CN104084049B - 模块化的脉冲式曝气装置、标准曝气系统模块及过滤系统 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种模块化的脉冲式曝气装置，连续输入小流量的空气流后，可实现瞬间均匀释放大流量空气流产生大气泡的脉冲式曝气效果，既提高了膜的曝气清洗效果，又可降低设备能耗；该装置可避免发生堵塞而造成曝气失效；本发明还提供一种标准曝气系统模块，所述的标准曝气系统模块包括一个或多个如前所述的模块化的脉冲式曝气装置，可根据实际使用需求，在标准曝气系统模块中，实现任意位置和数量模块化的脉冲式曝气装置释放不同频率、不同流量的空气流，从而达到不同的曝气强度，以进一步提高膜的曝气清洗效果，又降低设备能耗的目的；本发明还提供一种过滤系统，可以是外置壳体式膜过滤系统或者浸没式膜过滤系统，包括一个或多个如前所述的标准曝气系统模块。

Description

模块化的脉冲式曝气装置、标准曝气系统模块及过滤系统

技术领域

本发明涉及水处理领域，具体涉及一种模块化的脉冲式曝气装置、标准曝气系统模块及过滤系统。

背景技术

水资源是对人类生存最关键的资源之一。而如今生态环境遭破坏、水体污染日益严重，为实现可持续发展，水处理技术尤为重要。膜分离技术已广泛应用于水的净化处理或液体的过滤分离等领域，其中在浸没式膜系统中由于膜内外两侧的浓差极化现象，常需要通过曝气的方式，即在待处理液中接入空气形成气泡的方式，来产生扰动，减少膜外表面积附的浓缩悬浮物，以达到清洗膜的目的。现有技术中多是采用连续曝气的工作模式，使用鼓风机等设备提供不间断的大流量空气流，且越大流量的空气流的对膜的清洗效果越明显，但此类鼓风机等设备连续运转对电能的消耗很高。而在实际应用中，膜表面的污染积附是需要一定时间周期的，所以也可使用间歇曝气的工作模式实现同样的膜清洗效果。现有技术中也有用管路中的阀门开闭切换来实现间歇曝气，但阀门频繁的开闭切换严重影响设备的可靠性及使用寿命，维修更换会增加很大的成本投入。

中国专利申请号CN201080050537.9揭示的用于滤膜的气体分布器，可提供间歇曝气的工作模式。但在实际应用中当液体中悬浮物含量过高时，所述结构中未贯通的腔道或管道内易发生沉降堵塞；当系统曝气停止时，气源输入口易发生倒灌堵塞，从而造成气体通道堵塞使曝气失效；另一方面，在同一位置，各出气口应该曝气均匀对膜产生均匀的冲刷效果；同时，由于浸没式膜系统中受膜过滤影响，膜池中液体会产生浓差分化，在每个浸没式膜堆越靠中心的位置，膜越集中，此现象越是明显，此处膜的污染也就越严重，这时需要更高的曝气强度以提高膜清洗效果，所以需要在同一个浸没式膜堆中配置的曝气装置可在不同位置可提供不同强度的曝气，即对这种间歇曝气的工作模式，则要求不同位置的曝气装置具有提供不同频率、不同流量的曝气。而现有技术及中国专利申请号CN 201080050537.9揭示的用于滤膜的气体分布器，均不能满足以上需求。

鉴于水处理的重要性和巨大规模，解决相关设备的可靠性，耐久性和运营能耗问题有非常重要的意义。

发明内容

本发明所要解决的问题是针对现有技术的不足，提出一种模块化的脉冲式曝气装置，仅需要通入小流量的气流，即可实现瞬间均匀释放大流量气流产生大气泡的脉冲式曝气效果，各出气口均匀排气。该装置可避免发生堵塞而造成曝气失效，具体体现在可以避免在曝气过程中过多液体进入气体通道造成堵塞；带自净化功能避免液体中悬浮物沉降堆积在气体通道或未贯通腔道造成沉降堵塞；避免因进气压力减小或停止而造成的液体倒灌入气源输入口而发生的堵塞。既提高了曝气效果，又降低了设备的能耗。根据实际使用需求，可组成包含一个或多个模块化的脉冲式曝气装置的标准曝气系统模块，实现标准曝气系统模块中任意位置和任意数量的模块化的脉冲式曝气装置释放不同频率、不同流量的气流，从而达到标准曝气系统模块中任意区域提供不同的曝气强度。

本发明解决上述问题的具体技术方案是，提出一种模块化的脉冲式曝气装置，所述的模块化的脉冲式曝气装置包括主壳体1，通孔导引管2，直通管3，气体整流罩4，气源单向输入接头7，其中，

所述的主壳体1设置下开口1.1；气源单向输入接头7贯穿主壳体1侧壁固定，气源单向输入接头7内有单向阀8；

直通管3在主壳体1内，通孔导引管2外，并罩住通孔导引管2，直通管3与通孔导引管2之间留有间隙9；直通管3的上端与主壳体上顶板11之间有窗口3.5；直通管3的下端设置瞬时流量限制通道模块，所述的瞬时流量限制通道模块使直通管3内外连通，不限制直通管3内的固/液体通过所述的瞬时流量限制通道模块排出到直通管3外；在直通管3内外有压力差时，所述的瞬时流量限制通道模块限制直通管3外的液体经所述的瞬时流量限制通道模块进入直通管3内的液体量；所述的固/液体指固体和/或液体。

通孔导引管2贯通主壳体上顶板11；通孔导引管2设置上端口2.1和下端口2.2； 通孔导引管2的下端口2.2在直通管3以内并在下端口2.2的下部留有空隙9.1；

气体整流罩4在主壳体上顶板11之上，气体整流罩4的侧壁底部开有通孔6，气体整流罩上顶板12上设有贯通气体整流罩上顶板12的扩散管5，扩散管5设置上端口5.2和下端口5.1；扩散管5的上端口5.2不低于气体整流罩上顶板12，通孔6的最高点低于扩散管5的下端口5.1；

通孔导引管2的上端口2.1在气体整流罩4内部，通孔导引管2的上端口2.1的高度与扩散管5的下端口5.1齐平或高过扩散管5的下端口5.1；

扩散管5的下端口5.1至气体整流罩上顶板12之间形成高度范围为H的滞留气室10。

本发明所述模块化的脉冲式曝气装置通过不断的集气-排气过程，再集气-排气过程的交替循环实现脉冲式的曝气功能。所述的气流优选为空气流。底部敞开的主壳体1作为气体腔室，此气体腔室的容积大小影响模块化的脉冲式曝气装置的每个脉冲可释放气流的流量大小。通过气源单向输入接头7通入小流量的气流，在集气过程中，由于主壳体1下部和直通管3下部液体的存在，形成了液塞，从气源单向输入接头7通入到主壳体1内的气体不能被排出，集聚在主壳体1内形成气体腔室。该气体腔室一部分在直通管3内部，位于直通管3和通孔导引管2之间；另一部分在直通管3外部，位于直通管3和主壳体1内壁之间。气体腔室的两部分通过窗口3.5连通。随着气体腔室的气体集聚，主壳体1下部和直通管3下部液体不断被排出，液位下降。经过一段时间后，液位开始低于通孔导引管2的下端口2.2，标志集气过程完成，排气过程开始。这时液塞被打开，气体腔室内聚集的高压气体会经过由间隙9、空隙9.1与通孔导引管2连通形成的气体腔道快速释放至气体整流罩4内。更具体地，高压气体会经过间隙9、空隙9.1、通孔导引管2的下端口2.2、通孔导引管2内部腔体、通孔导引管2的上端口2.1连通形成的气体腔道快速释放至气体整流罩4内，再通过扩散管5向外均匀排出。排气过程完成后，气体腔室内压力下降，液体在外部压力作用下上升，重新封闭气体腔道，形成液塞，开始新周期的集气过程。

单向阀8只允许气体经气源单向输入接头7单向通入主壳体1内；因进气压力减小或停止时阻止液体经气源单向输入接头7逆向流入进气管道造成堵塞。

通过直通管3上部与主壳体上顶板11之间的窗口3.5，使直通管3与通孔导引管2之间的间隙9和主壳体1内部位于直通管3外侧的部分相连通；间隙9、空隙9.1与通孔导引管2连通形成气体腔道，此气体腔道的最低点经过瞬时流量限制通道模块与外侧形成贯通，这样可使气体腔道内的沉降物经过瞬时流量限制通道模块自动排出，避免发生堵塞；在模块化的脉冲式曝气装置工作时，每个脉冲过程中经过瞬时流量限制通道模块进出的液体对气体腔道内的残留沉降物作反复的冲洗。

瞬时流量限制通道模块限制直通管3内外液体在短暂时间内经瞬时流量限制通道模块交换的液体量。瞬时流量即短暂时间的流量，所述的短暂时间指排气过程从开始发生到完成的时间，排气过程从发生到完成是在很短时间内完成的。脉冲式曝气装置工作时，在排气过程中，由于气体腔道内气体的排出，直通管3内外将产生压力差，促使直通管3外的液体经直通管3的下端进入直通管3内。在所述的排气过程中，在此预定的工作阶段（此处指排气过程）经历的短暂时间内，如果经直通管3的下端进入的液体量，大于主壳体1内聚集的气流经所述气体腔道瞬间快速释放时产生的抽吸力可带走的液体量时，进入的液体会在气体腔道内形成液塞，中断排气过程，后续的集气-排气过程的强度最终会变很弱， 相当于集气-排气交替循环过程的中断，曝气装置相当于丧失了脉冲式的曝气功能，造成曝气失效。瞬时流量限制通道模块可限制排气过程中进入直通管3内的液体量，避免大量液体进入气体腔道形成液塞，从而避免曝气失效。在排气过程中没有液体进入或者少量液体进入到气体腔道内排气过程是可以正常进行的。一旦当进入气体腔道的液体量多到一定程度，达到一个限量以上（这个限量称之为阻塞液体阀值量）时，在排气过程中气体腔道就会因进入的液体过多而发生阻塞，中断排气，造成曝气失效。阻塞液体阀值量是在排气过程中，从瞬时流量限制通道模块进入到间隙9、空隙9.1、通孔导引管2的下端口2.2、通孔导引管2内部腔体、通孔导引管2的上端口2.1连通形成的气体腔道内并且使气体腔道内气体因为此液体进入而发生阻断流通所需的最少液体量。为了保证集气-排气过程的连续进行，所述的瞬时流量限制通道模块限制直通管3外的液体经所述的瞬时流量限制通道模块进入直通管3内的液体量相当于在所述的排气过程中，在预定的工作阶段经历的短暂时间内，直通管3内外有压力差时，所述的瞬时流量限制通道模块限制直通管3外的液体经所述的瞬时流量限制通道模块进入直通管3内的液体量低于阻塞液体阀值量。也就是说，所述的瞬时流量限制通道模块限制直通管3外的液体经所述的瞬时流量限制通道模块进入直通管3内的液体量最多不超过阻塞液体阀值量（但不包含阻塞液体阀值量），最少可以为零。在所述集气过程中，直通管3内的液体经所述瞬时流量限制通道模块排出到直通管3外，可以将气体腔道内的可能造成堵塞的沉降物、悬浮物等固体物质排出到气体腔道外，同时利用液体的进出对气体腔道进行冲洗。

气体整流罩4在主壳体上顶板11之上，气体整流罩4的侧壁底部开有通孔6，通孔6作为气体整流罩4内沉降悬浮物的排出口，避免形成堵塞。扩散管5的上端口5.2与气体整流罩上顶板12齐平或高出一段，通孔6的最高点低于扩散管5的下端口5.1，通过形成液体密封避免气流从通孔6逸出。通孔导引管2的上端口2.1的高度与扩散管5的下端口5.1齐平或高过扩散管5的下端口5.1，扩散管5的下端口5.1至气体整流罩上顶板12之间形成高度范围H的滞留气室10，在模块化的脉冲式曝气装置首次释放气流后，高度范围H内的滞留气室10将充满气体，滞留气室10由气体整流罩4和液塞形成密封。滞留气室10可避免液体中沉降物经过通孔导引管2的上端口2.1进入气体通道，从而降低气体通道的堵塞隐患；气流在液体中运动的阻力远大于在气体中，对比通过滞留气室10排气和直接通过液体排气，滞留气室10可减小从通孔导引管2的上端口2.1经气体整流罩4释放气流的阻力，加快释放脉冲气流的速率，利于形成瞬间释放大流量气流产生大气泡的脉冲式曝气效果。同时，滞留气室10也可促使气体流均匀分配至扩散管5，实现均匀排气。否则因气流会自动选择阻力小的位置垂直向上运动直至排出液面，将会造成气流从通孔导引管2的上端口2.1流出后会优先从水平距离近的出气口流出，这样离通孔导引管2的上端口2.1水平距离近的出气口的排气量、排气速度高于距离远的出气口，难以实现各出气口均匀排气。均匀排气的重要性在于，排气速度快，排气量大的出气口对应的被清洗部件，清洗效果好；排气速度慢，排气量小的出气口对应的被清洗部件，清洗效果不足，会逐渐形成堵塞而失效，造成整体性能下降。

进一步地，所述的瞬时流量限制通道模块为所述的直通管3下端的直通口3.1，所述的直通口3.1位于通孔导引管2的最小通流截面的投影范围以内，如图1所示。

   优选地，所述的直通口3.1的通流截面面积设置为通孔导引管2的最小通流截面面积的50%以下。

   通流截面指管道内的垂直于流体流动方向的截面。直通口3.1位于通孔导引管2的最小通流截面的投影范围以内可以使排气过程中，直通管3外的液体从直通口3.1进入直通管3内的方向和通孔导引管2气体流动的方向一致，减少对气体的流动造成影响。通过减小直通口的通流截面面积限制单位时间通过直通口管道的液体流量，可以在排气过程中，限制直通管3外的液体经直通口3.1快速进入直通管3内，从而限制进入直通管3内的液体量，防止形成液塞使曝气失效。但又不会影响集气过程中直通管3内外液体交换。所述的瞬时流量限制通道模块限制直通管3外的液体经所述的瞬时流量限制通道模块进入直通管3内的液体量，相当于限制经所述的瞬时流量限制通道模块进入直通管3内的液体量低于阻塞液体阀值量，也即相当于在所述的排气过程中限制液体从直通口3.1进入直通管3内的液体量，以使液位始终低于通孔导引管2的下端口2.2，保证排气过程的顺利进行。优选地，直通口3.1的通流截面面积最大是通孔导引管2的最小通流截面面积的50%以下。排气过程结束后，液体经直通口3.1进入直通管3内形成液塞封闭气体腔道。集气过程中，直通管3内的液体通过直通口3.1流出到直通管3外，排出可能导致阻塞的沉降悬浮物。

   进一步地，所述的瞬时流量限制通道模块包括通孔隔板3.2、镂空底板3.3、限流阀和导向筋3.4；所述直通管3内部经过通孔隔板3.2和镂空底板3.3与外侧形成贯通；所述限流阀位于直通管3下端的通孔隔板3.2和镂空底板3.3之间，如图2所示。所述的瞬时流量限制通道模块限制直通管3外的液体经所述的瞬时流量限制通道模块进入直通管3内的液体量，相当于限制经所述的瞬时流量限制通道模块进入直通管3内的液体量低于阻塞液体阀值量，也即相当于在所述的排气过程中通过包括通孔隔板3.2、镂空底板3.3、限流阀和导向筋3.4相结合的技术方案不允许液体从直通管3下端进入直通管3内，以使间隙9、空隙9.1、通孔导引管2的下端口2.2、通孔导引管2内部腔体、通孔导引管2的上端口2.1连通形成的气体腔道畅通，保证排气过程的顺利进行。

优选地，所述限流阀为浮子结构，并在导向筋3.4的限位内运动，且不能通过通孔隔板3.2的通孔；所述浮子结构的比重大于待浸入液体的比重。

优选地，所述浮子结构的形状选自球体、半球体、柱体、锥体、多面体，所述的柱体可以是圆柱体、棱柱体，所述的多面体可以是正多面体或非规则的多面体。

优选地，所述浮子结构的形状选自球体、半球体、圆柱体、圆锥体、棱锥体、立方体、

长方体。

优选地，所述浮子结构的形状为球体，如图2、图2A、图3所示。

优选地，待侵入液体为水溶液。

优选地，间隙9、空隙9.1与通孔导引管2连通形成气体腔道，此气体腔道的最低点经过通孔隔板3.2和镂空底板3.3与外侧形成贯通，这样可使气体腔道内的沉降物经过通孔隔板3.2自动排出，避免发生堵塞。在模块化的脉冲式曝气装置工作时，每个脉冲过程中经过通孔隔板3.2进出的液体对气体腔道内的残留沉降物作反复的冲洗。

优选地，直通管3下端的通孔隔板3.2和镂空底板3.3之间的限流阀为浮子结构的球体13，在如图2所示导向筋3.4的限位内运动，并且不能通过通孔隔板3.2的通孔。浮子结构的球体13向上运动贴紧通孔隔板3.2时，可对通孔隔板3.2以上的所述气体腔道经此的贯通通道形成关闭；反之，当浮子结构的球体13向下运动落至镂空底板3.3时，所述气体腔道经通孔隔板3.2与外侧贯通。模块化的脉冲式曝气装置工作时，主壳体1内聚集的气流经所述气体腔道瞬间快速释放时产生的抽吸力，使浮子结构的球体13快速向上运动贴紧通孔隔板3.2形成关闭，这样可避免所述气体腔道外侧的液体流经过通孔隔板3.2涌入，对空隙9.1形成液体密封从而中断气流的释放。当主壳体1内聚集的气流经瞬间快速释放完成后抽吸力消失，浮子结构的球体13依靠自身重力和所述气体腔道内涌入液体流的冲击而向下运动落至镂空底板3.3，此过程中气体腔道内的沉降物经过通孔隔板3.2排出。在模块化的脉冲式曝气装置停止工作时，浮子结构的球体13处于落至镂空底板3.3状态，所述气体腔道经过通孔隔板3.2与外侧贯通，避免发生沉降堵塞。

优选地，所述限流阀为弹簧结构或弹片结构。如图4、图4A所示，弹簧结构14在通孔隔板3.2和镂空底板3.3之间，在导向筋3.4的限位内运动。模块化的脉冲式曝气装置工作时，主壳体1内聚集的气流经所述气体腔道瞬间快速释放时产生的抽吸力，大于弹簧结构14内的弹簧弹力，弹簧结构14向上运动贴紧通孔隔板3.2形成关闭，阻止所述气体腔道外侧的液体流经过通孔隔板3.2涌入，在空隙9.1形成液塞从而中断空气流的释放。当主壳体1内聚集的气流经瞬间快速释放完成后抽吸力消失，弹簧结构14依靠弹簧弹力向下运动落至镂空底板3.3，此过程中气体腔道内的沉降物经过通孔隔板3.2排出。在模块化的脉冲式曝气装置停止工作时，弹簧结构14处于落至镂空底板3.3状态，所述气体腔道经过通孔隔板3.2与外侧贯通，避免发生沉降堵塞。

进一步地，所述扩散管5的数量为2或2以上，所有扩散管5通流截面面积的总和不超过通孔导引管2最小通流截面面积的90%。

当扩散管5的数量为2或2以上，因气体从扩散管5排出后在液体内部是向上运动，有扩散管5的位置都有气体排出，增加扩散管5的数量相当于扩大了曝气的有效面积；所有扩散管5通流截面面积的总和最大是通孔导引管2最小通流截面面积的90%以下，以使气流经过扩散管5时流速更高。

优选地，所述气源单向输入接头7的单向阀8为浮子结构，并且所述浮子结构的比重大于待浸入液体的比重。

优选地，所述的浮子结构的形状为球体，锥体或半球体。

优选地，所述的单向阀8是弹簧结构或弹片结构的单向阀，如图4所示。

气源单向输入接头7贯穿主壳体1侧壁固定，气源单向输入接头7内有单向阀8可使流体由主壳体1的外侧向内侧单向通过，单向阀8可以是浮子结构，比重大于待浸入液体的比重，形状可以是球体、或圆锥体、或半球体，材料可以是比重大于待浸入液体的塑料、橡胶、金属，当外侧输入流停止后依靠单向阀8自身重力和倒灌流的冲击移动单向阀8关闭通道；也可以使用弹簧、或弹片结构的单向阀，当推力大于其弹力的外侧输入流停止后，其弹力移动阀芯关闭通道。 如图1中所示的单向阀8使用球体结构，在通过气源单向输入接头7向主壳体1内输入的气流停止供给时，单向阀8内的球体受重力作用和主壳体1内液体涌入的冲击流影响会封堵气源单向输入接头7，避免后段管路、接口发生堵塞。

进一步地，本发明还提供一种标准曝气系统模块，所述的标准曝气系统模块包括一个或多个如前所述的模块化的脉冲式曝气装置。

优选地，所述的模块化的脉冲式曝气装置可以以阵列形式排列组成标准曝气系统模块。

进一步地，每个所述模块化的脉冲式曝气装置均设置有独立的气源输入管线，所述的气源输入管线上设有气源流量控制装置。

进一步地，所述模块化的脉冲式曝气装置中主壳体1的深度尺寸可沿下开口1.1调整。

调节气源流量控制装置可以调整其中任意位置和数量的模块化的脉冲式曝气装置的脉冲式释放气流的频率；调整主壳体1的深度尺寸而改变任意位置和数量的模块化的脉冲式曝气装置的每个脉冲可释放气流的流量大小。

图9、图10是所述模块化的脉冲式曝气装置以阵列形式组成的标准曝气系统模块示例，标准曝气系统模块的大小可根据使用需求调整所包含的模块化的脉冲式曝气装置的数量而变化。

如图9所示的标准曝气系统模块中包含多个模块化的脉冲式曝气装置、气源流量控制装置31、气源配送管32，在使用中可根据需求，通过调节气源流量控制装置31调整标准曝气系统模块中任意位置和数量模块化的脉冲式曝气装置的脉冲式释放气流的频率。当气源配送管32通过气源流量控制装置31向模块化的脉冲式曝气装置主壳体1内输入的气流流量越小时，模块化的脉冲式曝气装置的脉冲式释放气流的频率越低；反之，则频率越高；释放气流的频率越高时，曝气强度相对也越高。

如图10所示，通过调整标准曝气系统模块中任意位置和数量模块化的脉冲式曝气装置的主壳体1沿下开口1.1的深度尺寸，改变主壳体1底部作为气体腔室的容积大小，从而改变模块化的脉冲式曝气装置的每个脉冲可释放气流的流量大小。当主壳体1的深度尺寸越大，模块化的脉冲式曝气装置的每个脉冲可释放气流的流量越大，曝气强度相对也越高。

进一步地，本发明还提供一种过滤系统，所述的过滤系统包括一个或多个如前所述的标准曝气系统模块，本发明所述的标准曝气系统模块特别适合用于外置壳体式膜过滤系统或者浸没式膜过滤系统。

本发明的有益效果在于，提出一种模块化的脉冲式曝气装置，整体结构上通过集气-排气的间歇式排气工作模式实现间歇曝气，仅需要通入小流量的气流，即可实现瞬间均匀释放大流量气流产生大气泡的脉冲式曝气效果，和采用传统方法通过鼓风设备连续通入大流量气流取得等效的曝气效果，既提高了膜的曝气清洗效果，又可降低至少60%的设备能耗。通过通孔导引管，气体整流罩，滞留气室和气体整流罩上顶板的扩散管相结合的方案，实现各出气口均匀排气，扩大了曝气的有效面积，加快释放脉冲气流的速率，有利于形成瞬间释放大流量气流产生大气泡的脉冲式曝气效果；通过瞬时流量限制通道模块可以避免在曝气过程中过多液体进入气体通道造成堵塞；通过瞬时流量限制通道模块、气体整流罩、滞留气室、气体整流罩侧壁的通孔相结合的方案，能避免液体中悬浮物沉降堆积在气体通道或未贯通腔道造成沉降堵塞，使装置带有自净化功能；气源单向输入接头设有单向阀，避免因进气压力减小或停止而造成的液体倒灌入气源输入口而发生的堵塞；所述的模块化的脉冲式曝气装置从整体上可避免发生堵塞而造成曝气失效，既提高了曝气效果，又降低了设备的能耗，提高了设备的可靠性和使用寿命。

所述的模块化的脉冲式曝气装置在同一位置，各出气口曝气均匀对膜产生均匀的冲刷效果；根据实际使用需求，在包含不同数量模块化的脉冲式曝气装置组成的标准曝气系统模块中，调节气源流量控制装置调整其中任意位置和数量的模块化的脉冲式曝气装置的脉冲式释放气流的频率；调整主壳体的深度尺寸而改变任意位置和数量的模块化的脉冲式曝气装置的每个脉冲可释放气流的流量大小；实现标准曝气系统模块中任意位置和任意数量的模块化的脉冲式曝气装置释放不同频率、不同流量的气流，从而达到标准曝气系统模块中任意区域提供不同的曝气强度，以进一步提高膜的曝气清洗效果，又降低设备能耗的目的。

附图说明

图1是本发明实施例一所述模块化的脉冲式曝气装置A-A剖视图；

图2是本发明实施例二所述模块化的脉冲式曝气装置A-A剖视图；

图2A是实施例二所述模块化的脉冲式曝气装置的瞬时流量限制通道模块的局部细节视图；

图3是实施例二所述模块化的脉冲式曝气装置的瞬时流量限制通道模块的底部结构示意图；

图4是本发明实施例三所述模块化的脉冲式曝气装置A-A剖视图；

图4A是实施例三所述模块化的脉冲式曝气装置的瞬时流量限制通道模块的局部细节视图；

图5A、5B、5C、5D是本发明实施例一所述模块化的脉冲式曝气装置工作过程的主要分步状态示意图；

图6是本发明所述模块化的脉冲式曝气装置的主视图；

图7A、7B、7C、7D是本发明实施例二所述模块化的脉冲式曝气装置工作过程的主要分步状态示意图；

图8A、8B、8C、8D是本发明实施例三所述模块化的脉冲式曝气装置工作过程的主要分步状态示意图；

图9是本发明实施例四所述标准曝气系统模块应用示例的俯视图；

图10是本发明实施例四所述标准曝气系统模块应用示例的侧视图；

图11是本发明实施例五所述的应用示例图；

图12是本发明实施例六所述浸没式膜系统中不同曝气方式下膜的压差随运行时间的变化趋势对比图；

图13是本发明实施例七所述模块化的脉冲式曝气装置的剖视图；

图14A、14B、14C、14D是实施例七所述模块化的脉冲式曝气装置工作过程的主要分步状态示意图。

具体实施方式

以下结合附图对本发明做进一步的说明。

实施例一为优选的模块化的脉冲式曝气装置，如图1所示。

所述模块化的脉冲式曝气装置工作时，一个脉冲式释放空气流周期的主要分步状态示意如图5A、5B、5C、5D所示。模块化的脉冲式曝气装置浸没在液体40中。气体整流罩4在主壳体上顶板11之上，气体整流罩4的侧壁底部开有通孔6，通孔6作为气体整流罩4内沉降悬浮物的排出口，避免形成堵塞。扩散管5的上端口5.2与气体整流罩上顶板12齐平或高出一段，通孔6的最高点低于扩散管5的下端口5.1，通过形成液体密封避免气流从通孔6逸出。通孔导引管2的上端口2.1的高度与扩散管5的下端口5.1齐平或高过扩散管5的下端口5.1，扩散管5的下端口5.1至气体整流罩上顶板12之间形成高度范围H的滞留气室10，在模块化的脉冲式曝气装置首次释放气流后，高度范围H内的滞留气室10将充满气体，滞留气室10由气体整流罩4和液塞形成密封。滞留气室10可避免液体中沉降物经过通孔导引管2的上端口2.1进入气体通道，从而降低气体通道的堵塞隐患。

图5A是任意周期后开始下一个脉冲式释放空气流的初始状态，曝气装置处于集气过程，外部小流量空气流正在输入；在集气过程中，由于主壳体1下部和直通管3下部液体的存在，形成了液塞，从气源单向输入接头7通入到主壳体1内的气体不能被排出，集聚在主壳体1内的顶部形成气体腔室。该气体腔室一部分在直通管3内部，位于直通管3和通孔导引管2之间；另一部分在直通管3外部，位于直通管3和主壳体1内壁之间。气体腔室的两部分通过窗口3.5连通。随着气体腔室的气体集聚，压力增加，主壳体1下部和直通管3下部液体不断被排出，液位下降。

如图5B所示，在持续输入空气流的过程中，主壳体1内的液位高度会不断下降，期间会带动所述气体腔道内液体及悬浮物通过直通管3的直通口3.1向外排出；

如图5C所示，当主壳体1内液位高度低于通孔导引管2的下端口2.2时，集气过程结束，排气过程开始。主壳体1内聚集的空气流会经过由间隙9、空隙9.1与通孔导引管2连通形成的气体腔道快速释放至气体整流罩4内，再通过扩散管5向外均匀散出，形成气泡41。在排气过程中，由于气体腔道内气体的排出，直通管3内外将产生压力差，促使直通管3外的液体经直通管3的下端的直通口3.1进入直通管3内。通过直通口3.1的通流截面面积限制单位时间通过直通口3.1管道的液体流量，从而限制直通管3外的液体经直通口3.1进入直通管3内的液体量，防止形成液塞中断排气，造成曝气失效。本实施例所述的瞬时流量限制通道模块为所述的直通管3下端的直通口3.1，所述的瞬时流量限制通道模块限制直通管3外的液体经所述的瞬时流量限制通道模块进入直通管3内的液体量，相当于限制经所述的瞬时流量限制通道模块进入直通管3内的液体量低于阻塞液体阀值量，也即相当于在所述的排气过程中限制液体从直通口3.1进入直通管3内的液体量，以使液位始终低于通孔导引管2的下端口2.2，保证排气过程的顺利进行。

本次脉冲式释放空气流的周期结束后如图5D所示，在扩散管5的下端口5.1至气体整流罩上顶板12之间的高度范围H内，形成充满气体的滞留气室10，至此脉冲式释放空气流的一个周期结束。排气过程完成后，气体腔室内压力下降，液体在外部压力作用下上升，重新封闭气体腔道，形成液塞，开始新周期的集气-排气过程。

实施例二为另一优选的模块化的脉冲式曝气装置，如图2所示。

气体整流罩4在主壳体上顶板11之上，气体整流罩4的侧壁底部开有通孔6，通孔6作为气体整流罩4内沉降悬浮物的排出口，避免形成堵塞。扩散管5的上端口5.2与气体整流罩上顶板12齐平或高出一段，通孔6的最高点低于扩散管5的下端口5.1，通过形成液体密封避免气流从通孔6逸出。通孔导引管2的上端口2.1的高度与扩散管5的下端口5.1齐平或高过扩散管5的下端口5.1，扩散管5的下端口5.1至气体整流罩上顶板12之间形成高度范围H的滞留气室10，在模块化的脉冲式曝气装置首次释放气流后，高度范围H内的滞留气室10将充满气体，滞留气室10由气体整流罩4和液塞形成密封。滞留气室10可避免液体中沉降物经过通孔导引管2的上端口2.1进入气体通道，从而降低气体通道的堵塞隐患。

所述模块化的脉冲式曝气装置工作时，一个脉冲式释放空气流周期的主要分步状态示意如图7A、7B、7C、7D所示，模块化的脉冲式曝气装置浸没在液体40中，图7A是任意周期后开始下一个脉冲式释放空气流的初始状态，曝气装置处于集气过程，外部小流量空气流通过气源单向输入接头7输入；在集气过程中，由于主壳体1下部和直通管3下部液体的存在，形成了液塞，从气源单向输入接头7通入到主壳体1内的气体不能被排出，集聚在主壳体1内壁的顶部形成气体腔室。该气体腔室一部分在直通管3内部，位于直通管3和通孔导引管2之间；另一部分在直通管3外部，位于直通管3和主壳体1内壁之间。气体腔室的两部分通过窗口3.5连通。浮子结构的球体13落至镂空底板3.3，此时气体腔道经过通孔隔板3.2与外侧贯通。随着气体腔室的气体集聚，压力增加，主壳体1下部和直通管3下部液体不断被排出，液位下降。

如图7B所示，在持续输入空气流的过程中，主壳体1内的液位高度会不断下降，期间会带动所述气体腔道内液体及悬浮物通过直通管3的通孔隔板3.2向外排出；

如图7C所示，当主壳体1内液位高度低于通孔导引管2的下端口2.2时，集气过程结束，排气过程开始。主壳体1内聚集的空气流会经过由间隙9、空隙9.1与通孔导引管2连通形成的气体腔道快速释放至气体整流罩4内，再通过扩散管5向外均匀散出，形成气泡41。由于气体腔道内气体的排出，直通管3内外将产生压力差，期间气体腔道内产生的抽吸力，使浮子结构的球体13在如图2所示的导向筋3.4的限位内快速向上运动贴紧通孔隔板3.2形成关闭，阻止气体腔道外侧的液体流经过通孔隔板3.2涌入，避免在空隙9.1形成液塞中断排气，造成曝气失效。本实施例所述的瞬时流量限制通道模块包括通孔隔板3.2、镂空底板3.3、限流阀和导向筋3.4；所述限流阀为浮子结构；所述的瞬时流量限制通道模块限制直通管3外的液体经所述的瞬时流量限制通道模块进入直通管3内的液体量，相当于限制经所述的瞬时流量限制通道模块进入直通管3内的液体量低于阻塞液体阀值量，也即相当于在所述的排气过程中通过包括通孔隔板3.2、镂空底板3.3、限流阀和导向筋3.4相结合的技术方案不允许液体从直通管3下端进入直通管3内，以使间隙9、空隙9.1、通孔导引管2的下端口2.2、通孔导引管2内部腔体、通孔导引管2的上端口2.1连通形成的气体腔道畅通，保证排气过程的顺利进行。

如图7D所示，本次脉冲式释放空气流的周期结束后，浮子结构的球体13向下运动落至镂空底板3.3，此时气体腔道经过通孔隔板3.2与外侧贯通。在扩散管5的下端口5.1至气体整流罩上顶板12之间的高度范围H内，形成充满气体的滞留气室10，至此脉冲式释放空气流的一个周期结束。排气过程完成后，气体腔室内压力下降，液体在外部压力作用下上升，重新封闭气体腔道，形成液塞，开始新的周期的集气-排气过程。

实施例三为另一优选的模块化的脉冲式曝气装置，如图4所示。

气体整流罩4在主壳体上顶板11之上，气体整流罩4的侧壁底部开有通孔6，通孔6作为气体整流罩4内沉降悬浮物的排出口，避免形成堵塞。扩散管5的上端口5.2与气体整流罩上顶板12齐平或高出一段，通孔6的最高点低于扩散管5的下端口5.1，通过形成液体密封避免气流从通孔6逸出。通孔导引管2的上端口2.1的高度与扩散管5的下端口5.1齐平或高过扩散管5的下端口5.1，扩散管5的下端口5.1至气体整流罩上顶板12之间形成高度范围H的滞留气室10，在模块化的脉冲式曝气装置首次释放气流后，高度范围H内的滞留气室10将充满气体，滞留气室10由气体整流罩4和液塞形成密封。滞留气室10可避免液体中沉降物经过通孔导引管2的上端口2.1进入气体通道，从而降低气体通道的堵塞隐患。

所述模块化的脉冲式曝气装置工作时，一个脉冲式释放空气流周期的主要分步状态示意如图8A、8B、8C、8D所示，模块化的脉冲式曝气装置浸没在液体40中，图8A是任意周期后开始下一个脉冲式释放空气流的初始状态，曝气装置处于集气过程，外部小流量空气流通过气源单向输入接头7输入；在集气过程中，由于主壳体1下部和直通管3下部液体的存在，形成了液塞，从气源单向输入接头7通入到主壳体1内的气体不能被排出，集聚在主壳体1内壁的顶部形成气体腔室。该气体腔室一部分在直通管3内部，位于直通管3和通孔导引管2之间；另一部分在直通管3外部，位于直通管3和主壳体1内壁之间。气体腔室的两部分通过窗口3.5连通。弹簧结构14依靠弹簧弹力落至镂空底板3.3，此时气体腔道经过通孔隔板3.2与外侧贯通。随着气体腔室的气体集聚，压力增加，主壳体1下部和直通管3下部液体不断被排出，液位下降。

如图8B所示，在持续输入空气流的过程中，主壳体1内的液位高度会不断下降，期间会带动所述气体腔道内液体及悬浮物通过直通管3的通孔隔板3.2向外排出；

如图8C所示，当主壳体1内液位高度低于通孔导引管2的下端口2.2时，集气过程结束，排气过程开始。主壳体1内聚集的空气流会经过由间隙9、空隙9.1与通孔导引管2连通形成的气体腔道快速释放至气体整流罩4内，再通过扩散管5向外均匀散出，形成气泡41。由于气体腔道内气体的排出，直通管3内外将产生压力差，期间气体腔道内产生的抽吸力，大于弹簧结构14内的弹簧弹力，弹簧结构14向上运动贴紧通孔隔板3.2形成关闭，阻止所述气体腔道外侧的液体流经过通孔隔板3.2涌入，避免在空隙9.1形成液塞中断排气，造成曝气失效。本实施例所述的瞬时流量限制通道模块包括通孔隔板3.2、镂空底板3.3、限流阀和导向筋3.4；所述限流阀为弹簧结构14；所述的瞬时流量限制通道模块限制直通管3外的液体经所述的瞬时流量限制通道模块进入直通管3内的液体量，相当于限制经所述的瞬时流量限制通道模块进入直通管3内的液体量低于阻塞液体阀值量，也即相当于在所述的排气过程中通过包括通孔隔板3.2、镂空底板3.3、限流阀和导向筋3.4相结合的技术方案不允许液体从直通管3下端进入直通管3内，以使间隙9、空隙9.1、通孔导引管2的下端口2.2、通孔导引管2内部腔体、通孔导引管2的上端口2.1连通形成的气体腔道畅通，保证排气过程的顺利进行。

如图8D所示，本次脉冲式释放空气流的周期结束后，弹簧结构14依靠弹簧弹力向下运动落至镂空底板3.3，此时气体腔道经过通孔隔板3.2与外侧贯通。在扩散管5的下端口5.1至气体整流罩上顶板12之间的高度范围H内，形成充满气体的滞留气室10，至此脉冲式释放空气流的一个周期结束。排气过程完成后，气体腔室内压力下降，液体在外部压力作用下上升，重新封闭气体腔道，形成液塞，开始新的周期的集气-排气过程。

实施例四为一种优选应用方式。

在配合浸没式膜过滤系统应用时，标准曝气系统模块可以和浸没式膜堆连接成一个整体后安装使用，也可以预先安装至膜池内并保持位置在浸没式膜堆的正下方。尤其在浸没式膜系统中受膜过滤影响，膜池中液体会产生浓差分化，即在浸没式膜堆外围附近液体浓度相对较低，在浸没式膜堆中心附近液体浓度相对较高，此处膜的污染也就越严重，这时需要更高的曝气强度以提高膜清洗效果，在同一个浸没式膜堆中针对不同位置提供不同强度的曝气，在提高膜清洗效果时，可进一步降低设备能耗。上述图9至图10所述即可实现。

如图9所示的标准曝气系统模块中包含多个模块化的脉冲式曝气装置、气源流量控制装置31、气源配送管32，在使用中可根据需求，通过调节气源流量控制装置31调整其中任意位置和数量模块化的脉冲式曝气装置的脉冲式释放气流的频率。当气源配送管32通过气源流量控制装置31向模块化的脉冲式曝气装置主壳体1内输入的气流流量越小时，模块化的脉冲式曝气装置的脉冲式释放气流的频率越低；反之，则频率越高；释放气流的频率越高时，曝气强度相对也越高。

如图10所示，通过调整标准曝气系统模块中任意位置和数量模块化的脉冲式曝气装置的主壳体1沿下开口1.1的深度尺寸，改变主壳体1底部作为气体腔室的容积大小，从而改变模块化的脉冲式曝气装置的每个脉冲可释放气流的流量大小。当主壳体1的深度尺寸越大，模块化的脉冲式曝气装置的每个脉冲可释放气流的流量越大，曝气强度相对也越高。

实施例五为另一种优选应用方式。

在配合外置壳体式膜过滤系统应用时，如图11所示，外置壳体式膜过滤装置20包含有壳体21、过滤膜材料22、气源接口23、模块化的脉冲式曝气装置100，其中模块化的脉冲式曝气装置100安装在外置壳体式膜过滤装置20内的底部。曝气工作时在壳体21内充入待过滤液24，保持模块化的脉冲式曝气装置100完全淹没，外置壳体式膜过滤装置20上部的，与壳体21内部连通的接口保持与大气相通，从气源接口23输入小流量的空气流，即可实现脉冲式释放大流量空气流。

实施例六为两种不同曝气方式的效果。

以图1和图2所示模块化的脉冲式曝气装置为实例测试时，主壳体1的长、宽、高尺寸分别选取280mm、125mm、200mm，但不仅限于这些尺寸。从气源单向输入接头7输入流量为30L/分钟的连续空气流时，实例测试的模块化的脉冲式曝气装置脉冲式释放空气流的频率约为10脉冲/分钟。当从气源单向输入接头7输入的连续空气流流量减少时，脉冲式释放空气流的频率呈减少的趋势。反之，呈增加的趋势。

在浸没式膜系统实例测试中，对比模块化的脉冲式曝气装置和现有技术的连续式曝气对膜污染的控制效果。实例测试中的浸没式膜总过滤表面积为100m²，取30L/m²·h的膜过滤通量（即每平方米膜过滤表面积，1小时过滤30L水的流量）工作运行，在除曝气方式外其它工艺条件相同的情况下，通过观察膜过滤的跨膜压差变化情况，来对比两种不同曝气方式的效果。测试结果如图12所示，当跨膜压差增长速率和同一时间点的跨膜压差数值越小时，表示曝气对膜污染的清洗效果越好，从图12显示数据来看，使用模块化的脉冲式曝气装置对比现有技术的连续式曝气，可节省60%的曝气能耗，并且可达到更好的曝气效果。

实施例七为本发明的一种对比实施例，以说明本发明装置的瞬时流量限制通道模块的效果。

对比的装置是如图13所示的模块化的脉冲式曝气装置，包括主壳体1，通孔导引管2，直通管3，气体整流罩4，气源单向输入接头7，其中，直通管3下端的直通口3.6的通流截面与通孔导引管2的通流截面大小相同。对比装置中与本发明装置所述的瞬时流量限制通道模块对比的结构是直通管3下端的直通口3.6。

对比的装置在排气过程中，直通管3内外有压力差时，不限制直通管3外的液体经直通管3的下端进入直通管3内的液体量，也就是相当于在排气过程中允许阻塞液体阀值量或阻塞液体阀值量以上的液体量经直通管3下端的直通口3.6进入直通管3内。

对比装置的结构将使在所述的排气过程中，经过直通口3.6进入气体腔道的液体量，大于主壳体1内聚集的气流经所述气体腔道瞬间快速释放时产生的抽吸力可带走的液体量，不能被带走的那部分液体将在气体腔道内形成液塞，中断排气过程，造成曝气失效。图14A、14B、14C、14D展示了这种曝气失效的现象。

首先如图14A所示，将模块化的脉冲式曝气装置浸没在液体40中，完全排出内部气体，以使初始状态时模块化的脉冲式曝气装置内各处全部充满液体，然后再由气源单向输入接头7输入连续的空气流；在集气过程中，由于主壳体1下部和直通管3下部液体的存在，形成了液塞，从气源单向输入接头7通入到主壳体1内的气体不能被排出，集聚在主壳体1内的顶部形成气体腔室。

如图14B所示，在持续输入空气流的过程中，主壳体1内的液位高度会不断下降，期间会带动所述气体腔道内的液体通过直通管3的直通口3.6向外排出。

如图14C所示，当主壳体1内液位高度低于通孔导引管2的下端口2.2时，集气过程结束，排气过程开始。主壳体1内聚集的空气流会经过由间隙9、空隙9.1与通孔导引管2连通形成的气体腔道快速释放至气体整流罩4内，再通过扩散管5向外均匀散出，形成气泡41。在排气过程中，直通管3内外有压力差，直通管3内将会产生抽吸力，使直通管3外部的液体经过直通口3.6进入气体腔道内。

在此排气过程中，经过直通口3.6进入气体腔道内的大量液体，一部分经由通孔导引管2被带走排出，另一部分滞留在空隙9.1并使液位快速上升，当上升液位高于通孔导引管2的下端口2.2时，排气过程被中断，本次脉冲式释放空气流结束，如图14D所示；未被完全排出的空气滞留在主壳体1内不能释放，液位始终保持在稍微高于通孔导引管2的下端口2.2处形成液塞。这样滞留在主壳体1内形成的气体腔室几乎维持不变的状态。集气-排气过程的强度最终会变很弱，可以认为几乎没有集气-排气过程，相当于集气-排气交替循环过程的中断，曝气装置相当于丧失了脉冲式的曝气功能，最终造成曝气失效，脉冲式曝气装置也失效。

由此可见，在直通管3内外有压力差时，如果不采用瞬时流量限制通道模块，不限制直通管3外的液体经直通管3的下端进入直通管3内的液体量，允许不低于阻塞液体阀值量（包括阻塞液体阀值量或阻塞液体阀值量以上）的液体量经直通管3下端进入直通管3内，则在排气过程中，进入直通管3内的过多的液体将在气体腔道内形成液塞，中断排气过程，造成曝气失效。

所述模块化的脉冲式曝气装置可以应用于膜过滤系统；也可以应用于增加水中的溶解氧，如生化水处理中；还可以应用于需要在液体中形成扰动或搅拌的其它工艺过程。

 所述模块化的脉冲式曝气装置的应用包括但并非仅限于上述的应用方式，还可与其它设备和工艺步骤结合使用。

应该理解，这些实施例仅用于说明本发明而不用于限制本发明的范围。此外应理解，在阅读了本发明的讲授的内容之后，本领域技术人员可以对本发明作各种改动或修改，这些等价形式同样落于本申请所附权利要求书所限定的范围内。

Claims (15)

1.一种模块化的脉冲式曝气装置，其特征在于：所述的模块化的脉冲式曝气装置包括主壳体(1)，通孔导引管(2)，直通管(3)，气体整流罩(4)，气源单向输入接头(7)，其中，

所述的主壳体(1)设置下开口(1.1)；气源单向输入接头(7)贯穿主壳体(1)侧壁固定，气源单向输入接头(7)内有单向阀(8)；

直通管(3)在主壳体(1)内，通孔导引管(2)外，并罩住通孔导引管(2)，直通管(3)与通孔导引管(2)之间留有间隙(9)；直通管(3)的上端与主壳体上顶板(11)之间有窗口(3.5)；直通管(3)的下端设置瞬时流量限制通道模块，所述的瞬时流量限制通道模块使直通管(3)内外连通，不限制直通管(3)内的固/液体通过所述的瞬时流量限制通道模块排出到直通管(3)外；在直通管(3)内外有压力差时，所述的瞬时流量限制通道模块限制直通管(3)外的液体经所述的瞬时流量限制通道模块进入直通管(3)内的液体量；

通孔导引管(2)贯通主壳体上顶板(11)；通孔导引管(2)设置上端口(2.1)和下端口(2.2)；通孔导引管(2)的下端口(2.2)在直通管(3)以内并在下端口(2.2)的下部留有空隙(9.1)；

气体整流罩(4)在主壳体上顶板(11)之上，气体整流罩(4)的侧壁底部开有通孔(6)，气体整流罩上顶板(12)上设有贯通气体整流罩上顶板(12)的扩散管(5)，扩散管(5)设置上端口(5.2)和下端口(5.1)；扩散管(5)的上端口(5.2)不低于气体整流罩上顶板(12)，通孔(6)的最高点低于扩散管(5)的下端口(5.1)；

通孔导引管(2)的上端口(2.1)在气体整流罩(4)内部，通孔导引管(2)的上端口(2.1)的高度与扩散管(5)的下端口(5.1)齐平或高过扩散管(5)的下端口(5.1)；

扩散管(5)的下端口(5.1)至气体整流罩上顶板(12)之间形成高度范围为H的滞留气室(10)；

所述模块化的脉冲式曝气装置的工作过程如下：不断的集气-排气过程，再集气-排气过程的交替循环实现脉冲式曝气。

2.根据权利要求1所述模块化的脉冲式曝气装置，其特征在于：所述的瞬时流量限制通道模块为所述的直通管(3)下端的直通口(3.1)，所述的直通口(3.1)位于通孔导引管(2)的最小通流截面的投影范围以内。

3.根据权利要求2所述模块化的脉冲式曝气装置，其特征在于：所述的直通口(3.1)的通流截面面积为通孔导引管(2)的最小通流截面面积的50％以下。

4.根据权利要求1所述模块化的脉冲式曝气装置，其特征在于：所述的瞬时流量限制通道模块包括通孔隔板(3.2)、镂空底板(3.3)、限流阀和导向筋(3.4)；所述直通管(3)内部经过通孔隔板(3.2)和镂空底板(3.3)与外侧形成贯通；所述限流阀位于直通管(3)下端的通孔隔板(3.2)和镂空底板(3.3)之间。

5.根据权利要求4所述模块化的脉冲式曝气装置，其特征在于：所述限流阀为浮子结构，并在导向筋(3.4)的限位内运动，且不能通过通孔隔板(3.2)的通孔；所述浮子结构的比重大于待浸入液体的比重。

6.根据权利要求5所述模块化的脉冲式曝气装置，其特征在于：所述浮子结构的形状选自球体、半球体、柱体、锥体或多面体。

7.根据权利要求4所述模块化的脉冲式曝气装置，其特征在于：所述限流阀为弹簧结构或弹片结构。

8.根据权利要求1至7任一项所述模块化的脉冲式曝气装置，其特征在于：所述扩散管(5)的数量为2或2以上，所有扩散管(5)通流截面面积的总和不超过通孔导引管(2)最小通流截面面积的90％。

9.根据权利要求1至7任一项所述模块化的脉冲式曝气装置，其特征在于：所述气源单向输入接头(7)的单向阀(8)为浮子结构，并且所述浮子结构的比重大于待浸入液体的比重。

10.根据权利要求9所述模块化的脉冲式曝气装置，其特征在于：所述的浮子结构的形状为球体、锥体或半球体。

11.根据权利要求1至7任一项所述模块化的脉冲式曝气装置，其特征在于：所述的单向阀(8)是弹簧或弹片结构的单向阀。

12.一种标准曝气系统模块，其特征在于：所述的标准曝气系统模块包括一个或多个权利要求1至11中任一项所述模块化的脉冲式曝气装置。

13.根据权利要求12所述的标准曝气系统模块，其特征在于：每个所述模块化的脉冲式曝气装置均设置有独立的气源输入管线，所述的气源输入管线上设有气源流量控制装置。

14.根据权利要求12或13所述的标准曝气系统模块，其特征在于：所述模块化的脉冲式曝气装置中主壳体(1)的深度尺寸可沿下开口(1.1)调整。

15.一种过滤系统，其特征在于：所述的过滤系统包括一个或多个权利要求12至14任一项所述的标准曝气系统模块。