[发明专利]一种利用气体浮力强化曝气的装置和方法

权利要求书

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。