底部的沉渣的污泥去除构件；安装在所述敞开容器上方用来接受和净化从所述敞开容器中排放的气体的气体收集和净化构件；所述气体收集和净化构件进一步包括真空泵、颗粒活性炭过滤器和所述敞开容器上方的封盖；

(7)连接在所述敞开容器上的用来使部分来自所述敞开容器的污泥去除构件中的含有微生物的浮渣循环到压力容器的进行生化反应的循环构件。

5.一种通过加压把多种气体溶解在加压水中，减压排放含有所述溶解气体和微生物的加压液流，在减压液流中产生微小气泡，净化排放气体，浓缩在所述减压液流表面上的作为浮渣的微生物，使部分浮渣中浓缩的所述微生物循环致所述加压液流中进行生化反应，在常压下生化处理另一部分所述液流，在常压下把一部分浮渣中浓缩的所述微生物循环至所述液流，并排放生化处理过的和减压后的液流的二重装置，它包括：

(1)进料管和连接在进料管上用来测量进料液流流量的进料液流流量计；

(2)直接或间接连接在所述进料管上用来把化学药品和/或微生物混入所述进料液流中，并得到混合液流的混合室；

(3)连接在所述混合室上用来在常压和有微生物、氧气、空气存在条件下处理部分所述液流并得到生化处理液流的生物反应器；

(4)与喷嘴构件相连的进口管，连接到进口管上用来测量混合液流剩余部分的流量的混合液流流量计，连接到所述进口管上用来把第一气体引入所述混合液流的气体注射器，连接到所述进口管上用来强制所述混合液流经过所述气体注射器、该体流量计和喷嘴组件的泵；

(5)具有侧线液流容器进口的密封的圆柱形压力容器，该容器进口连接在所述进口管上用来把所述混合液流送入所述压力容器，所述泵、喷嘴组件和进口管一起配合把混合液流送入所述压力容器内并产生旋转流动，旋转速度在2500rpm以上；所述压力容器进一步包括压力计、安全阀、气体排放阀、一组把至少一种第二和第三气体引入所述压力容器的气体进口，附在所述压力容器器壁外侧用来支撑所述压力容器的支撑腿，与一组气体进口相连的用来调节使所述压力容器内压力为2-7个大气压的气体流量计和调节器，和容器出口；

(6)具有连接到所述压力容器的容器出口上的组件进口的加压水排放组件；所述加压水排放组件进一步包括减压阀，连接所述组件进口上的水平放置的上部有小孔的加压水分布管，所述加压力排放组件还进一步包括安装在所述分布管上方的可调半圆形罩盖和使所述进料液流逐步减压并在层流条件下在所述减压液流中产生直径小于80微米的气泡的通道；

(7)直接或间接与所述生物反应器相连的敞开容器，用来接受来自所述生物反应器的生化处理的液流和来自加压水排放组件的减压液流，并容纳含有所述微小气泡的减压液流足够长的时间使得在液体自由表面形成浮渣层，在浮渣下面形成下层液体，排放作为澄清流出液流的所述下层液体，使部分来自所述敞开容器的浮渣循环致压力容器和生物反应器的循环构件，收集所述敞开容器液面上的浮渣和收集接近所述敞开容器底部的沉渣的污泥去除构件，安装在所述敞开容器顶部用来接受和净化从所述敞开容器中排出的气体的气体收集和净化构件，所述气体收集和净化构件进一步包括真空泵、颗粒活性炭过滤器和所述敞开容器上的封盖。

6.一种通过加压把多种气体溶解于加压液流，减压排放含有所述溶解气体的加压液流，在所述减压液流中产生微小气泡，在所述减压液流表面浓缩作为浮渣的微生物，在常压下使部分浮渣中的所述浓缩的微生物循环致所述液流进行生化反应，排放减压液流的低能耗装置，它包括：

(1)进料管和连接在进料管上用来测量进料液流流量的进料液流流量计；

(2)直接或间接连接在所述进料管上，用来把化学药品和/或微生物混入所述进料液流中，并得到混合液流的混合室；

(3)连接到所述混合室上，在常压和有微生物、氧气和空气存在的条件下处理所述混合液流并得到生化处理的液流的生物反应器；

(4)连接有喷嘴组件的进口管，连接在进口管上用来测量循环液液流量的循环液流流量测量构件，连接在所述进口管上用来把第一气体引入所述循环液流的气体注射器，连接在所述进口管上强制所述循环液流经过所述气体注射器、所述循环液流流量测量构件和所述喷嘴构件的泵；

(5)具有侧线液流容器进口的密封的圆柱形压力容器，该容器进口连接在所述进口管上，用来把所述循环液流送入所述压力容器中，所述泵、喷嘴组件和进口管一起配合把所述循环液流送入所述压力容器并产生旋转流动，旋转速度在2500rpm以上；所述压力容器进一步包括压力计、安全阀、气体排放阀，一组用来把至少一种第二和第三气体引入所述压力容器的气体进口，附在所述压力容器器壁外侧用来支撑所述压力容器的支撑腿，连接在一组气体进口上的用来调节使所述压力容器内压力为2-7个大气压的气体流量计和调节器，和容器出口；

(6)具有连接在所述压力容器的容器出口上的组件进口的加压水排放组件，所述加压水排放组件进一步包括减压阀，连接到组件进口上的水平放置的其上部有小孔的加压水分布管，所述加压水排放组件进一步包括安装在所述分布管上方的可调半圆形罩盖和使所述循环液流逐步减压并在层流条件下在压水中产生直径小于80微米的微小气泡的限定通道；

(7)直接或间接连接到所述生物反应器上的敞开容器，用来接受来自生物反应器的生化处理的液流和来自加压水排放组件的减压液流，并容纳含有微小气泡的减压液流足够长的时间，以使得在液体自由表面上形成浮渣层，在浮渣下面形成下层液体；排放作为澄清流出液流的下层液体的排放构件，使部分来自所述敞开容器中排放构件的流出液循环致所述压力容器并得到循环液流的循环构件，收集所述敞开容器液面上的所述浮渣和收集接近所述敞开容器底部的沉渣的污泥去除构件；安装在所述敞开容器上方用来收集和净化从所述敞开容器排放的气体的气体收集和净化构件，所述气体收集和净化构件进一步包括真空泵、颗粒活性炭过滤器和所述敞开容器上的封盖；

(8)连接到所述敞开容器上用来使部含有微生物的浮渣循环所述生物反应器中的混合液流中的循环构件。

7.根据权利要求1所述的装置，所述的液流流量测量构件是液体流量计，文丘里流量计，液体喷嘴构件，或它们的组合。

8.根据权利要求1所述的装置，其中所述敞开容器是长方形或正上方形或圆形容器。

9.根据权利要求1所述的装置，其中所述真空泵，颗粒活性炭过滤器和封盖是可拆卸的。

10.根据权利要求1所述的装置，其中所述进口管连接在油水分离器上，用来通过组合单元从所述进料液流中分离游离油。

11.根据权利要求1所述的装置，其中所述进料管连接在循环构件上，用来把一部分所述澄清的流出液流从所述敞容器循环致所述压力容器中。

12.根据权利要求1所述的装置，其中所述出料管连接在稳定器和/或过滤器上用来进一步处理所述澄清的流出液流。

13.根据权利要求1的装置，该装置附加自动控制仪器。

14.根据权利要求1的装置，所述敞开容器的底部为平底或有斜度的底。

15.根据权利要求1的装置，其中所述混合室和所述敞开容器都是彼此分开的单个单元，单个单元有公共的器壁，或一联合系统。

16.根据权利要求1的装置，该装置再加上滑车、拖车或卡车，成为一套可移动的装置组合。

17.根据权利要求1的装置，为了控制空气污染，其中所述生物反应器被所述封盖从所述敞开容器上延伸而覆盖。

18.一种改进的液体处理方法，用来在高压和高旋转速度下在液流中溶解多种气体并发生水处理反应，逐步减压排放加压液流，再在常压下产生微小气泡，该方法包括下列步骤、设备及变通：

(1)泵送液流(即水或其它液体溶剂)经过气体注射器和喷嘴构件进入加压/减压装置，该装置有进口管、液体出口、气体进口、气体调节器、气体流量计、压力计、安全阀、气体排放阀、圆柱形压力容器、加压水排放组件、敞开容器、气体收集和净化构件(或包括真空泵、颗粒活性炭过滤器和封盖的空气排放控制构件)、和污泥去除构件；

(2)把化学药品和/或微生物引入所述加压/减压装置；

(3)把未压缩气体引入所述气体注射器，把压缩气体引入所述压力容器；

(4)在2-7个大气压和2500rpm以上的旋转速度下，操作所述压力容器，使不同气体和液体混合一致；

(5)在控制压力条件下连续而有效地溶解不止一种气体于压力容器中进行特殊应用：臭氧化处理、氧化处理、氮化处理、氯化处理、通气、再碳酸化处理(碳酸化处理)、和生物氧化处理；

(6)从压力容器中排放加压流出液流使之通过加压水排放组件进入敞开容器，在常压下产生直径小于80微米的微小气泡，进行各种化学和生化反应以及悬浮污染物和化学絮凝物的浮除；

(7)把浮除澄清流出液流作为最终流出液流排放或排入一个三级处理单元进行进一步处理；

(8)用污泥去除器收集浮渣和沉渣；

(9)用所述真空泵和所述敞开容器上方的所述封盖收集废气，并用颗粒活性炭过滤器净化所述废气。

19.一种改进的二级化学-物理方法，用来从被污染的地下水或液体中去除浊度、色度、钙硬度、镁硬度、溶解的有机物、悬浮物、致病的微生物，该方法包括下列步骤、设备和变通：

(1)通过进口管把一部分被污染的进料液流排入第一级混合室用第一级化学药品进行处理，再排入第一级敞开容器；

(2)泵送剩余部分被污染的液流经过第一级气体注射器进入第一级压力容器，第一级气体注射器引入氯气进行氯化处理；

(3)在所述第一级压力容器中维持2-7个大气压，混合液体，其中引入空气进行通气，引入臭氧进行臭氧化处理；

(4)通过第一级加压水排放组件从所述第一级压力容器排放流出液流致第一级敞开容器；

(5)在第一级敞开容器中产生直径小于80微米的微小气泡，其中悬浮的污染物和化学絮凝物被微小气泡漂浮致水面并作为浮渣去除，废气被送至第一级气体收集和净化构件(包括真空泵、颗粒活性炭过滤器和封盖)，重的可沉淀物从所述第一级敞开容器底部收集；

(6)把二氧化碳引入来自所述第一级敞开容器的澄清流出液流进行再碳酸化处理(碳酸化处理)并形成第一级碳酸化流出液流；

(7)如果需要的话，把部分第一级碳酸化过的流出液流从支路送入过滤器过滤，形成第一级过滤后的流出液流；

(8)把另一部分第一级碳酸化过的流出液流从支路送入第二级混合室用第二级化学药品处理，再送入第二级敞开容器；

(9)泵送剩余部分所述碳酸化过的第一级流出液流经过第二级气体注射器至第二级压力容器，第二级气体注射器再引入臭氧进行臭氧化处理；

(10)在所述第二级压力容器内维持2-7个大气压，混合液体，其中再引入空气进行通气引入二氧化碳进行再碳酸化；

(11)从所述第二级压力容器中把流出液流通过第二级加压水排放组件排放到第二级敞开容器；

(12)在所述第二级敞开容器中产生直径小于80微米的气泡，其中悬浮的污染物和化学絮凝物作为浮渣被气泡漂浮至水面，废气被送至第二级气体收集和净化构件(包括另一真空泵，另一颗粒活性炭过滤器和另一封盖)，重的可沉淀物在所述第二级敞开容器底部收集；

(13)用所述真空泵和所述敞开容器上方的所述封盖收集所述废气，必要时，用所述颗粒活性炭过滤器净化所述废气；

(14)把二氧化碳引入来自所述第二级敞开容器的流出液流进行再碳酸化处理(或碳酸化处理)得到第二级碳酸化流出液流；

(15)过滤所述第二级碳酸化流出液流，得到第二级过滤的流出物液流；

(16)给所有过滤后的流出液流灭菌，得到产品水。

20.一种改进的单级化学-物理方法，用来从被污染的进料液流中去除浊度、色度、钙硬度、镁硬度、致病微生物、磷酸盐、溶解的有机物、悬浮物、重金属，该方法包括下列步骤、设备和变通：

(1)通过重力或泵把所述进料液流经进口管排放到混合室中，其中加入液体和干燥的化学药品进行处理；

(2)把所述混合室的流出液流排入敞开容器进行澄清；

(3)把压力容器的流出液流经过加压水排放组件排入所述敞开容器，在所述敞开容器中产生直径小于80微米的微小气泡；

(4)在所述敞开容器中，由所述微小气泡从液体中在去除悬浮污染物和化学絮凝物，并形成浮渣；

(5)在液体表面去除所述浮渣，从所述液体表面排放废气，从液体底部去除重的沉渣，并得到所述敞开容器的澄清流出物液流；

(6)用真空泵和所述敞开容器上的封盖收集废气，必要时用颗粒活性炭过滤器净化废气；

(7)把来自所述敞开容器的澄清流出液流排入使用二氧化碳的稳定器(再碳酸化处理或碳酸化处理单元)，得到碳酸化流出液流；

(8)过滤来自再碳酸化单元的再碳酸化流出液流，得到过滤后的流出液流；

(9)给所述过滤后的流出液流灭菌，得到产品水。

(10)用泵使部分所述产品水、或过滤流出液流、或所述澄清流出液流经过气体注射器循环至所述压力容器，其中气体注射器引入臭氧进行臭氧化处理；

(11)分别引入空气和辅助臭氧至所述压力容器中，进行通气和臭氧化处理；

(12)在所述压力容器中维持2-7个大气压，混合液体，进行气体溶解和氧化；

(13)进一步把所述压力容器的流出液流通过所述加压水排放组件排入所述敞开容器，并完成一个循环；

(14)排放剩余的产品水。

21.一种改进的单级生化方法，用来从被污染的进料液流中去除所有悬浮固体(TSS)、生化需氧量(BOD)、氨氮、和其它悬浮的和溶解的污染物，该方法包括下列步骤、设备和变通：

(1)通过进口管把进料液流排入混合室，把需要的养分、补充微生和化学药品引入其中，得到预处理的混合流出液流；

(2)把预处理的混合流出液流泵入气体注射器，气体注射器中添加氧气和空气分别进行初步氧化处理和通气，再到压力容器，其中再添加氧气和空气进行进一步氧化处理和通气；

(3)在所述压力容器内维持15,000-35,000mg/l的微生物浓度，2-7个大气压，液体混合，和40mg/l以上的溶氧量，用来去除溶解的有机物和养分，及生化反应产生的不溶性微生物；

(4)通过加压水排放组件把来自压力容器流出液流排入敞开容器；

(5)在所述敞开容器中产生直径小于80微米的微小气泡，用来使悬浮的污染物和微生物从液体中漂浮至表面并形成浮渣；

(6)从液体表面除去浮渣和废气，从液体底部除去沉淀物，在所述敞开容器中得到澄清的流出液流；

(7)用真空泵和所述敞开容器上的封盖收集所述废气，必要时用颗粒活性炭过滤器净化所述废气；

(8)从所述敞开容器的液体表面收集主要包含微生物的所述浮渣，弃掉一部分所述浮渣，使另一部分所述浮渣经过进料泵和气体注射器循环至所述压力容器；

(9)从所述敞开容器中排作为最终工厂流出液流的澄清流出液流。

22.一种二重生化方法，用来从被污染的进料液流中去除TSS、BOD、氨氮和其它悬浮的和溶解的污染物，该方法包括：

(1)通过进口管，把进料液流排入混合室，其中按所需量引入养分、补充微生物和化学药品，得到预处理的混合流出液流；

(2)使部分所述预处理的混合流出液流排入生物反应器，其中循环输入了浮渣，同时还供应了氧气和空气，产生大氧气和空气气泡以混合和支持1,500-5,000mg/l的微生物进行生化反应；

(3)排放来自所述生物反应器的流出液流至敞开容器中进行澄清；

(4)把预处理的混合流出液流泵送至气体注射器，其中添加氧气和空气进行初步氧化处理和通气，再进入压力容器，其中再添加氧气和空气，进行进一步氧化处理和通气；

(5)在所述压力容器中维持15,000-35,000mg/l的微生物浓度，2-7个大气压，液体混合，和40mg/l以上的溶解氧量，用来去除溶解的有机物和养分，并通过生化处理产生出溶于水的微生物；

(6)通过加压水排放组件把来自压力容器的流出液流排入敞开容器；

(7)在所述敞开容器中产生直径小于80微米的微小气泡，用来把悬浮的污染物和微生物从液体主体漂浮到液体表面，并形成浮渣；

(8)从液体表面去除浮渣和废气，从液体底部去除沉渣，在所述开容器中产生澄清的流出液流；

(9)用真空泵和所述敞开容器上方的封盖收集所述废气，必要时用颗粒活性炭过滤器净化所述废气；

(10)从所述敞开容器液面上收集主要包含微生物的浮渣，弃去部分所述浮渣，把剩余部分浮渣通过进口泵和气体注射器循环至所述压力容器中；

(11)从所述敞开容器中排放澄清的流出液流作为最终工厂流出液流。

23.一种低能耗生化方法，用来从被污染的进料液流中去除TSS、BOD、氨氮和其它悬浮的和溶解的污染物，该方法包括：

(1)通过进口管把进料液流排入混合室，其中添加养分、补充微生物和化学药品，得到预处理的混合流出液流；

(2)把预处理的混合流出液流排入生物反应器，其中循环输入了沉渣，还同时提供了氧气和空气的产生大氧气和空气气泡来混合和支持1,500-5,000mg/l的微生物进行生化反应；

(3)把来自所述生物反应器的流出液流排入敞开容器，其中有微小气泡从生化处理的液流中分离包括微生物的悬浮物；

(4)泵送部分来自所述敞开容器的澄清流出液流至气体注射器，其中加入氧气和空气进行初步氧化处理和通气，再至压力容器，其中再加入氧气和空气进行进一步氧化处理和通气；

(5)在所述压力容器中维持2-7个大气压、液体混合和15mg/l以上的溶氧量以完成气体溶解；

(6)通过加压水排放组件把来自所述压力容器的流出液流排入所述敞开容器；

(7)在所述敞开容器中产生直径小于80微米的气泡，使悬浮的污染物和微生物从液体主体漂浮至液体表面，并形成浮渣；

(8)从液体表面去除浮渣和废气，从液体底部位去除较重的沉淀物，并在所述敞开容器中得到澄清的流出液体(下层液体)；

(9)用真空泵和所述敞开容器上方的封盖收集所述废气，必要时，用颗粒活性炭过滤器净化所述废气；

(10)从所述敞开容器中收集主要含有微生物的所述浮渣，弃去一部分所述浮渣，使剩余部分所述浮渣循环至所述生物反应器；

(11)从所述敞开容器排放所述澄清流出液流作为最终工厂流出液流。

24.根据权利要求14所述的方法，其中所述的化学药品是：氢氧。化钙、氧化钙、氢氧化钠、氢氧化钾、碳酸钠、次氯酸钙、次氯酸钠、硫酸铝、氯化铝、硫酸铝钾、聚氯化铝、氯化镁、碘化钾、溴化钾、高锰酸钾、碘化钠、溴化钠、硫酸铁、氯化铁、硫酸铝铵、聚氯化铁、硫酸亚铁、氯化亚铁、硫化钠、硫化亚铁、聚硫酸亚铁、铝酸钠、碘、溴、氟化钠、有机聚合物、酸、碱、碳酸氢镁、碳酸镁、表面活性剂、粉末活性炭、或它们的混合物。

25.根据权利要求14所述的方法，其中气体为臭氧、氯气、空气、氧气、氮气、二氧化碳、二氧化硫或它们的混合物。

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