CN112960767A - 一种利用气体浮力强化曝气的装置和方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种利用气体浮力强化曝气的装置，所述装置包括气泡发生单元、气升环流单元和鼓风机，所述气泡发生单元包括用于产生气泡的曝气装置；所述气升环流单元包括环流内筒和固定支架；所述气升环流单元置于曝气池内，所述曝气装置位于所述环流内筒的下部。本发明还提供了利用气体浮力强化曝气的方法，曝气装置产生气泡群，随混合液在气升环流单元内部受气体浮力作用上升，外部混合液受密度差作用向下移动，部分被气升环流单元底部吸入，形成液相循环，强化充氧效果和曝气效果。所述装置和方法增大曝气池内混合液的湍动程度，保持污泥悬浮，提高溶解氧、微生物、污染物的有效接触概率，提高了氧利用率，降低曝气装置能耗。

Description

一种利用气体浮力强化曝气的装置和方法

技术领域

本发明属于废水处理领域，具体涉及一种利用气体浮力强化曝气的装置和方法。

背景技术

生物法处理废水是利用微生物的代谢作用分解废水中的可降解有机物，从而净化水的方法，由于具有处理量大、投资小、经济可靠等优点，是目前最普遍的一种水处理方法。其中，应用较为广泛的好氧生物法的处理效果往往受到曝气池中曝气性能高低的制约，曝气性能的主要参数包括曝气设备能耗、充氧能力、氧利用率和污泥悬浮度。目前好氧生物法处理污水的工艺中，曝气设备能耗高，充氧能力和氧利用率低，曝气量减小时会造成污泥沉淀，降低污水处理速率。

曝气类型主要分为表面曝气和鼓风曝气，其中，表面曝气利用叶轮的离心抛射和提升作用，使空气与水充分混合，达到充氧目的，但表面曝气只能对曝气池表面水体进行充氧，气泡碎化不明显，不能对于深层污水进行曝气，不能达到使曝气池内污泥悬浮的效果，曝气效率低。鼓风曝气利用能够产生一定风量和压力的鼓风机将空气或其他气体通过输送设备和气体扩散板或扩散管强制加入到水体中，进行水体的充氧。鼓风曝气，根据曝气装置产生气泡的大小将曝气装置分为小气泡型、中气泡型和大气泡型三种，常见的小气泡型曝气装置采用微孔透气材料制成的扩散板、扩散盘和扩散管等，产生的气泡直径在1mm-2mm之间，中气泡型曝气装置产生的气泡直径在2mm-10mm之间，大气泡型曝气装置产生的气泡直径大于10mm，但气泡在水中的停留时间短，氧利用率低，曝气不均匀，溶解氧浓度在曝气池中分布不均，而且需要一定的气量来保持混合液中微生物呈悬浮状态以及混合液的湍动程度，造成曝气设备能耗高，氧动力效率低。因此，开发一种新型曝气的装置和方法具有实际的意义。

发明内容

针对现有技术的不足，本发明提供了一种利用气体浮力强化曝气的装置和方法，以解决现有技术中曝气系统气泡停留时间短，氧利用率低、曝气不均匀、污泥悬浮状态差等问题和技术缺陷。

为实现上述目的，本发明采用如下技术方案：

一种利用气体浮力强化曝气的装置，用于生物法处理废水的曝气池中，所述强化曝气的装置包括气泡发生单元、气升环流单元和鼓风机，其中：

所述气泡发生单元设置于曝气池的底部，包括用于产生气泡的曝气装置；

所述气升环流单元设置于曝气池内的所述气泡发生单元的曝气装置的上方，该气升环流单元包括环流内筒和用于固定支撑所述环流内筒的固定支架，并借助所述固定支架固定于曝气池的底部；

所述鼓风机设置于曝气池外，其出风口通过管道与所述气泡发生单元的曝气装置连通，用于将空气经加压后鼓入曝气装置，以产生气泡群并进入所述气升环流单元的环流内筒内。

本发明进一步设置为，所述曝气装置为盘形曝气器、射流式曝气器、管式曝气器或板式曝气器。

本发明进一步设置为，根据所述曝气装置的类型不同，所述环流内筒的横截面的形状不同，具体为：

所述曝气装置为盘形曝气器或射流式曝气器时，所述环流内筒的横截面的形状为圆形；

所述曝气装置为管式曝气器时，所述环流内筒的横截面的形状为椭圆形或长方形；

所述曝气装置为板式曝气器时，所述环流内筒的横截面的形状为长方形或正方形。

本发明进一步设置为，所述环流内筒的横截面为圆形时，环流内筒的直径为20-800cm。

本发明进一步设置为，所述环流内筒的横截面为椭圆形、长方形或正方形时，需确保曝气的羽流区的横截面积至少占环流内筒的横截面积的80％。

本发明进一步设置为，所述曝气池内包括若干所述强化曝气的装置，为了保证气升环流单元外部的混合液在密度差作用下向下移动，所述相邻的气升环流单元的间隙宽度为20-50cm。

本发明进一步设置为，根据曝气池的水深不同，所述气升环流单元包括一段式的环流内筒或多段式的环流内筒，其中：

曝气池水深为2-4m时，采用一段式的环流内筒；

曝气池水深为4-6m时，采用二段式的环流内筒；

曝气池水深为6-8m时，采用三段式的环流内筒。

本发明进一步设置为，所述多段式的环流内筒中相邻的环流内筒间通过支撑段连接，所述支撑段的高度为10-20cm。

本发明进一步设置为，根据曝气池的水深不同，所述气升环流单元的高度不同，其中：

曝气池水深为2-4m时，所述气升环流单元的高度为1-3m；

曝气池水深为4-6m时，所述气升环流单元的高度为3-5m；

曝气池水深为6-8m时，所述气升环流单元的高度为5-7m。

本发明还提供了利用上述装置的强化曝气的方法，所述方法包括以下步骤：

(1)经预处理的污水进入曝气池，空气经所述鼓风机加压后鼓入所述气泡发生单元，在曝气装置的作用下产生气泡群；

(2)气泡群随混合液进入所述气升环流单元，在所述环流内筒的约束下，环流内筒内部混合液的湍动增加，并快速充氧，增加污水中污染物、微生物、溶解氧的有效接触概率，提高污染物降解速率；

(3)所述气升环流单元内的混合液在气泡浮力的作用下向上运动，上升至气升环流单元顶部时，气泡、污水和微生物从气升环流单元顶部喷出，向四周溢出；所述气升环流单元外部的气泡含量少，浮力小，相对密度大，在密度差的作用下混合液向下运动；

(4)所述气升环流单元外部的混合液到达底部时，由于气升环流单元内部的密度小，在密度差的作用下部分混合液被吸入所述环流内筒内，随气泡群在所述环流内筒内上升，形成围绕气升环流单元的局部环流。

本发明的有益效果在于：

本发明提供了一种利用气体浮力强化曝气的装置和方法，在气泡发生单元上部设置气升环流单元，形成局部液相循环，增大曝气池的湍动程度，加快氧传递速率，提高氧利用率，降低曝气装置能耗，增加气液固混合效果，进而增加微生物、溶解氧、污染物的有效接触概率，加速污染物去除速率，此外，环流单元的设置还可以改善曝气池内溶解氧浓度随区域分布不均，保证微生物处于悬浮状态，提高微生物的有效利用率，延长水力停留时间。

另外，可根据不同的曝气装置，选择不同形状、不同截面积的环流内筒，针对不同的曝气池水深，选择不同段的环流内筒，保证围绕环流内筒的局部环流效果，进而保证高氧利用率以及微生物、溶解氧、污染物的有效接触概率，提高污水处理能力，且操作灵活。

附图说明

图1为本发明所涉及的强化曝气的装置结构示意图；

图2为本发明所涉及的气升环流单元的结构示意图；

图3为本发明所涉及的横截面为圆形的环流内筒的俯视图；

图4为本发明所涉及的横截面为椭圆形的环流内筒的俯视图；

图5为本发明所涉及的横截面为长方形的环流内筒的俯视图；

图6为本发明所涉及的横截面为正方形的环流内筒的俯视图；

图7为本发明所涉及的二段式环流内筒的结构示意图；

图8为本发明所涉及的三段式环流内筒的结构示意图；

图9为实施例2所涉及的强化盘型曝气器曝气处理废水的示意图；

图10为实施例3所涉及的强化射流式曝气器曝气处理废水的示意图；

图11为实施例4所涉及的强化管式曝气器曝气处理废水的示意图。

具体实施方式

气泡羽流是在曝气过程中产生的气液两相流动，相邻的气泡羽流存在柯恩达效应，即气泡会改变原有的流动方向，使得气泡在上升过程中分布不均，在大面积、大深度的曝气池中会出现区域曝气不均，部分区域曝气过度，部分区域曝气不足，溶解氧浓度分布不均，微生物利用率低。

本案发明人设置气升环流单元，使气泡群在气升环流单元底部产生，在气升环流单元内部上升的过程中受环流单元的约束，增大内部液相的湍动效果，减小气泡上升的分布不均现象，同时快速充氧，增加污染物、微生物、溶解氧的有效接触概率，提高污染物降解速率。在气升环流单元外部，受密度差作用，混合液会向气升环流单元底部运动，增大了外部的湍动效果，加强气液固三相混合，保证微生物呈悬浮状态。

以下结合实施例对本发明作进一步详细描述。应理解，以下实施例仅用于对本发明作进一步说明，不应理解为对本发明保护范围的限制，该领域的专业技术人员根据本发明的内容作出的一些非本质的改进和调整，仍属于本发明的保护范围。

实施例1

图1为本发明的利用气体浮力强化曝气的装置，用于生物法处理废水的曝气池6中，所述强化曝气的装置包括气泡发生单元1、气升环流单元2和鼓风机3，其中所述气泡发生单元1设置于曝气池6的底部，包括用于产生气泡的曝气装置11，所述曝气装置11为盘形曝气器、射流式曝气器、管式曝气器或板式曝气器；所述气升环流单元2设置于曝气池6内的所述气泡发生单元1的曝气装置11的上方，由图2所示，所述气升环流单元2包括环流内筒4和用于固定支撑所述环流内筒4的固定支架5，并借助所述固定支架5固定于曝气池6的底部；所述鼓风机3设置于曝气池6外，其出风口通过管道与所述气泡发生单元1的曝气装置11连通。空气经所述鼓风机3加压后鼓入气泡发生单元1的曝气装置11，产生气泡群，所述气泡群进入所述气升环流单元2的环流内筒4，由于环流内筒4内存在大量气泡，浮力大，相对于环流内筒4外部密度低，混合液向上移动；环流内筒4外部含有的气泡较少，浮力小，相对密度大，在密度差的作用下，环流内筒4外部混合液会向下移动；外部混合液到达所述环流内筒4底部时，部分混合液被吸入所述环流内筒4内，形成环流。

优选的，所述固定支架5和环流内筒4为焊接连接，所述固定支架5通过螺栓连接固定在所述曝气池6的底部。

进一步的，根据所述曝气装置11的类型不同，所述环流内筒4的横截面的形状不同。所述曝气装置11为盘形曝气器或射流式曝气器时，如图3所示，所述环流内筒4的横截面的形状为圆形；所述曝气装置11为管式曝气器时，如图4和5所示，所述环流内筒4的横截面的形状为椭圆形或长方形；所述曝气装置11为板式曝气器时，如图5和6所示，所述环流内筒4的横截面的形状为长方形或正方形。

进一步的，所述环流内筒4的横截面为圆形时，环流内筒4的直径为20-800cm；所述环流内筒4的横截面为椭圆形、长方形或正方形时，环流内筒4的横截面面积根据横截面的形状而确定，确保曝气的羽流区(气泡在污水中分布的区域)的横截面积至少占环流内筒4的横截面积的80％。

进一步的，所述曝气池6内包括若干所述强化曝气的装置，为了保证气升环流单元2外部的混合液在密度差作用下向下移动，所述相邻的气升环流单元2的间隙宽度为20-50cm。

进一步的，根据曝气池6的水深不同，所述气升环流单元2包括一段式的环流内筒4或多段式的环流内筒4；曝气池水深为2-4m时，如图2所示，采用一段式的环流内筒4；曝气池水深为4-6m时，如图7所示，采用二段式的环流内筒4；曝气池水深为6-8m时，如图8所示，采用三段式的环流内筒4；所述多段式的环流内筒中相邻的环流内筒4间通过支撑段7连接，优选的，所述支撑段7的高度为10-20cm。

进一步的，根据曝气池6的水深不同，所述气升环流单元2的高度不同；曝气池水深为2-4m时，所述气升环流单元2的高度为1-3m；曝气池水深为4-6m时，所述气升环流单元2的高度为3-5m；曝气池水深为6-8m时，所述气升环流单元2的高度为5-7m。

利用所述装置强化曝气的方法，所述方法包括以下步骤：

(1)污水经预处理单元通过物理法预处理之后进入曝气池6，空气经所述鼓风机3加压后鼓入所述气泡发生单元1，在曝气装置11的作用下产生气泡群；

(2)气泡群伴随着污水的混合液进入所述气升环流单元2，在所述环流内筒4的约束下，环流内筒4内部混合液的湍动增加，并快速充氧，增加污水中污染物、微生物、溶解氧的有效接触概率，提高污染物降解速率；

(3)所述气升环流单元2内的混合液在气泡浮力的作用下向上运动，上升至气升环流单元2顶部时，气泡、污水和微生物从气升环流单元顶部喷出，向四周溢出；所述气升环流单元2外部的气泡含量少，浮力小，相对密度大，在密度差的作用下混合液向下运动；

(4)所述气升环流单元2外部的混合液到达底部时，由于气升环流单元2内部的密度小，在密度差的作用下部分混合液被吸入所述环流内筒4内，随气泡群在所述环流内筒4内上升，形成围绕气升环流单元2的局部环流。

经检测，部分气升环流单元2外部的气泡随混合液进入所述气升环流单元2底部，进行二次循环，增加了气泡在混合液中的停留时间，强化了气液两相间的传质，所述气泡停留时间为未设置气升环流单元2的1.2-1.5倍。

进一步的，气升环流单元2的设置降低了曝气池内污水的水平流速，污水在所述曝气池6内形成分流，部分向气升环流单元2的底部运动，增加了污水在曝气池内的水力停留时间，所述污水的水力停留时间为未设置气升环流单元2的1.4-1.8倍。

进一步的，所述气升环流单元2增加了混合液的湍动效果，混合液中气泡、微生物和污水三相碰撞概率与未设置气升环流单元相比提高50％，并减小了气泡上升过程中分布不均的情况；气泡表面液膜的更新速率增加，氧传递系数增大，氧利用率提高至15％-22％；同时在保证溶解氧浓度的情况下，降低鼓气量，节省能耗30％-40％。

通过所述强化曝气的装置和方法，可以提高气体的传质速率，提高氧利用率，减小原有鼓风量的同时保证混合液中的溶解氧浓度，从而降低曝气装置的能耗；同时使曝气池内混合液湍动程度增加，保证微生物处于悬浮状态，气升环流单元使曝气池中产生局部液相循环，增加水力停留时间，增大微生物、污染物、溶解氧的有效接触概率，增加污染物降解速率，提高污水处理能力，同时解决气泡曝气区域分布不均的问题。

进一步的，所述多段式的环流内筒可以在曝气池水深较深的情况下，保持从池底到水面均匀的湍动，相邻两段环流内筒之间的支撑段的设置，可以在围绕气升环流单元产生大环流的前提下，在曝气池下半部围绕下部的环流内筒形成小环流，所述大环流嵌套小环流，小环流在水深较深的区域增强湍动程度，保证底部活性污泥悬浮，增加溶解氧、微生物、污染物的有效接触概率，提高充氧能力，保证曝气池下半部分的充氧能力和高湍动程度；所述大环流保证整个曝气池混合均匀，避免溶解氧在水深高度上分布不均，增加微生物的有效利用率，进而提高整个曝气池的污水处理能力。

实施例2

采用实施例1所述的装置改造盘型曝气器鼓风曝气处理废水的装置。如图9所示，为强化曝气的废水处理流程示意图。

所述曝气池6的水深为3-4m，水流方向为自左向右，池内溶解氧浓度保持2-3mg/L。所述气泡发生单元1的曝气装置11采用盘型曝气器，所述气升环流单元2采用一段式的环流内筒4，环流内筒4的横截面形状为圆形，直径为50cm，气升环流单元2的高度为3m，相邻的气升环流单元2的间隙宽度为40cm，为保证曝气池的正常进水，所述气升环流单元2与进水口的距离为1-2m。所述鼓风机3出口设置气量调节阀8。

本实施例的曝气池强化曝气处理废水的步骤如下：

(1)污水经预处理单元通过物理法预处理之后进入曝气池6，空气经鼓风机3增压，向各个盘型曝气器鼓入空气，气量调节阀8调节进气量，通过盘形曝气器的微孔道结构产生气泡群；

(2)气泡群随污水进入气升环流单元2，在环流内筒4的约束下，达到快速充氧的目的，污水、微生物、溶解氧充分混合，加速污染物的去除；

(3)所述气升环流单元2内的混合液在气泡浮力的作用下向上运动，上升至气升环流单元2顶部时，气泡、污水和微生物从气升环流单元顶部喷出，向四周溢出；所述气升环流单元2外部的气泡含量少，浮力小，相对密度大，在密度差的作用下混合液向下运动；

(4)所述气升环流单元2外部的混合液到达底部时，由于气升环流单元2内部的密度小，在密度差的作用下部分混合液被吸入所述环流内筒4内，随气泡群在所述环流内筒4内上升，形成围绕气升环流单元2的局部环流。

通过所述步骤处理废水，气泡平均停留时间为5-8min，水力停留时间为5-6h。

多个环流内筒共同作用，增大曝气池的整体湍动效果，增加氧传递速率和污染物去除速率，氧利用率提高至15％-20％。而且不用增设任何如循环泵、推流器等的动力设备来增大湍动效果，利用气体浮力产生高湍动程度，很大程度节省能耗，在保证曝气池内溶解氧浓度为2-3mg/L的前提下，原鼓风机的进气量为2000m³/h，现鼓风机的进气量为1200m³/h，鼓风机能耗降低了40％。

实施例3

采用实施例1所述的装置改造射流式曝气器曝气处理废水的装置。如图10所示，为强化曝气的废水处理流程示意图。

所述曝气池6的水深为4-5m，水流方向为自左向右，池内溶解氧浓度保持2-3mg/L。所述气泡发生单元1的曝气装置11采用射流式曝气器，所述气升环流单元2采用二段式的环流内筒4，环流内筒4的横截面形状为圆形，直径为50cm，两段环流内筒4的高度相同，支撑段7的高度为20cm，气升环流单元2的高度为4m，相邻的气升环流单元2的间隙宽度为50cm。所述鼓风机3出口设置气量调节阀8，所述射流曝气器的进水为上级预处理单元分流的一部分污水，通过增压泵9通入所述射流曝气器中，所述增压泵9的出口设置液体进口阀10。

本实施例的曝气池强化曝气处理废水的步骤如下：

(1)污水经预处理单元通过物理法预处理之后进入曝气池6，部分污水经增压泵9增压，在一定压力下，从射流曝气器底部进入，在射流曝气器内流速迅速提升，空气经鼓风机3增压，从射流曝气器喉道处进入，在射流曝气器内，高速运动的液体对进入的空气高速剪切，产生气泡群；

(2)气泡群随污水进入气升环流单元2，在环流内筒4的约束下，达到快速充氧的目的，当混合液升至支撑段7时，部分混合液会通过间隙流向环流内筒4外部，剩余混合液继续上升至环流内筒4顶部，污水、微生物、溶解氧充分混合，加速污染物的去除；

(3)所述气升环流单元2内的混合液在气泡浮力的作用下向上运动，上升至气升环流单元2顶部时，气泡、污水和微生物从气升环流单元顶部喷出，向四周溢出；所述气升环流单元2外部的气泡含量少，浮力小，相对密度大，在密度差的作用下混合液向下运动；

(4)所述气升环流单元2外部的混合液到达底部时，由于气升环流单元2内部的密度小，在密度差的作用下部分混合液被吸入所述环流内筒4内，随气泡群在所述环流内筒4内上升，形成围绕气升环流单元2的局部环流。

所述二段式的环流内筒4可以保持从池底到水面均匀的湍动程度，环流内筒4间的支撑段7的设置，可以在围绕气升环流单元2产生大环流的前提下，在曝气池6下半部形成小环流，所述大环流嵌套小环流，小环流在水深较深的区域增强湍动程度，可以保证底部活性污泥悬浮，增加溶解氧、微生物、污染物的有效接触概率，提高充氧能力；所述大环流可以保证整个曝气池混合均匀，避免了溶解氧在水深高度上分布不均，增加了整个曝气池的污水处理能力。

通过所述步骤处理废水，气泡平均停留时间为6-10min，水力停留时间为7-8h。

与改造前相比，氧利用率提高至15％-20％，在保证曝气池内溶解氧浓度为2-3mg/L的前提下，原鼓风机的进气量为1000m³/h，现鼓风机的进气量为700m³/h，鼓风机能耗降低了30％。

实施例4

采用实施例1所述的装置改造管式曝气器曝气处理废水的装置。如图11所示，为强化曝气的废水处理流程示意图。

所述曝气池6的水深为3-4m，水流方向为自左向右，池内溶解氧浓度保持2-3mg/L。所述气泡发生单元1的曝气装置11采用管式曝气器，所述气升环流单元2采用一段式的环流内筒4，环流内筒4的横截面形状为长方形，管式曝气器产生的羽流区横截面近似为长方形，为保证羽流区横截面积至少占据环流内筒4横截面积的80％区域，环流内筒4的横截面的长宽分别为50cm和30cm，气升环流单元2的高度为3m，相邻的气升环流单元2的间隙宽度为30-40cm。为保证曝气池的正常进水，所述气升环流单元2与进水口的距离为1-2m。所述鼓风机3出口设置气量调节阀8。

本实施例的曝气池强化曝气处理废水的步骤如下：

(1)污水经预处理单元通过物理法预处理之后进入曝气池6，空气经鼓风机3增压，向各个管式曝气器鼓入空气，气量调节阀8调节进气量，通过管式曝气器的微孔道结构产生气泡群；

(2)气泡群随污水进入气升环流单元2，在环流内筒4的约束下，达到快速充氧的目的，污水、微生物、溶解氧充分混合，加速污染物的去除；

(3)所述气升环流单元2内的混合液在气泡浮力的作用下向上运动，上升至气升环流单元2顶部时，气泡、污水和微生物从气升环流单元顶部喷出，向四周溢出；所述气升环流单元2外部的气泡含量少，浮力小，相对密度大，在密度差的作用下混合液向下运动；

(4)所述气升环流单元2外部的混合液到达底部时，由于气升环流单元2内部的密度小，在密度差的作用下部分混合液被吸入所述环流内筒4内，随气泡群在所述环流内筒4内上升，形成围绕气升环流单元2的局部环流。

通过所述步骤处理废水，气泡平均停留时间为5-7min，水力停留时间为4-6h。

与改造前相比，氧利用率提高至17％-22％，在保证曝气池内溶解氧浓度为2-3mg/L的前提下，原鼓风机的进气量为2000m³/h，现鼓风机的进气量为1300m³/h，鼓风机能耗降低了35％。

Claims (10)

1.一种利用气体浮力强化曝气的装置，用于生物法处理废水的曝气池中，其特征在于，所述强化曝气的装置包括气泡发生单元、气升环流单元和鼓风机，其中：

所述气泡发生单元设置于曝气池的底部，包括用于产生气泡的曝气装置；

所述气升环流单元设置于曝气池内的所述气泡发生单元的曝气装置的上方，该气升环流单元包括环流内筒和用于固定支撑所述环流内筒的固定支架，并借助所述固定支架固定于曝气池的底部；

所述鼓风机设置于曝气池外，其出风口通过管道与所述气泡发生单元的曝气装置连通，用于将空气经加压后鼓入曝气装置，以产生气泡群并进入所述气升环流单元的环流内筒内。

2.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述曝气装置为盘形曝气器、射流式曝气器、管式曝气器或板式曝气器。

3.根据权利要求2所述的装置，其特征在于，根据所述曝气装置的类型不同，所述环流内筒的横截面的形状不同，具体为：

所述曝气装置为盘形曝气器或射流式曝气器时，所述环流内筒的横截面的形状为圆形；

所述曝气装置为管式曝气器时，所述环流内筒的横截面的形状为椭圆形或长方形；

所述曝气装置为板式曝气器时，所述环流内筒的横截面的形状为长方形或正方形。

4.根据权利要求3所述的装置，其特征在于，所述环流内筒的横截面为圆形时，环流内筒的直径为20-800cm。

5.根据权利要求3所述的装置，其特征在于，所述环流内筒的横截面为椭圆形、长方形或正方形时，需确保曝气的羽流区的横截面积至少占环流内筒的横截面积的80％。

6.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述曝气池内包括若干所述强化曝气的装置，为了保证气升环流单元外部的混合液在密度差作用下向下移动，所述相邻的气升环流单元的间隙宽度为20-50cm。

7.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，根据曝气池的水深不同，所述气升环流单元包括一段式的环流内筒或多段式的环流内筒，其中：

曝气池水深为2-4m时，采用一段式的环流内筒；

曝气池水深为4-6m时，采用二段式的环流内筒；

曝气池水深为6-8m时，采用三段式的环流内筒。

8.根据权利要求7所述的装置，其特征在于，所述多段式的环流内筒中相邻的环流内筒间通过支撑段连接，所述支撑段的高度为10-20cm。

9.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，根据曝气池的水深不同，所述气升环流单元的高度不同，其中：

曝气池水深为2-4m时，所述气升环流单元的高度为1-3m；

曝气池水深为4-6m时，所述气升环流单元的高度为3-5m；

曝气池水深为6-8m时，所述气升环流单元的高度为5-7m。

10.一种利用气体浮力强化曝气的方法，利用权利要求1-9中任一项所述的装置，其特征在于，所述方法包括以下步骤：

(1)经预处理的污水进入曝气池，空气经所述鼓风机加压后鼓入所述气泡发生单元，在曝气装置的作用下产生气泡群；

(2)气泡群随混合液进入所述气升环流单元，在所述环流内筒的约束下，环流内筒内部混合液的湍动增加，并快速充氧，增加污水中污染物、微生物、溶解氧的有效接触概率，提高污染物降解速率；

(3)所述气升环流单元内的混合液在气泡浮力的作用下向上运动，上升至气升环流单元顶部时，气泡、污水和微生物从气升环流单元顶部喷出，向四周溢出；所述气升环流单元外部的气泡含量少，浮力小，相对密度大，在密度差的作用下混合液向下运动；

(4)所述气升环流单元外部的混合液到达底部时，由于气升环流单元内部的密度小，在密度差的作用下部分混合液被吸入所述环流内筒内，随气泡群在所述环流内筒内上升，形成围绕气升环流单元的局部环流。

Images