CN112915825A - 一种气体溶解装置 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种气体溶解装置。在液面处，通过阵列分布的曝气装置1产生的对冲气液流4，或者通过附加的气泡约束部件3，形成气泡冲撞密集区2，使气泡在该密集区内互相冲撞，加速溶解；在液面下，通过设置气泡切割装置11，对气泡进行多层次切割，进一步提高溶解效率。

Description

一种气体溶解装置
技术领域
本发明涉及一种气体溶解装置。
背景技术
气体溶解装置是将气体溶解到液体中的一类装置，其主要机理一般是通过向液体中注入气体，以增加该气体在该液体中的溶解量；其中一个比较大的应用分类是增氧曝气机——将空气溶解到水体或其他液体里；此外还有一些生化或化学工程中需要将某些特定气体溶解到特定溶液中的装置等。
气提式曝气机是一种较为高效的曝气装置，如中国专利CN208762256U所公开的《一种气提推流循环曝气器》，将气体从液面下释放，产生气泡，其气液混合液的密度小于不含气泡的液体，因而可以自动产生向上的气液流，这是气提类装置主要原理，但该类装置的气体溶解效率并不高，原因可能在于，没有对所产生的气泡作进一步处理。
对气泡的处理可以分为在液面上和液面下两种情况，根据传统气液传质双膜理论，在气液界面处存在着气膜和液膜，该双膜层是气体溶解到液体过程中阻力最大的部分，在气泡中，气体与气泡壁的液体之间也存在类似的双膜结构，因此，只要是形态稳定的气泡，无论是在液面上还是液面下，其内部的气体向周围液体溶解的过程必定是缓慢而微弱的。
对于液面下的气泡，中国专利CN206901853U公开了《一种分层曝气装置》，通过设置多层“细纱格网，能将气泡切割的更多更细小”；其中虽然提到了对气泡“多层”切割的概念，但实际上它们是一层曝气装置上面加一层细纱格网，所以不能算是真正意义上的多层切割，尤其是对上层来说，切割的效果可能并不完全和理想。
发明内容
我们认为，要加速气体在液体中的溶解进程,必须让气液间的双膜结构处于不稳定的状态,越不稳定越容易导致气泡的破裂。但在自然状态下，无论在液面上还是液面下，气泡的双膜结构都具有相当的稳定性。
因此我们要采取的主要技术措施之一，就是在液面上强制性地使气泡高密度聚集、挤压、碰撞、破裂，瞬间破坏其双膜结构，气液相互交融，使该区域的气体溶解量快速提高，同时因气提效应产生的气液两相流，从下向上不断冲刷、更新、补充、置换这部分表层液体，最终提高整体溶解效率。
对于在液体中的气泡，则采取真正的多层切割的方式，持续破坏其双膜结构，使其在上浮过程中难以形成稳定的气泡而加速溶解。
为了达成以上目的，本发明是这样实现的：
所述的气体溶解装置，包含多个微气泡发生器1，所述的微气泡发生器可以在液面下发出大量小气泡，因气提效应带动大量液体形成气液两相流向上流动，所述的多个微气泡发生器按密集阵列分布，这样在气液流到达液面时，各股气液流之间在水平方向上会互相对冲，在它们中间形成气泡冲撞密集区2，大量气泡在此剧烈挤压碰撞爆裂。
本发明还可以这样实现，在所述的冲撞密集区2的***液面处，还可以设置气泡约束部件3，所述的气泡约束部件可以是封闭的环状结构，用以拦阻气泡沿液面向外扩散，提高区域内气泡的密集程度，增加彼此挤压碰撞爆裂的几率；尤其是在微气泡发生器数量较少，甚至是只有一个微气泡发生器的极端情况下，也能约束聚集气泡形成所述的冲撞密集区。
本发明还可以这样实现，所述的微气泡发生器是竖直设置的气提管，其管壁上开设有至少一个微气孔10，所述的气提管的上部外缘与气仓30的上面板密封固定连接，所述气仓接有输气管5；带压气体从输气管进入气仓，再经微气孔进入气提管，在气提管内产生气提效应，气泡带动气液流沿气提管向上涌出，液体从下管口补入。
本发明还可以这样实现，所述的微气孔10的孔径为0.2-1mm，微气孔数量4-30个，可以单层均布在同一水平面，也可以多层水平相邻分布，气提管的管间中心距为其管径的1.5-3倍。
本发明还可以这样实现，由多套所述的气体溶解装置叠加组合成多级***，以提高对有限液面的有效利用；后一级装置的气仓，罩在前一级装置的正上方，将前一级未溶解的气体完全收集，作为后一级装置的气源，每层装置的气仓间留有间隙，作为液体更新与置换的通道，各层气提管要错位安装，避免下层气提管的气液流直接进入上层的气提管。
本发明还可以这样实现，所述的多层装置之间，还可以设置一个集气罩31，其作用也是将下层装置未溶解的气体完全收集，级间输气管50***集气罩内，管口可以向下水平设置，另一端接入后一级的气仓30作为气源，这样后一级装置可以设置在前一级装置的正上方，也可以错位设置在旁边。
本发明还可以这样实现，所述的输气管5为抽气管，所述的气仓30底部封闭且整***于环境液面0之上，所述的气提管上部外缘与气仓的底板密封固定连接，下部与环境液面相通以补充液体，所述微气孔位于环境液面之上，从空中进气，所述气仓的下部还设有回流管6与环境液面相通；所述的抽气管将气仓抽成负压后，下方液体从气提管和回流管被抽入气仓中，同时气体也从所述微气孔进入气提管中，产生气提效应，气提管中的气液混合液因比重相对较小而向上流入，回流管中的液体比重相对较大而向下流出，在设定的负压压力下，液体的进出会达到一个动态平衡，即在气仓内形成工作液面00，气泡在此形成所述的冲撞密集区2，加速溶解。
本发明还可以这样实现，由多层所述的气体溶解装置垂直叠加组成多级***；各层气提管要错位安装，避免下层气提管的气液流直接进入上层的气提管；只在最上面一层保留所述的抽气管5，所述的回流管6可以只保留最上面一层的那根。
本发明还可以这样实现，所述的微气泡发生器为水平设置的微孔曝气管，其管壁上设置有多个微孔曝气孔或微孔曝气头10，在所述微孔曝气管的两侧竖直设置有挡板3作为气泡约束部件；有多根微孔曝气管时，可以沿水平方向平行设置。
本发明还可以这样实现，由多层所述的气体溶解装置叠加组合成多级***，在所述的多层装置之间，设有集气罩31，其作用也是将下层装置未溶解的气体完全收集，然后从级间输气管50引出直接作为后一级装置的气源，这样后一级装置可以设置在前一级装置的正上方，也可以错位设置在旁边。
本发明还可以这样实现，在两根所述的微孔曝气管之间设置有两块挡板3，构成回流通道6，在微孔曝气管的下方设置底板33，与其两侧挡板构成一个U形槽，装置的前后还设置有前后挡板构成箱体30，所述箱体的上缘高于环境液面0也高于箱体内的其他挡板3，所述前后挡板在U形槽部分有开孔与周围液体相通，所述的回流通道还可以通过接续可伸缩延伸管60向下延伸到液体中的指定深度，这样可以将顶层充分溶解了大量气体的液体向下层深处输送，有助于上下液层的置换和循环，提高整体溶解效率。
本发明还可以这样实现，在装置底部进液开口处设置可伸缩延伸管60，以调节进液深度，用该深层液体置换顶层液体，促进整体循环提高溶解效率。
本发明还可以这样实现，在所述的微气泡发生器的气泡出口10的上方，设置有至少一个气泡切割装置11，所述的气泡切割装置由固定在基板或基架12上的多层气泡切割器111构成，所述的气泡切割器可以错层设置，以提高切割效率；它可以是各种材质网格的经纬线，也可以是平行设置的单丝、刃口向下的刀片或其他薄片；所述的气泡出口发出的气泡，在上浮过程中，不断被所述的气泡切割器多次劈切，破裂成更多更小的不稳定气泡，提高溶解效率；有多个所述的气泡切割装置时，可以沿竖直方向叠加设置。
本发明还可以这样实现，包含至少一块所述的基板12，所述的气泡切割器是平行设置的弹性单丝111，它们一端固定于所述的基板上，另一端悬空，因此，它们需要具备一定的刚度，在它们的***设置有导流套管13，在它们的下方还设有冲刷气口51；当包含有多块所述基板时，它们可以成对设置，也可以共用一个导流套管；挂附了杂物的单丝，在气液流的冲刷下，会向上弯曲，冲刷气口和导流套管的设置可以增加气液流的流速和流量，进而增加对单丝的冲刷力度，最终将杂物冲刷掉；多个所述的气泡切割装置11，可以沿竖直方向叠加设置，每段装置的导流套管之间要留有间隙，以利于液体的补充，所述导流套管的下端可以设置一圈导流罩或导流挡板14防止气泡外逸，在所述的导流套管的上缘出口处，还可以向内设置导流挡板14，用以将管内的液体向对面管外导出，液体可以从该导流挡板上方补入，气泡在越过该导流挡板末端之后会继续上浮，在上层导流管下缘导流挡板的导流下，基本不会外逸，各管段既可以上下竖直对正排列，也可以按导流挡板的流向错层排列。
本发明还可以这样实现，所述的弹性单丝的线径不超过1.5mm，间距为4-10mm，层数为3层以上，层间距4-30mm。
本发明还可以这样实现，所述的弹性单丝111可以向上倾斜设置，其与水平线的夹角α不超过60度；使杂物的挂附难度增加，即使挂上了，在微气泡发生器正常工作气液流的冲刷下，弹性单丝再向上小幅弯曲，杂物就会被冲刷掉；此时，冲刷气口51也可以取消，使结构和操控都更加简单。
本发明可以较大幅度地提高气体溶解效率，以水体增氧为例，采用液面冲撞密集区技术方案的典型实施例，经实测得到的充氧动力效率可达16.9kg/kwh；而单独使用气泡切割技术方案的充氧动力效率更是达到了32.379kg/kwh；不仅远超表曝增氧机的1.3kg/kwh，以及普通底曝增氧机的2kg/kwh，也比我们所知最高效的磁悬浮+耶格尔底曝盘在CASS池中的近5kg/kwh也高出数倍。
附图说明：
图1在液面处，阵列分布的气液流对冲形成气泡冲撞密集区的示意图
图2微气泡发生器为气提管的(第一类)实施例示意图
图3气提管实施例的负压应用(第二类实施例)示意图
图4多层负压气提管实施例的示意图
图5微气泡发生器为微孔曝气管的(第三类)实施例示意图
图6多层微孔曝气管实施例的示意图
图7带回流功能的曝气管实施例的装置斜视图
图8带回流功能的曝气管实施例的回流通道和可伸缩延伸管示意图
图9第一、第三类实施例下部外接可伸缩延伸管的示意图
图10气泡发生器以等边三角形阵列分布示意图
图11第四类实施例的气泡切割装置示意图
图12切割器错位设置示意图
图13气泡切割装置俯视图
图14弹性单丝向上倾斜设置的示意图
图15多层气泡切割装置叠加示意图
图16多层气提管装置垂直叠加示意图
图17多层气提管装置侧位错层叠加示意图
图中：
0-环境液面； 00-内部工作液面； 1-微气泡发生器；
10-气泡出口，包括气孔、微气孔、微曝气孔或微孔曝气头，射流泵出口等；
11-气泡切割装置； 111-气泡切割器； 12-基板或基架；
13-导流套管； 14-导流罩或导流挡板； 2-气泡冲撞密集区；
3-气泡约束部件，挡板、环形框等； 30-气仓或箱体； 31-集气罩；
32-浮箱； 33-U形槽底板； 4-液流方向；
5-输气管； 50-多级间输气管； 51-冲刷气口；
6-回流管或回流通道； 60-可伸缩延伸管
具体实施方式：
下面结合说明书附图，对本发明的具体实施方式做详细说明：
所述的气体溶解装置，包含多个微气泡发生器1，所述的微气泡发生器可以在液面下发出大量小气泡，因气提效应带动大量液体形成气液两相流向上流动，所述的多个微气泡发生器按密集阵列分布，这样在气液流到达液面时，各股气液流之间在水平方向上会互相对冲，在它们中间形成气泡冲撞密集区2，大量气泡在此剧烈挤压碰撞爆裂。
在第一类实施例(附图1、附图2)和第二类实施例(附图3、附图4)中，所述的“微气泡发生器”都是气提管1，在第三类实施例(附图5、附图6、附图7、附图8)中是微孔曝气管1；除此之外，它也可以是各种鼓风机、空压机、以及各类罐装压缩气体或其他任何可以产生带压气体的装置通过管道终端的各种微气孔或曝气头，在液面下释放大量微小气泡；它还可以是射流增氧机或液气能增氧机等虽然没有气孔，却可以在液面下产生气液两相流的专用增氧设备，它们在控制一定流速和进气量的情况下，也可以产生大量的微小气泡；因此我们将其归纳为“微气泡发生器”这样一个概括性的上位概念。
所谓的“气提效应”是指，大量气泡在液体中上浮的过程中，一方面因机械摩擦可以带动部分液体上行，更重要的是，含有大量气泡的液体，其比重比纯液体小很多，自然产生向上流动的气液两相流；该气液流在到达液面的时候，只能转向沿液面水平流动(参见附图2、附图3中所示带转折的液流方向4)，相邻两股气液流之间会相向对冲，如果每根气提管所产生的气液流的流速和流量大致相当，气泡就被裹挟冲向它们中间的那条对冲交汇平衡带2(参见附图1)，并在此剧烈挤压碰撞爆裂，我们简称其为“气泡冲撞密集区”。
所谓的“按密集阵列分布”，就是以一定的密度，按一定的间隔排列成各种阵列，例如方形矩阵(参见附图1，纵横方向上的两根气提管之间的距离都是相同的——气提管管径的1.5-3倍)或等边三角形阵列(参见附图10，每一根相邻气提管之间的距离都相同，也是1.5-3倍)等，相应的，它们所形成的气泡冲撞密集区，就是规则的网格状或蜂窝状；当然，不严格限定其间距一致，只要他们以一定的密度聚集在一起，它们中间也都能产生这个对冲交汇平衡带，只是形制不会那么规整匀称和稳定，对总体溶解效率会有一定影响。
在所述的冲撞密集区2的***液面处，还可以设置气泡约束部件3，所述的气泡约束部件可以是封闭的环状结构，用以拦阻气泡沿液面向外扩散，提高区域内气泡的密集程度，增加彼此挤压碰撞爆裂的几率；尤其是在微气泡发生器数量较少，甚至是只有一个微气泡发生器的极端情况下，也能约束聚集气泡形成所述的冲撞密集区。
设置气泡约束部件，主要是针对气泡发生器数量较少，特别是只有一个的极端情况下，拦阻气泡沿液面向外扩散，提升气泡聚集度的一个辅助性技术手段，因此它通常就是一个高于液面的封闭的环状框：例如在第一类实施例中，它是一个架设在气仓箱体30上的封闭矩形框3(参见附图1、附图2)，在第二类实施例中，封闭的气仓箱体30的侧壁就构成了这个封闭的环状拦截框(参见附图3)，所以无需另设，在第三类实施例中，气泡约束部件是竖直设立的挡板3(参见附图5)，在一般情况下，与前后挡板一同构成封闭箱体30(参见附图7)；特殊情况是：该实施例应用于污水处理的氧化沟等工程生产线中时，曝气管和挡板都要顺着水流的方向设置，不宜设置前后挡板，以免增加过流阻力，此时气泡约束部件就不能全封闭；当然，气泡发生器数量较多时，所述的气泡约束部件可设可不设(参见附图6或附图16的液面0处)，设了有利于气泡的汇聚，不设有利于表层液体的扩散和更新；或者也可以设置成半封闭的。
所述的环状框可以是方形、矩形、圆形或其他任意形状，对本技术方案的实施都没有实质影响。
环状框的大小可以根据域内气泡的密集程度来调整，如果域内气泡之间有间隙、未铺满，可以适当缩小其范围，也可以(在微气泡发生器有余量的前提下)适当增加气泡发生量；如果域内气泡不仅铺满了，还产生多层堆叠，其上层气泡对气体溶解帮助有限，反而浪费了微气泡发生器的能耗等资源，因此可以适当增大其范围，或适当减小微气泡发生器的气泡产生量。
所述的气泡约束部件可以是中空的管状结构自然漂浮在液面上，也可以通过支架等连接件架设在主体装置的箱体(参见附图2)或其附件上，或者其本身就是装置主体部件的一部分，如挡板(参见附图5)、箱体内壁(参见附图3)等，其连接和固定方式，本行业技术人员可以采用各种惯常设置，不再赘述。
同样，整套设备可以通过支架等连接件将各个部件固定在液体环境中；也可以通过浮箱等浮体使整套设备悬浮于液体环境之中，参见附图9，气体溶解装置可以架设在至少一个浮箱32上，浮箱上部安装有进排气阀，底部与液体相通，用压缩空气的进出来控制浮箱内的液位以调整设备的整体浮力；甚至可以加上能驱动整套装置在液体环境中移动的动力机构，等等，诸如此类的各零部件之间的常规连接固定方式，以及附加浮动牵引移动等等方式，只要是本行业技术人员的惯常设置，未改变本装置主体技术方案的基本原理和设计思路，都应属于本技术方案的保护范围，故不作更多限制，下面也不再赘述。
下面从第一类实施例开始逐一说明：
如附图2所示，所述的微气泡发生器是竖直设置的气提管1，其管壁上开设有至少一个微气孔10，所述的气提管的上部外缘与气仓30的上面板密封固定连接，所述气仓接有输气管5；带压气体从输气管进入气仓，再经微气孔进入气提管，在气提管内产生气提效应，气泡带动气液流沿气提管向上涌出，液体从下管口补入。
在这里，输气管5是从气仓上面板的中间接入气仓的(参见附图1)，它也可以从气仓的侧壁接入(参见附图17)
所述的微气孔10的孔径为0.2-1mm，微气孔数量4-30个，可以单层均布在同一水平面，也可以多层水平相邻分布，气提管的管间中心距为其管径的1.5-3倍。
微气孔的孔径不能设置的太大，是为了避免产生的气泡直径过大；当孔径太小时，气体的阻力就会大幅增加，限制了气体输入的流量和流速，产生不了足够多的气泡，同时微气孔也更容易被杂物堵塞，典型实施例的孔径是0.5mm。
气提管的间距太小时，气液流中的液体可能补充不足；间距太大时，又影响气泡对冲的力度和效果，典型实施例的管间中心距为其管径的2倍。
气提管的上端管口可以位于液面0或00之下；也可以略高于液面(不超过50mm参见附图17),此时，气液流从气提管的上端管口溢出后，同样会沿着水平面流动，气泡在气液管之间的液面上也能形成如附图1所示的网格状冲撞密集区2，所以，气提管的上端管口无论是在液面上还是液面下都适用于本技术方案，设在液面之上，气泡会增加与管壁的碰撞，设在液面之下可能对表层液体的更新置换更有优势。
上述对气提管及其微气孔的尺寸、位置关系等数据范围的选定，也同样适用于后面提到的各个气提管实施例。
实际应用中，在气仓的下部，气提管下端口之上(微气孔之下)的位置可以加设一层水平隔板(参见附图2中虚线标示的)，可以防止在复杂环境下，下部液体中的杂物大量进入气仓，堵塞微气孔10。
下面以典型实施例的实测数据来看它的实际动力效率：即每消耗1千瓦时(kwh)的动力(即1度电)时，装置实际上可以向液体中溶入的气体总量(kg)：
实测气体为空气，流量1.06667立方/小时，实测液体为水，容积为11.0926立方，气提管上端管口在水下20mm；输气管5输入的带压气体压力为254mm水柱；气提管的内径为40mm，数量36根，管间中心距为80mm；微气孔10的孔径为0.5mm，微气孔数量10个沿水平均布，计算如下：
气体流量计读数：V1＝1.06667m3/h
进气管压力：P1＝0.254m水柱
＝ρgh+P0＝1000kg/m3×9.8m/s2×0.254m+101325Pa
＝2489.2+101325＝103814.2kg/ms2
气体功率：N＝P1V1ln(P1/P0)
＝103814.2kg/ms2×(1.06667m3/3600s)×ln(103814.2÷101325)
＝30.76×ln(1.02457)kgm2/s 3＝0.02427＝0.7465w
实验水温：T＝32.5℃
水体容积：V＝11.0926m3
查得实验温度饱和溶氧值：CS＝7.24mg/L
查得20℃时饱和溶氧值：CS20＝9.09mg/L
实测溶氧初始值C1＝0.25mg/L，结束值C2＝0.69mg/L
实验用时t2-t1＝19.25min＝19.25÷60h
氧转移系数：KLa(T)＝ln[(CS-C1)/(CS-C2)]÷(t2-t1)
＝ln[(7.24-0.25)/(7.24-0.69)]÷19.25×60/h
＝0.188/h
20℃时氧转移系数：KLa(20)＝KLa(T)÷1.024(T-20)＝0.188÷1.345＝0.139/h
增氧能力：QS＝KLa(20)×V×CS20
＝0.139/h×11.0926m3×9.09mg/L×1000L/m3
＝14.0156g/h
动力效率(理想状态)：ES＝QS/N＝14.0156g/h÷0.7465w＝18.775kg/kwh
风机效率：η＝90％(磁悬浮风机)，水头及管路损失忽略：k≈0
实际动力效率：EP＝ESη(1-k)＝18.775×90％＝16.9kg/kwh
要使气体溶解的能力达到一定规模，效率高只是一个方面，在效率高的基础上，还要有足够的量，那就需要使用数量庞大上述装置，这样势必占用大量的液面，在某些场合，液面的面积毕竟是有限的，这时就需要采用多层设计：
如附图16所示，就是第一类装置的多层叠加实施例：由多套所述的气体溶解装置叠加组合成多级***，以提高对有限液面的有效利用；后一级装置的气仓，罩在前一级装置的正上方，将前一级未溶解的气体完全收集，作为后一级装置的气源；每层装置的气仓间留有间隙，作为液体更新与置换的通道；各层气提管要错位安装，避免下层气提管的气液流直接进入上层的气提管。
垂直叠加是最简单的叠加方式，气体从输气管5进入最底层的气仓30，经气孔10进入气提管1，未溶解的气体进入上面一层装置的气仓30，并被完全收集，其内部的液面逐渐下压，当液面低于气孔时，气体开始从气孔进入该层的气提管，最终达到一个动态平衡，这就是内部工作液面00，气泡在这里汇集冲撞溶解；以此类推，逐层叠加；需要注意的是，各层的气提管不能正对着安装，要错位设置，让气泡在上层气提管外面的液面00处形成冲撞密集区，而不能直接进入上层气提管的管内。
最上面一层的工作液面可以是环境液面0，此处气泡约束部件可设可不设。
叠加还有另一种方式，如附图17所示，即多层侧位错层叠加实施例：上述的多层装置之间，还可以设置一个集气罩31，其作用也是将下层装置未溶解的气体完全收集，级间输气管50***集气罩内，管口可以向下水平设置，另一端接入后一级的气仓30作为气源，这样后一级装置可以设置在前一级装置的正上方，也可以错位设置在旁边。
气体从输气管5进入最底层的气仓30，经气孔10进入气提管1，未溶解的气体被集气罩31完全收集，其内部的液面逐渐下压，当液面低于级间输气管50的管口的任一部位时，气体就开始进入输气管，当管口向下水平设置时，在管口略下的位置附近就形成了稳定的内部工作液面00，气泡在这里汇集冲撞溶解；输气管管口其他方向的设置，对本技术方案的实施不会造成实质影响，只是内部工作液面00不易稳定控制，所以该技术特征不应作为对本技术方案的限制；气体经级间输气管50进入后一级的气仓30作为气源；以此类推，可以多层逐级叠加；最上一层的工作液面可以设置在环境液面0处，在这里，集气罩可设可不设，也可以只作为一个保护罩使用。
在实际应用中，在每个气仓的下部有时候也会加设一块如前所述的横隔板(参见附图2中虚线标示的)，以防止外部杂物直接进入气仓；此时，输气管50的中部也可以设有倒U形管(参见附图17)，以避免在停气时，杂物从前一级的集气罩跟随液体通过该输气管直接进入气仓，导致堵塞其气液管上的微气孔10。
第二类实施例(参见附图3)，其实就是上述第一类实施例在负压***中的应用：所述的输气管5为抽气管，所述的气仓30底部封闭且整***于环境液面0之上，所述的气提管上部外缘与气仓的底板密封固定连接，下部与环境液面相通以补充液体，所述微气孔位于环境液面之上，从空中进气，所述气仓的下部还设有回流管6与环境液面相通；所述的抽气管将气仓抽成负压后，下方液体从气提管和回流管被抽入气仓中，同时气体也从所述微气孔进入气提管中，产生气提效应，气提管中的气液混合液因比重相对较小而向上流入，回流管中的液体比重相对较大而向下流出，在设定的负压压力下，液体的进出会达到一个动态平衡，即在气仓内形成工作液面00，气泡在此形成所述的冲撞密集区2，加速溶解。
进一步的，如附图4所示的是上述负压***的多层叠加实施例：由多层所述的气体溶解装置垂直叠加组成多级***；各层气提管要错位安装，避免下层气提管的气液流直接进入上层的气提管；只在最上面一层保留所述的抽气管5，所述的回流管6可以只保留最上面一层的那根。
抽气管5把最高层的气仓抽真空，液体从回流管6被抽入所述气仓；此时下层各气仓内都没有液体，各气仓间又都有气提管相通，因此，所有气仓都处于负压状态，在最底层，液体也从气提管被抽进来，同时气体也从外环境经最底层的微气孔进入气提管，当底层气仓内部的液位被抽到微气孔的位置附近时，液面将不再上升(因为如果液面淹过气孔时，上部就是封闭空间，不再产生负压)，此处即为内部工作液面00，气泡在此汇聚成所述的冲撞密集区；当本层气仓设有回流管时，所述工作液面00会略低一些，取消回流管对工作流程没有影响，却能使整体结构更简洁紧凑；以此类推，液体由下至上被逐层抽入每层气仓，每层气仓的真空度都比下面一层更高一些；直至最高一层，从多层气提管抽上来的气液流与回流管6中的回流达到动态平衡，形成最高一层的工作液面00；对于每一个上层装置来说，都可以视为一个前面所述的单层负压装置，下层气仓的上部密闭空间，可视为环境空间，下层的内部工作液面00可视为环境液面0；跟正压***相似的是，每层的气提管也同样不能正对着设置。
第三类实施例(参见附图5)，是曝气管实施例：所述的微气泡发生器为水平设置的微孔曝气管，其管壁上设置有多个微孔曝气孔或微孔曝气头10，在所述微孔曝气管的两侧竖直设置有挡板3作为气泡约束部件；有多根微孔曝气管时，可以沿水平方向平行设置。
所述挡板的设置可以有多种情况：
一种是每根曝气管的两侧都各有一块挡板，参见附图5左边第一根曝气管；
一种是多根曝气管共用一对挡板，参见附图5右边三根曝气管；
一种是两根曝气管之间有一块挡板，参见附图5左2和左3这两根曝气管；
还有一种是两根曝气管之间有两块挡板，参见附图5左1和左2这两根曝气管之间。
挡板上端高出液面的部分，就是气泡约束部件3，在液面下的部分，又构成了气提通道或回流通道。
每根曝气管上的多个曝气孔发出的气泡，沿挡板形成的气提通道，形成多股向上的气液流，在液面处会形成所述的冲撞密集区2；有多根曝气管相邻设置时，气液流也可以成阵列分布，液面处也可以形成类似附图1的网格状气泡冲撞密集区。
当有多根曝气管沿水平方向平行设置时，可以由一根总输气管5分支接入供气(参见附图7)，在曝气管的另一端也可以互相连通以平衡各管间的压力。
进一步的，如附图6所示，为多层曝气管实施例：由多层所述的气体溶解装置叠加组合成多级***，在所述的多层装置之间，设有集气罩31，其作用也是将下层装置未溶解的气体完全收集，然后从级间输气管50引出直接作为后一级装置的气源，这样后一级装置可以设置在前一级装置的正上方，也可以错位设置在旁边。
与第一类实施例的多层叠加装置(参见附图17)类似，输气管5向最底层的曝气管供气，未溶解的气体被集气罩31完全收集，其内部的液面逐渐下压，当液面低于级间输气管50的管口的任一部位时，气体就开始进入该输气管，当管口向下水平设置时，在管口略下的位置附近就形成了稳定的内部工作液面00，气泡在这里汇集冲撞溶解；然后气体经级间输气管50进入后一级的输气总管作为气源；以此类推，可以多层逐级叠加；最上一层的工作液面可以设置在环境液面0处。
如附图7、附图8所示的，是带回流功能的曝气管实施例：在两根所述的微孔曝气管之间设置有两块挡板3，构成回流通道6，在微孔曝气管的下方设置底板33，与其两侧挡板构成一个U形槽，装置的前后还设置有前后挡板构成箱体30，所述箱体的上缘高于环境液面0也高于箱体内的其他挡板3，所述前后挡板在U形槽部分有开孔与周围液体相通，所述的回流通道还可以通过接续可伸缩延伸管60向下延伸到液体中的指定深度，这样可以将顶层充分溶解了大量气体的液体向下层深处输送，有助于上下液层的置换和循环，提高整体溶解效率。
曝气管在U形槽内曝气，形成气提效应，气液流从U形槽的上端涌出，形成一个高于液面0的***，受箱体上缘限制无法外流，只能汇入旁边的回流通道6中，在这里气液流4对冲形成冲撞密集区2(参见附图8)；液体从前后挡板在U形槽部分的所述开孔处补入；延伸管60可以延伸至液体中的指定深度，在该处，管内外压力是平衡的，当顶部有高于液面的液体流入时，在任意深度的管底流出都毫无压力，因此，上层富含气体的液体就能够平稳地注入到指定深度的液体大环境中，适用于较深较大液体池的整体均衡溶解。
其实，延伸管也可以应用在前述的各个实施例中，包括第一类实施例和第三类实施例中，下部(多层的时候指最下面一层)有敞开进液口的实施例：在装置底部进液开口处设置可伸缩延伸管60，以调节进液深度，用该深层液体置换顶层液体，促进整体循环提高溶解效率。
参见附图9，装置下部的气仓、箱体或罩体30的底部进液口加装可伸缩延伸管后，延伸到指定深度，在上部装置的气提作用下，将该深层液体提取到上层去更新置换溶解过气体的表层液体，正好与上个实施例中将顶层液体注入深层液体的动作相反。
为了实现在液体中切割气泡这一发明目的——我们设计了第四类实施例，它既可以应用于上述所有实施例中，也可以单独使用：
在所述的微气泡发生器的气泡出口10的上方，设置有至少一个气泡切割装置11，所述的气泡切割装置由固定在基板或基架12上的多层气泡切割器111构成，所述的气泡切割器可以错层设置，以提高切割效率；它可以是各种材质网格的经纬线，也可以是平行设置的单丝、刃口向下的刀片或其他薄片；所述的气泡出口发出的气泡，在上浮过程中，不断被所述的气泡切割器多次劈切，破裂成更多更小的不稳定气泡，提高溶解效率；有多个所述的气泡切割装置时，可以沿竖直方向叠加设置。
所述的气泡切割装置(参见附图11，不含下方的气泡出口10和51)是可以单独使用的，只要在下方有气泡发生器就可以了，我们甚至单独测试了气泡切割装置的实际充氧动力效率(具体数据与计算附后)；当然，如果配合在液面处设置的所述的气泡约束部件3来形成所述的冲撞密集区2，还可以进一步提高整体效率。
所述的气泡出口10不仅包括前述各实施例中的气提管或曝气管上的气孔、微气孔、微曝气孔或微孔曝气头等，还可以包括射流增氧机或液气能增氧机的气液出口等等；即在每一个所述的气泡出口10的上方，都可以设置至少一个所述的气泡切割装置，比如第一和第二类实施例，可以设置在每个所述的气提管中，在高于微气孔10的位置安装，在第三类实施例中，可以沿着曝气管排列，安装于每组曝气孔或每个曝气头的上方；它们以各自的方式组成各种阵列，经气泡切割装置切割后的气泡，在液面又能汇聚在所述的冲撞密集区进一步溶解。
每层所述的气泡切割器可以错层设置(参见附图12)，即相邻两层的切割器111，可以不是完全对齐的，它们可以偏离一定的距离，典型值可以偏离间距的一半，这样如果有小气泡从下层的网格或丝线的中间穿过，则会正好被本层的网格或丝线从中间切割。
所述的气泡切割器111，最常见的是网格，而且从实验效果来看，用网格切割气泡的效率也是最高的，但在实际应用中网格有着致命的缺陷——极易被杂物堵塞，特别是被头发丝等纤维状的杂物挂附、缠绕而难以去除。
如果采用平行设置的单丝，虽然其切割气泡的能力比网格略差，但被杂物挂附的几率会减少一半以上(在丝间距相同的情况下)，使用刀片(刃口向下)或其他薄片的情况与单丝类似；
为减少杂物挂附几率，并进一步去除这些杂物，我们的核心技术方案是：所述的气泡切割装置，包含至少一块所述的基板12，所述的气泡切割器是平行设置的弹性单丝111，它们一端固定于所述的基板上，另一端悬空，因此，它们需要具备一定的刚度，在它们的***设置有导流套管13，在它们的下方还设有冲刷气口51；当包含有多块所述基板时，它们可以成对设置，也可以共用一个导流套管；挂附了杂物的单丝，在气液流的冲刷下，会向上弯曲，冲刷气口和导流套管的设置可以增加气液流的流速和流量，进而增加对单丝的冲刷力度，最终将杂物冲刷掉；多个所述的气泡切割装置11，可以沿竖直方向叠加设置，每段装置的导流套管之间要留有间隙，以利于液体的补充，所述导流套管的下端可以设置一圈导流罩(参见附图14)或导流挡板(参见附图15)14防止气泡外逸，在所述的导流套管的上缘出口处，还可以向内设置导流挡板14，用以将管内的液体向对面管外导出，液体可以从该导流挡板上方补入，气泡在越过该导流挡板末端之后会继续上浮，在上层导流管下缘导流挡板的导流下，基本不会外逸，各管段既可以上下竖直对正排列，也可以按导流挡板的流向错层排列。
具体工作原理是：多层平行单丝层层分布，气泡在从下至上的穿行上浮过程中必然被这些单丝层层切割，在实际环境中，气液流中夹带的头发丝等纤维状杂物，就会挂附在这些单丝上，单丝是一端悬空的，又有弹性，挂附了杂物的单丝在气液流的冲刷下，会向上弯曲并且越到末端弯曲幅度越大，在单丝的末端杂物会因难以挂附而被直接冲走，不在末端的，也会被逐渐冲向末端；摆脱杂物后的单丝回弹复位；有时候杂物挂附较牢或者逐渐积累较多时，可以开启所述的冲刷气口，释放出大量气体，加上导流套管的约束作用，气液流上冲的流速更快，冲刷力更强，单丝上翘的幅度也更大，对杂物的冲刷效果更好。
多层气泡切割装置叠加设置时，管段之间要留有间隙，所述间隙决定了液体的补充量，如果间隙较小，补充的量不足，液体主要是从底部进入的，经过层层溶解之后，液体中的溶气量逐层增加，越到上面越高，气体继续溶解的难度会加大，溶解效率会有所降低，一般应尽量避免，但有个应用特例——在污水处理过程中，局部的高溶氧(DO)水可以引发短程硝化反硝化反应，对去除污水中的氮有着出乎意料的特别效果。
如果在每层管段之间，加大间隙，气液流在上升过程中因气提效应可以从周边吸入更多的新鲜液体，对总体溶解效率的提升都是很有帮助的。
更进一步，参见附图15，所述导流挡板14可以多块组合设置，其作用，一是导流，让管内溶解了气体的液体向外扩散，并补充新鲜液体进入上层导流套管；二是防止气泡向外散逸。其形式不胜枚举，不再赘述。
所述的弹性单丝，首先要求其具有一定的弹性，另外由于它工作时只能一端固定，所以还必须具备一定的刚度，目前最优选的材料是弹簧钢直条硬钢丝，它最细可以做到0.1mm，还有良好的弹性和刚度；当然选用其他材料例如各种金属丝、塑料或各种高分子材料、陶瓷材料等等，只要能满足一定的弹性和刚度要求，也能完成本技术方案的主要功能，都应属于本技术方案的保护范围，故不做过多限制。
所述的弹性单丝的线径不超过1.5mm，间距为4-10mm，层数为3层以上，层间距4-30mm。
显然，气泡切割器的线径越小切割效果越好，只要能满足工程上对刚度与弹性的要求,典型实施例的线径为0.15mm；单丝之间的间距不能太大，不然大部分小气泡受到切割的几率会降低，也不能太小，太小了气泡不容易通过气液流阻力变大，而且气泡通过后反而更容易融合为大气泡，影响切割效率。
上述对气泡切割器的尺寸、位置关系等数据范围的选定，也同样适用于后面提到的各个实施例中的气泡切割器。
因为所述单丝有弹性和刚度的双重要求，从现实材料来看，其工作长度会受到一定限制，一般不会太长，因此在实际应用中可以将它们两两相对设置(参见附图13的上下相对设置、附图14的左右相对设置，也可以背对背设置)，如果旁边再设置两块竖直挡板(附图13的虚线部分)就构成了一个方形导流套管13；如果将基板12设置的更宽，构成的就会是一个矩形，甚至是一个长条形(长度不限)；同时，两边的竖直挡板也可以作为基板12在上面设置气泡切割器。
此外，还可以采用圆形的导流套管13(参见附图13中圆形虚线部分，而竖直虚线部分的左右挡板可以取消)，例如可以将气泡切割装置设置在第一或第二类实施例的气提管中，安装于微气孔10之上的位置，此时气提管也将起到导流套管的作用。
下面是对单个气泡切割装置实测得出的实际动力效率：
单丝采用钢丝，直径0.15mm，工作长度(即不含固定端的净空长度)90mm，上下左右间距均为5mm，无错位，单头固定于90*90mm方管(导流套管)内，管段高度400mm，数量1根：
实验气体为空气，流量0.209162立方/小时，实验液体为水，容积为12.401立方；进气管输入的带压气体压力为605mm水柱；
气体流量计读数：V1＝0.209162m3/h
进气管压力：P1＝0.605m水柱
＝ρgh+P0＝1000kg/m3×9.8m/s2×0.605m+101325Pa
＝5929+101325＝107254kg/ms2
气体功率：N＝P1V1ln(P1/P0)
＝107254kg/ms2×0.209162m3/3600s×ln(107254÷101325)
＝6.231517×ln1.058514kgm2/s 3＝0.3543617w
实验水温：T＝28.8℃
水体容积：V＝12.401m3
查得实验温度饱和溶氧值：CS＝7.716mg/L
查得20℃时饱和溶氧值：CS20＝9.09mg/L
实测溶氧初始值C1＝0.56mg/L，结束值C2＝0.805mg/L
实验用时t2-t1＝15min
氧转移系数：KLaT＝ln[(CS-C1)/(CS-C2)]÷(t2-t1)
＝ln[(7.716-0.56)/(7.716-0.805)]÷15×60/h
＝0.139344459/h
20℃时氧转移系数：KLa20＝KLaT÷1.024(T-20)
＝0.139344459÷1.23208201＝0.11309674/h
增氧能力：QS＝KLa20×V×CS20
＝0.11309674/h×12.401m3×9.09mg/L×1000L/m3
＝12.74884g/h
动力效率理想状态：ES＝QS/N＝12.74884g/h÷0.3543617w＝35.9769kg/kwh
风机效率：η＝90％磁悬浮风机，水头及管路损失忽略：k≈0
实际动力效率：EP＝ESη(1-k)＝35.9769×90％＝32.379kg/kwh
对于冲刷气口，它可以设置于气泡发生器的下方，它们可以共用同一根进气管，正常工作时，压力较低，只有气泡发生器产生气泡，冲刷气孔被液体封闭；当需要冲刷时，增加进气压力，气体克服液位压力差，从下方出气孔更大的冲刷气口同时大量释放出来。
冲刷气口上还可以设置一层弹性材料膜，膜上切割有气孔，该气孔在平时状态下因材料的弹性而自然封闭，当气压足够大时，就会被气体冲开。
进一步的，所述的弹性单丝111可以向上倾斜设置，其与水平线的夹角α不超过60度(参见附图14)；使杂物的挂附难度增加，即使挂上了，在微气泡发生器正常工作气液流的冲刷下，弹性单丝再向上小幅弯曲，杂物就会被冲刷掉；此时，冲刷气口51也可以取消，使结构和操控都更加简单。
典型实施例中，选用的是30度角。
本文中所述的上下左右前后等方位，只是为了方便参照说明书附图对技术方案实施细节进行描述和说明，而不应作为对本技术方案的限制。
以上所述的是本发明的几种实施方式，篇幅所限，各实施方式之间的合理排列组合不能一一列举，对本领域的技术人员来说，在不脱离本发明创造构思的前提下，还可以做出若干组合、变形和改进，这些都属于本发明的保护范围。

Claims (16)

1.一种气体溶解装置，其特征在于，包含多个微气泡发生器(1)，所述的微气泡发生器可以在液面下发出大量小气泡，因气提效应带动大量液体形成气液两相流向上流动，所述的多个微气泡发生器按密集阵列分布，这样在气液流到达液面时，各股气液流之间在水平方向上会互相对冲，在它们中间形成气泡冲撞密集区(2)，大量气泡在此剧烈挤压碰撞爆裂。
2.如权利要求1所述的气体溶解装置，其特征在于，在所述的冲撞密集区(2)的***液面处，还可以设置气泡约束部件(3)，所述的气泡约束部件可以是封闭的环状结构，用以拦阻气泡沿液面向外扩散，提高区域内气泡的密集程度，增加彼此挤压碰撞爆裂的几率；尤其是在微气泡发生器数量较少，甚至是只有一个微气泡发生器的极端情况下，也能约束聚集气泡形成所述的冲撞密集区。
3.如权利要求1所述的气体溶解装置，其特征在于，所述的微气泡发生器是竖直设置的气提管，其管壁上开设有至少一个微气孔(10)，所述的气提管的上部外缘与气仓(30)的上面板密封固定连接，所述气仓接有输气管(5)；带压气体从输气管进入气仓，再经微气孔进入气提管，在气提管内产生气提效应，气泡带动气液流沿气提管向上涌出，液体从下管口补入。
4.如权利要求3所述的气体溶解装置，其特征在于，所述的微气孔(10)的孔径为0.2-1mm，微气孔数量4-30个，可以单层均布在同一水平面，也可以多层水平相邻分布，气提管的管间中心距为其管径的1.5-3倍。
5.如权利要求3所述的气体溶解装置，其特征在于，由多套所述的气体溶解装置叠加组合成多级***，以提高对有限液面的有效利用；后一级装置的气仓，罩在前一级装置的正上方，将前一级未溶解的气体完全收集，作为后一级装置的气源，每层装置的气仓间留有间隙，作为液体更新与置换的通道，各层气提管要错位安装，避免下层气提管的气液流直接进入上层的气提管。
6.如权利要求5所述的气体溶解装置，其特征在于，所述的多层装置之间，还可以设置一个集气罩(31)，其作用也是将下层装置未溶解的气体完全收集，级间输气管(50)***集气罩内，管口可以向下水平设置，另一端接入后一级的气仓(30)作为气源，这样后一级装置可以设置在前一级装置的正上方，也可以错位设置在旁边。
7.如权利要求3所述的气体溶解装置，其特征在于，所述的输气管(5)为抽气管，所述的气仓(30)底部封闭且整***于环境液面(0)之上，所述的气提管上部外缘与气仓的底板密封固定连接，下部与环境液面相通以补充液体，所述微气孔位于环境液面之上，从空中进气，所述气仓的下部还设有回流管(6)与环境液面相通；所述的抽气管将气仓抽成负压后，下方液体从气提管和回流管被抽入气仓中，同时气体也从所述微气孔进入气提管中，产生气提效应，气提管中的气液混合液因比重相对较小而向上流入，回流管中的液体比重相对较大而向下流出，在设定的负压压力下，液体的进出会达到一个动态平衡，即在气仓内形成工作液面(00)，气泡在此形成所述的冲撞密集区(2)，加速溶解。
8.如权利要求7所述的气体溶解装置，其特征在于，由多层所述的气体溶解装置垂直叠加组成多级***；各层气提管要错位安装，避免下层气提管的气液流直接进入上层的气提管；只在最上面一层保留所述的抽气管(5)，所述的回流管(6)可以只保留最上面一层的那根。
9.如权利要求1所述的气体溶解装置，其特征在于，所述的微气泡发生器为水平设置的微孔曝气管，其管壁上设置有多个微孔曝气孔或微孔曝气头(10)，在所述微孔曝气管的两侧竖直设置有挡板(3)作为气泡约束部件；有多根微孔曝气管时，可以沿水平方向平行设置。
10.如权利要求9所述的气体溶解装置，其特征在于，由多层所述的气体溶解装置叠加组合成多级***，在所述的多层装置之间，设有集气罩(31)，其作用也是将下层装置未溶解的气体完全收集，然后从级间输气管(50)引出直接作为后一级装置的气源，这样后一级装置可以设置在前一级装置的正上方，也可以错位设置在旁边。
11.如权利要求9所述的气体溶解装置，其特征在于，在两根所述的微孔曝气管之间设置有两块挡板(3)，构成回流通道(6)，在微孔曝气管的下方设置底板(33)，与其两侧挡板构成一个U形槽，装置的前后还设置有前后挡板构成箱体(30)，所述箱体的上缘高于环境液面(0)也高于箱体内的其他挡板(3)，所述前后挡板在U形槽部分有开孔与周围液体相通，所述的回流通道还可以通过接续可伸缩延伸管(60)向下延伸到液体中的指定深度，这样可以将顶层充分溶解了大量气体的液体向下层深处输送，有助于上下液层的置换和循环，提高整体溶解效率。
12.如权利要求3-6或9-10所述的任意一种气体溶解装置，其特征在于，在装置底部进液开口处设置可伸缩延伸管(60)，以调节进液深度，用该深层液体置换顶层液体，促进整体循环提高溶解效率。
13.如权利要求1-11所述的任意一种气体溶解装置，其特征在于，在所述的微气泡发生器的气泡出口(10)的上方，设置有至少一个气泡切割装置(11)，所述的气泡切割装置由固定在基板或基架(12)上的多层气泡切割器(111)构成，所述的气泡切割器可以错层设置，以提高切割效率；它可以是各种材质网格的经纬线，也可以是平行设置的单丝、刃口向下的刀片或其他薄片；所述的气泡出口发出的气泡，在上浮过程中，不断被所述的气泡切割器多次劈切，破裂成更多更小的不稳定气泡，提高溶解效率；有多个所述的气泡切割装置时，可以沿竖直方向叠加设置。
14.如权利要求13所述的气体溶解装置，其特征在于，包含至少一块所述的基板(12)，所述的气泡切割器是平行设置的弹性单丝(111)，它们一端固定于所述的基板上，另一端悬空，因此，它们需要具备一定的刚度，在它们的***设置有导流套管(13)，在它们的下方还设有冲刷气口(51)；当包含有多块所述基板时，它们可以成对设置，也可以共用一个导流套管；挂附了杂物的单丝，在气液流的冲刷下，会向上弯曲，冲刷气口和导流套管的设置可以增加气液流的流速和流量，进而增加对单丝的冲刷力度，最终将杂物冲刷掉；多个所述的气泡切割装置(11)，可以沿竖直方向叠加设置，每段装置的导流套管之间要留有间隙，以利于液体的补充，所述导流套管的下端可以设置一圈导流罩或导流挡板(14)防止气泡外逸，在所述的导流套管的上缘出口处，还可以向内设置导流挡板(14)，用以将管内的液体向对面管外导出，液体可以从该导流挡板上方补入，气泡在越过该导流挡板末端之后会继续上浮，在上层导流管下缘导流挡板的导流下，基本不会外逸，各管段既可以上下竖直对正排列，也可以按导流挡板的流向错层排列。
15.如权利要求14所述的气体溶解装置，其特征在于，所述的弹性单丝的线径不超过1.5mm，间距为4-10mm，层数为3层以上，层间距4-30mm。
16.如权利要求14所述的气体溶解装置，其特征在于，所述的弹性单丝(111)可以向上倾斜设置，其与水平线的夹角α不超过60度；使杂物的挂附难度增加，即使挂上了，在微气泡发生器正常工作气液流的冲刷下，弹性单丝再向上小幅弯曲，杂物就会被冲刷掉；此时，冲刷气口(51)也可以取消，使结构和操控都更加简单。
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Citations (15)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US3945918A (en) * 1974-01-10 1976-03-23 Airco, Inc. Methods and apparatus for treating a liquid with a gas
CN2500675Y (zh) * 2001-09-28 2002-07-17 胡建东 多管气提内循环三相生物流化床
JP2004283709A (ja) * 2003-03-20 2004-10-14 Takeshi Hasegawa 土壌汚染対策方法および土壌汚染対策システム
US20090230040A1 (en) * 2006-09-18 2009-09-17 Limcaco Christopher A Apparatus and Process for Biological Wastewater Treatment
KR101205356B1 (ko) * 2012-07-27 2012-11-28 주식회사두합크린텍 자연유하식 교반 및 기포형성, 틈새를 이용한 상수 및 하폐수 처리용 가스용해장치
CN204384948U (zh) * 2015-01-15 2015-06-10 江西麻山化工有限公司 一种定向曝气设备
CN104803473A (zh) * 2015-04-23 2015-07-29 张晓强 高效脉冲生物反应装置
CN104891639A (zh) * 2015-06-19 2015-09-09 许中华 全混合传质好氧反应器
CN105174427A (zh) * 2015-07-21 2015-12-23 项义考 用于分散水中气泡的多孔板增氧装置
CN107047444A (zh) * 2015-10-28 2017-08-18 华中农业大学 一种高效增氧方法
CN206901853U (zh) * 2017-06-26 2018-01-19 郑州睿强实验设备有限公司 一种分层曝气装置
CN207108623U (zh) * 2017-06-30 2018-03-16 苏州鼎兴斯沃水产养殖设备有限公司 一种气提增氧机
CN108658234A (zh) * 2018-06-12 2018-10-16 马鞍山三塔环保科技有限公司 一种污水处理模组式平衡水压分层水气溶合装置
CN110482720A (zh) * 2019-09-21 2019-11-22 山东问清智能装备有限公司 一种基于浅层曝气原理的高效曝气器
CN216604791U (zh) * 2020-12-25 2022-05-27 广州易能克科技有限公司 一种气体溶解装置

Patent Citations (15)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US3945918A (en) * 1974-01-10 1976-03-23 Airco, Inc. Methods and apparatus for treating a liquid with a gas
CN2500675Y (zh) * 2001-09-28 2002-07-17 胡建东 多管气提内循环三相生物流化床
JP2004283709A (ja) * 2003-03-20 2004-10-14 Takeshi Hasegawa 土壌汚染対策方法および土壌汚染対策システム
US20090230040A1 (en) * 2006-09-18 2009-09-17 Limcaco Christopher A Apparatus and Process for Biological Wastewater Treatment
KR101205356B1 (ko) * 2012-07-27 2012-11-28 주식회사두합크린텍 자연유하식 교반 및 기포형성, 틈새를 이용한 상수 및 하폐수 처리용 가스용해장치
CN204384948U (zh) * 2015-01-15 2015-06-10 江西麻山化工有限公司 一种定向曝气设备
CN104803473A (zh) * 2015-04-23 2015-07-29 张晓强 高效脉冲生物反应装置
CN104891639A (zh) * 2015-06-19 2015-09-09 许中华 全混合传质好氧反应器
CN105174427A (zh) * 2015-07-21 2015-12-23 项义考 用于分散水中气泡的多孔板增氧装置
CN107047444A (zh) * 2015-10-28 2017-08-18 华中农业大学 一种高效增氧方法
CN206901853U (zh) * 2017-06-26 2018-01-19 郑州睿强实验设备有限公司 一种分层曝气装置
CN207108623U (zh) * 2017-06-30 2018-03-16 苏州鼎兴斯沃水产养殖设备有限公司 一种气提增氧机
CN108658234A (zh) * 2018-06-12 2018-10-16 马鞍山三塔环保科技有限公司 一种污水处理模组式平衡水压分层水气溶合装置
CN110482720A (zh) * 2019-09-21 2019-11-22 山东问清智能装备有限公司 一种基于浅层曝气原理的高效曝气器
CN216604791U (zh) * 2020-12-25 2022-05-27 广州易能克科技有限公司 一种气体溶解装置

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