专利名称：没有大的搅动的分解和生物降解淤渣的通气方法和装置的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种和1999年9月14日公开的美国专利US5,951,867相比具有改进结构和方法的真空通气装置。
现有装置包括美国专利US5,951,867所介绍的装置，需要使池内所有淤渣物质被剧烈地搅动，以增强需氧细菌分解的速度和效率。因而，经常需要大功率的装置并大量消耗能量，以获得足够的搅动，从而增加氧气的横向运动。
根据本发明，已经研制出一种不需要大功率和不大量消耗能量的装置。通过理解该装置中气板结构、叶轮设计、功率与池内体积比之间的关系，可以实现这个目的。
因此，本发明的主要目的是提供一种下水道通气装置，该装置能量消耗小，并具有更高程度的氧气横向迁移能力，以替代需氧细菌在消化过程期间所使用的氧气，该装置增加了低压微小气泡的产生，所述低压微小气泡能够利用布朗运动而在化粪池内扩散。
通过下文对本发明所进行的详尽介绍，实现上述目的和优点以及其它特征的方法和装置将变得清楚。
一种用于化粪池和类似地方的用于通气的改进的方法和装置。由于该装置的转动叶轮、气板、以及功率相对于化粪槽体积之间的相互关系，所述装置使压力降低的微小气泡向邻近叶轮的区域扩散。利用布朗运动，在不需搅动淤渣的情况下，这些压力降低的微小气泡在废水中扩散。因此，增加了氧气的横向迁移，以替换被需氧细菌使用后的氧。不需要大的、昂贵的、和能量不足的装置，就能消化淤渣。
优选实施例介绍在
图1中以整体透视图的方式清楚地显示了一种可以被装配在普通化粪池内的装置。利用电动机12操纵通气装置10，而电动机12通过电联接14而获得能量。如图2所示，该装置10具有抽取外界空气的吸气管线16和18。电动机12被安装在与圆形池壁22相连的电动机安装板20上。被安装在圆形池壁22的内侧并和电动机12相连的是驱动轴24。被安装在圆形壳壁22上并和电动机12相对的是气板26。叶轮28位于气板26的下方并和气板26相距一定距离。利用一个图3所示的被固定在驱动轴24端部的六角螺母30，将叶轮28保持在气板26的附近。如图所示，毗邻外壳22的侧壁具有吸气管道32和34。
图5是平面视图，它清楚地显示了气板26的结构。如图5所示，气板26具有一系列大致平行的向心分布的孔35，还具有多个横跨同心环的曲线形或弧形窄槽36，所述窄槽与叶轮28的后缘形状匹配。所述气板26最好由诸如α烯烃聚合物的聚合塑料制成。气板26的结构和气孔35的同心分布环以及弧形气槽36增强了邻近叶轮28的液体内真空微小气泡的产生。
叶轮28具有四个截然不同的叶片38、40、42和44(图3)。每个叶片都有一个弧形、短的后缘46和一个长的前缘48。如图6所示叶片，所述叶片并没有仅在一个水平面内延长，而是从后缘46开始脱离水平面，所述后缘向上弯曲，并作为从后缘46向前缘48的运动而离开水平面。所述叶片沿箭头50所示方向转动(从底部看去)。由于叶轮28沿箭头50所示方向旋转，采用图7所示方式，通过同心分布的孔，空气被吸入。具体地说，由于大气压高于所建立的局部真空，随着叶轮28沿箭头50所示方向旋转，空气通过吸气管线16被吸入，并通过气管32和34以及气板26，气板26上方的空气穿过同心分布的环。涡流52一直受通过槽36吸入的大量气体的干扰，所述大量气体干扰气泡并使气泡更小。如图7所示，所述更小的气泡向下进入邻近并围绕叶轮的区域。由于气泡很小(尺寸通常是100～500微米)，气泡压力也很低，所以它们象胶体微粒一样利用布朗运动而运动通过化粪池，增强了氧气的横向运动。利用这种方式，实现本发明。
已经发现，例如当不希望搅动或干扰化粪池内所有淤渣/液体时，适当的功率和体积比是很重要的。如果这样做了，需要太多的能量，输送到细菌的氧气量降低。因此，如果仅仅是真空气泡通过布朗运动而运动，那么和水相互作用以便使溶解的氧气扩散的机会就大大地增多，因此增加了输送到细菌的氧气量。一般地说，池的体积和功率的比值应该是一马力对5000加仑或更少，以便运动或混合。如果每马力对应于多于5000加仑的水，将无法使水运动。在实际操作中，所述装置例如可以以大约3000rpm速度操作。当叶轮叶片28的前缘经过窄槽时，它产生漩涡效果，从叶片后缘46到前缘48这段距离和水平面的夹角是6°。所述装置应该在池内水面下6～12英寸范围内操作。
在不希望受理论束缚的同时，所述装置应该如下所述工作。细菌细胞呼吸作用产生用于生长和分裂的能量。通过我们称作湿式燃烧的方式提供能量，即在具有溶解氧气的情况下由细菌分解有机化合物的氧化作用。
细菌必须在水介质处理碳氮化合物内生长和繁殖，所述化合物能够被吸收以提供细胞呼吸过程所需的能量。细菌摄取营养必须通过细胞壁和细胞膜，为了运输方便，所述细胞壁和细胞膜要求分子规格的细小微粒分散在溶液内。
这些条件在极少或没有混合物的水介质内被满足，因而氧气、食物和细菌具有最有效的界面，用于吸收和消化。
水的原动机(叶轮28)使水流出气腔，导致空气进入气腔，当水完全排空气板26上方的空间时，利用设置在气板上的孔，空气进入上述空间(气管)。叶轮下方的水替换或充满叶轮上方的空间。由于气板上方的气体从下部被推进循环运动的水中，来自气板上几个孔内的空气流使水内或涡流(涡系)内的圆筒变空，所述涡流(涡系)被叶轮的叶片周期性地切断或终止并重新形成。因而在留在气腔端部的水内形成较小的和最小的空隙。以均匀的时间和距离形成的水空间使该空间内的气体压力比水的压力小。因此，该空间将减少，直到气体被压缩为止。气泡的尺寸将比气板处所形成的涡流的直径小。因此气板确定所形成的气泡的尺寸。
权利要求
1.一种不用搅动化粪池内的淤渣而向化粪池内的废水通气的方法，所述方法包括利用转动的叶轮，使具有大气压力的气体向下通过一个狭窄的细长区域而进入气体压力降低的更大的区域并通过气板，所述叶轮位于所述气板下方，所述气板具有气孔；向下运动的气体接触围绕叶轮区域内的废水，在叶轮和气板之间的区域内产生更大的剪切力，因而通过布朗运动，在不需要搅动大多数废水的情况下，气体被推过所述气板上的气孔，并以极小的、压力降低的、能够在化粪池内的废水中扩散的微小气泡的形式进入化粪池内的废水中；保持扩散在所述废水内的微小气泡，以增加氧气的横向迁移，从而替代被需氧细菌使用过的溶解的氧。
2.一种根据权利要求1所述方法，其中转动的叶轮具有一前缘和一后缘，从叶轮的前缘到叶轮的后缘具有角度为6°的向上斜度。
3.一种根据权利要求1所述方法，其中气板具有一系列同心分布的孔，在所述孔之间均匀分布着气窄槽。
4.一种根据权利要求1所述方法，其中所述叶轮在电动机驱动下转动，所述化粪池的体积和功率的比值是每马力5000加仑或更多。
5.一种根据权利要求1所述方法，其中所述降低压力的微小气泡的直径是100～500微米。
6.一种根据权利要求1所述方法，其中转动的叶轮位于所述化粪池内的废水水面之下6～12英寸的位置。
7.一种向化粪池内的废水中通气的装置，包括一种动力装置；一个可操作地和所述动力装置相连的叶轮；一位于所述动力装置和所述叶轮之间的气板；所述气板具有一系列同心分布的孔，在所述孔之间均匀分布着气槽。
8.一种根据权利要求7所述装置，其特征在于所述叶轮具有多个叶片，所述叶片具有一个前缘和一个向上倾斜的后缘。
全文摘要
一种向化粪池或类似地方中通气的改进的方法和装置。由于转动叶轮、气板以及装置功率相对于化粪池体积之间的相互关系，所述装置使极小的压力降低的微小气泡向邻近叶轮的区域扩散。利用布朗运动，在不需搅动淤渣的情况下，这些压力降低的微小气泡分散在废水中。因此，极大地增加了氧气的横向迁移，以替换被需氧细菌使用后的氧。不需要大的、昂贵的、和能量不足的装置，就能有效地分解淤渣。
文档编号B01F3/04GK1406886SQ0212323
公开日2003年4月2日 申请日期2002年6月12日 优先权日2001年8月31日
发明者杰拉尔德·B·霍格, 拉里·A·梅塞尔 申请人:下水道通气系统公司