專利名稱：充氧裝置、用該裝置給水充氧的方法以及其應(yīng)用的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及改進的、給水和其它液體充氧的裝置，并涉及用該裝置進行充氧的方法。
背景技術(shù)：
在國際專利申請WO95/29130(美國專利申請?zhí)?8/441,708)中說明了在工業(yè)規(guī)模用氧飽和水的最有效的方法和裝置。按照這種已知的方法，把水引入處于氧壓下的一個密封增濃容器(enriching vessel)中，并且例如通過使水流過一系列板(tray)把水細(xì)分開，而且使水與氧流動接觸，直至大約高達55mg/l到60mg/l的氧溶入水中，這種已知的方法和裝置性能很好，不過，還是想要開發(fā)一種高容量、更小、且更便于攜帶及更廉價的裝置，以能在工業(yè)規(guī)模生產(chǎn)含有甚至更多的氧的過度充氧水(super oxygenated water)，并且能比已知的方法更長時間地保留溶解的氧。
有效的生物除污過程(bioremediation)要求高速率地使用氧，但在地下水中補足氧的過程極緩慢。結(jié)果，即使在生物除污過程開始之前即已給水充分充氣時，也得常?？焖傺a足被污染的系統(tǒng)中的氧含量。如果在給地下水充氣后其中的氧含量可保持更長的一段時間，則生物除污過程會更有效。這意味著溶解氧的濃度更高和從水中脫氧的程度更低。
控制地下水污染的努力一般都是集中在使用各種“泵抽和處理(pump and treat)”方法中，這些方法只獲得了極有限的成功，并且極為昂貴和耗時。新近的生物除污法的發(fā)展也叫作現(xiàn)場或被動除污(remediation)，該方法最近表明是一種成本效益更高的處理方法，并且是地下水處理技術(shù)中發(fā)展最快的。絕大多數(shù)生物除污法的場所采用需氧的微生物降解污染物。在某些情況下，污染物本身就是主要的基物(primary substrate)，而由于絕大多數(shù)的合成有機化學(xué)物抗生物降解，故而微生物常常要求其他食物源，例如甲烷或甲醇，以便利用污染物。在任何情況下，生物體都需要過剩的溶解氧，以便維持因生物降解所致的加速所需的有氧條件。
到目前為止的經(jīng)驗表明，維持足夠的溶解氧含量是對生物除污計劃更大的挑戰(zhàn)之一。業(yè)已確定，溶解氧的含量越高，處理程度就越高且更快。1992年美國空軍所進行的研究發(fā)現(xiàn)，采用大約35mg/l的溶解氧進料水，在150小時內(nèi)可減少80％的二氯乙烷。在1993年的實驗室研究中，業(yè)已發(fā)現(xiàn)，通過向污染的地下水中注入約25mg/l的溶解氧，在兩星期內(nèi)，氯乙烯可減少95％。業(yè)已證明，低溶解氧的生物除污法工作最好時極為緩慢，最壞時根本就不成功。例如，在1993年的另一個實驗中，已經(jīng)確定，大約18mg/l的氧含量，在12天后，幾乎沒有或根本就沒有減少二氯乙烷。
過去已經(jīng)采用四種不同的方法把氧引入蓄水層噴射空氣、電解、過氧化氫和表面充氣。所有這些方法都有一些限制。對于蓄水層的情況，噴射空氣涉及到在蓄水層內(nèi)鑿井(sinking wells)，以便使地下水和大氣接觸。不過，這樣在冷水中產(chǎn)生大約10mg/l到14mg/l的極低的氧含量，與天然氧量差不多。并未發(fā)現(xiàn)電解法提供任何實際的、現(xiàn)實的應(yīng)用，因為可以得到的只是最高16mg/l的濃度，但同時用于生物降解的生物體的數(shù)目大大減少了。注入過氧化氫只是初看上去有希望，因為只是以1∶2的比例產(chǎn)生氧，而要達到較低的可得到的溶解氧含量，也要求高達兩倍的過氧化氫濃度。此外，已證明過氧化氫對生物降解生物體是有毒的，而且所得到泡沫和死的生物體堵塞了注入井。
所剩下的已知的最佳選擇就是地上充氣(aboveground aeration)，其中，用泵抽上來一部分地下水，用空氣或純氧充氣，并再注入回蓄水層。當(dāng)用純氧時，在1992年已經(jīng)得到約35mg/l的溶解氧含量，但當(dāng)重新進入蓄水層時，這些氧就被稀釋了。
可以確立生物活性和高的氧含量之間的直接關(guān)系，對于較低的溶解氧含量，所述活性直線下降。觀察已經(jīng)清楚地表明，為了加速生物除污，以達到更佳速率，需要甚至更高的溶解氧含量。
根據(jù)大氣平衡動力學(xué)，已充氧的水．暴露于周圍的大氣時，就會逐漸損失其中高于可在大氣平衡動力學(xué)條件下保持的量(約10mg/l到12mg/l)以上的溶解氧含量。
發(fā)明的說明本發(fā)明的一個目的是使得能產(chǎn)生這樣一種水，水為氧高度增濃、具有較高濃度的溶解氧、并能在水中較長時間地保留溶解氧，然后，用現(xiàn)有技術(shù)即可為工業(yè)上生產(chǎn)這樣的過度充氧水提供更小的、價格更便宜的、且更易于攜帶的裝置，并且提高這樣的過度充氧水的利用率。
本發(fā)明的另一個目的是使得能在工業(yè)規(guī)模上連續(xù)生產(chǎn)在此之前不能得到的、溶解在水中的空氣氧含量，同時良好地保留溶解氧，并且成本大大降低。
在整個說明書和權(quán)利要求書中，“水”還旨在包括任何其它能夠過度充氧的液體，該液體包括有味道的水和其它飲料。
本發(fā)明的方法是用氧增濃水的方法的改進，其中，水穿過一個水入口導(dǎo)入一個密封的增濃空間，氧穿過一個氧的入口引入所述增濃空間里的水中，并且此后回收用氧增濃的水，所述改進包括上述增濃空間，包括湍流混合器，并且水與氧一起穿過湍流混合器，把氧結(jié)合進水中，然后回收氧增濃的水。
本發(fā)明還包括用于用氧增濃水的裝置的改進，該裝置有一個水入口、一個氧入口、一個密封的增濃空間，以及一個用于充氧水的出口，所述改進包括所述密封的增濃空間，包括上述氧入口和一個湍流混合器。
本發(fā)明的方法基本上消除了對于絕大多數(shù)生物除污法和其它需氧方法來說溶解氧不足的問題，以而大大減少了有效現(xiàn)場處理的時間和成本。本發(fā)明的裝置和方法快速地對污染的地下水注入超過65mg/l含量的溶解氧?？稍诩s40psi壓力下注入純氧，在約50psi到約55psi的壓力下注入純氧較為合適，這樣每天可處理50,000加侖以上。
本發(fā)明以更低的流速和/或采用設(shè)計有更高流量的裝置可以獲得甚至更高的溶解氧濃度?？赏ㄟ^例如增加氧的壓力和/或通過提供另外的混合能力來獲得這種更高的流量，例如，通過采用更大的混合器或并聯(lián)許多混合器。
此外，在整個說明書和權(quán)利要求書中，“湍流混合器”指這樣一種裝置，這種裝置通常是長管狀的、圓筒狀或任何其它剖面、剖面內(nèi)有一個中空內(nèi)部的部件，這個中空的內(nèi)部含有葉片或其它導(dǎo)流元件，用于在其中引起湍流，以便在所述裝置中流動的液體里造成混合效果。湍流混合器可適宜地是靜態(tài)混合器，在此靜態(tài)混合器中，導(dǎo)流元件處于靜態(tài)或固定位置，湍流混合器也可適宜地為一種動力混合器，在這種動力混合器中，某些或所有元件均可自由旋轉(zhuǎn)，或被驅(qū)動旋轉(zhuǎn)，以強化混合效果。
令人驚奇地發(fā)現(xiàn)，盡管采用由前述美國專利申請08/441,708所制備的水可產(chǎn)生約60mg/l到65mg/l的溶解氧含量，這個含量會在約24小時內(nèi)達到約10mg/l到12mg/l的大氣平衡濃度，通過采用本發(fā)明的四個簡單串聯(lián)的靜態(tài)混合器而充氧的水，當(dāng)起始含氧約70mg/l時，會在48小時內(nèi)損失氧而達到上述平衡含量。這種減慢損失氧的原因尚不清楚，但本發(fā)明的方法和裝置不僅產(chǎn)生更高的氧濃度，而且甚至更重要的是，本發(fā)明所制備的水的氧損失到周圍大氣的情況更慢，大約只有現(xiàn)有技術(shù)所充氧的水的速率的一半?，F(xiàn)認(rèn)為導(dǎo)致更大量的氧更充分地溶解于水中的徹底混合作用可以解釋這種更慢的脫氧損失。
現(xiàn)在認(rèn)為本發(fā)明可用于獲得甚至比70mg/l更高的溶解氧的含量，例如，通過利用減慢的進料流量和/或提高總體混合效率，例如，采用一些并聯(lián)的過濾器，和/或利用一些動力混合器，在這些動力混合器中，混合器元件旋轉(zhuǎn)，以強化混合效果。
就增加的溶解氧量而論，由于預(yù)計在環(huán)境大氣條件下的溶解氧損失增加，因而極可能發(fā)現(xiàn)一個溶解氧濃度(無損耗濃度(break-evenlevel))，在這個濃度以上，在大氣條件下，氧的增加量的損失會如此之快，從而使得成本和所花費的努力并不與在工業(yè)規(guī)模上加入這樣更大量的氧的好處相適應(yīng)。這一點并不一定就適用于高度充氧的水或其它飲料的密封瓶，因為在壓力下，水或其它飲料可幾乎無限度地保持其氧含量。不過，按照本發(fā)明，不怎么費事就可望使無損耗濃度遠(yuǎn)在約70mg/l的濃度以上，到目前為止，已經(jīng)在工業(yè)規(guī)模上常規(guī)地獲得了約70mg/l的氧濃度。
對于處理地下水的情況，一有被污染的羽狀水柱的向上的梯度，立刻就把高度充氧的水重新注入一個注入井(injection well)中。由于注入是在注入井中在水面下面幾英尺處進行，故而可以使在大氣與水的界面處的任何湍流保持為最小。典型的是，注入后幾小時的時間里，充氧水穿入周圍的多孔介質(zhì)中，且由于流速慢，湍流實際上是最小。一旦高度充氧的水貫穿被污染的蓄水層，由于把靜壓力、低速非湍流流動條件和微生物快速利用溶解氧這三者結(jié)合起來，就能期望幾乎就沒有什么脫氧。因此，絕大多數(shù)的氧用于微生物呼吸，而沒有由于孔隙脫氣損失掉。
期望的是，按照本發(fā)明，取決于工作參數(shù)，可以使約35mg/l到約110mg/l的氧結(jié)合進水中。典型的是，利用本發(fā)明的四個靜態(tài)混合器的管裝置，每個管裝置內(nèi)徑為2″，就可以方便地每天產(chǎn)生高達100,000加侖的水。可在極廣的范圍調(diào)整輸入水中的氧，例如，以得到約65mg/l至約70mg/l的溶解氧濃度。
本發(fā)明適于處理所有高度需氧的廢水。不過本發(fā)明的方法和裝置也適用于需氧的方法和其他一些方法，諸如采用含氧的液體更為有利的治療方法。
在整個說明書和權(quán)利要求書中，“需氧的”方法一般包括所有的化學(xué)和微生物方法，其中，在有氧的情況下，在液體介質(zhì)中實施或促進這樣一種方法。在整個說明書和權(quán)利要求書中，“治療方法”包括通過用在含有溶解氧的液體載體中的試劑進行治療來給身體或身體的一些部分充氧。
其中可采用按本發(fā)明充氧的水的合適的需氧的方法例如包括這樣一些方法，其中，水已經(jīng)事先例如通過向水中鼓泡充以空氣而充氧，而且還包括被污染的(例如，被石油制品污染的)表面和地下水的現(xiàn)場或不在現(xiàn)場的生物除污方法；廢水、淤渣及動物廢物的處理，這兩種情況都是采用固定薄膜(fixed film)和懸浮生長方法；萎縮湖泊(atrophyinglake)的復(fù)原；生物需氧量(BOD)測量技術(shù)；淡水水產(chǎn)養(yǎng)殖(例如，養(yǎng)魚)；用于厭氧過程的氣味抑制屏障；以及溶解了的污染物(例如，鐵和錳離子)的析出過程，以通過過濾或沉積來進行清除。
考慮到把保存在容器中的用本發(fā)明充了氧的液體的氧特別良好地保留，就會發(fā)現(xiàn)這些液體的一個特別有益的、新的需氧的用途。按照本發(fā)明的進一步的特征，可以有益地把這種充氧的液體用作所有發(fā)酵過程的發(fā)酵液，例如，利用微生物制藥或食品加工的過程。
諸如細(xì)菌那樣的微生物在吸收或分解廢物的過程中消耗掉大量的氧。氧可以引入到生物體內(nèi)的速率對于可以多快地通過氧合作用分解是一個主要限制因素。采用已知方法的技術(shù)問題在于通過充氣引入的氧效率極差，因為空氣只含有21％的氧，而這樣一來，充氣機所用能量的79％浪費在抽吸無用的氮上。因此，在這樣的需氧過程中，采用本發(fā)明的高度充氧的水效率提高至約5倍。并因此獲得相同的能量效率改進，這樣，向水中注入40mg/l到50mg/l的氧，與對于通常水的氧含量7mg/l到10mg/l相比，就可使需氧處理明顯地更有效且更快得多，而通常的起泡充氣機采用含有20％的氧的空氣時，就稍微更有效且更快。此外，當(dāng)水的平衡氧含量用盡時，其中的溶解氧含量急速減少。
其中可以有益地采用按本發(fā)明制備的液體的那些適宜的治療方法例如包括增加血液和組織中的氧含量、傷口的氧合作用以便提高治愈速率并減少感染、充氧的器官植入物存儲介質(zhì)、用于放射治療和化療的腫瘤的氧合作用、對于肺病利用充氧液體的肺分流術(shù)、一氧化碳中毒、沖洗口腔、潔牙液、局部(包括化妝)治療介質(zhì)、隱形眼鏡處理液以及用于細(xì)胞水平的治療。
確定各種年齡和不同性別的八個試驗對象的血液氧含量及他們脈搏速率。每個對象喝1/2升到3/4升的高度充氧的水。吸入液體后的一段短的時間，平均血液氧增加約30％，證實肺功能分流術(shù)的跡像，并且平均減少約10％的脈搏速率，顯示伴隨的心臟病緩解。
考慮到把保存在容器中的用本發(fā)明充了氧的液體的氧特別良好地保留，就會發(fā)現(xiàn)這些液體的一個特別有益的新的治療產(chǎn)物。按照本發(fā)明的進一步的特征，可把這樣的充氧液體用作用于生理鹽水等滲壓溶液的溶劑，特別是當(dāng)保存在密封的消毒的容器中時。
如果需要的話，還可通過加入諸如二氧化碳等氣體來使按照本發(fā)明處理過的水起泡。如果在氧溶解于水中后加入二氧化碳，那么，它就會取代一部分溶解氧。不過，業(yè)已發(fā)現(xiàn)，在加入二氧化碳后，可進一步用氧把起泡的液體增濃到相當(dāng)大的程度。如果在增濃氧時使增濃氧的水激泠，就可以使甚至更多的氧溶解于水中。不過，可以通過采用更高的氧壓，例如，50psi或更高的氧壓，來取代某些激冷作用或完全代替激冷作用。
用本發(fā)明的裝置在實驗魚場給水充氧，在實驗魚場，魚并不需要保持提高的氧含量，而只是要求保持約9mg/l到12mg/l的溶解氧濃度，所需電力的成本為每小時約8分，而所產(chǎn)生的每公斤溶解氧的總成本約為每公斤溶解氧79分。
在另一個實驗中，處理高度濃縮的甲酸鹽/乙酸鹽的工業(yè)污水廢物流，具有大約BOD=10,000mg/l的生物需氧量，成功地進行了處理，從而甚至在使過程最佳參數(shù)選定之前，就使廢物流的需氧生物降解在不到3小時的劇烈處理時間中令總的有機碳含量減少80％。這樣，采用按照本發(fā)明方法的裝置導(dǎo)致極便宜且極有效的技術(shù)。
因此，根據(jù)表明，本發(fā)明與用壓縮空氣經(jīng)噴霧器攪動液體的技術(shù)、電解技術(shù)、過氧化氫技術(shù)、抽吸技術(shù)以及現(xiàn)有技術(shù)中其它一些已知方法相比，更適于給液體充氧和過度充氧。
采用ATI Orion分析技術(shù)公司銷售的830型和840型溶解氧的測量儀器，測量按照本發(fā)明制備的充氧水中的氧濃度。當(dāng)兩個測量儀器在相同所在時，就用它們比較測量結(jié)果，已發(fā)現(xiàn)該測量結(jié)果令人滿意地相關(guān)。
附圖簡述必需參照附圖來更詳細(xì)地說明本發(fā)明，在附圖中，圖l是本發(fā)明裝置的平面圖；圖2顯示四個一組的湍流混合器部件；圖3是氧氣混合文氏管的平面圖；圖4示意性地顯示了動力混合器；圖5示意性地顯示了一些串聯(lián)連接的湍流混合器；和圖6示意性地顯示了一些并聯(lián)連接的湍流混合器，而這些并聯(lián)的混合器串聯(lián)在一起。
本發(fā)明的詳細(xì)說明

圖1顯示了本發(fā)明的飽和氧的裝置。通過一個適宜地為1.5英寸外徑的管的水入口1引入水。已充氧的水從系統(tǒng)中通過適宜地為l″外徑管的水出口3排出。可通過入口1把水從水的總干線或供水箱(未示出)等處引導(dǎo)到上述裝置。較為合適的是水穿過一個籃形過濾器5，以便去除任何固體污染物，特別是如果原始水是廢水或循環(huán)水的話。水從籃形過濾器5穿過泵7，泵7進而把輸入的水以均勻的壓力送入上述裝置中。
當(dāng)周期性地排出由水出口3排出的充氧水時，例如，當(dāng)往瓶中充氧時，在出口3處的流動一中止，回流壓強強調(diào)節(jié)器(backflow pressureregulator)9就打開，并沿著虛線所指示的路線把輸入水再循環(huán)到水入口1，或者再循環(huán)到任意的供水箱，可以從該供水箱抽取輸入的水。當(dāng)在水輸出口3處的水壓在某一個值以上時，就關(guān)閉回流壓強調(diào)節(jié)器9，而泵使水通過裝置輸入口11和一個保證單向流動的止回閥13泵入充氧裝置內(nèi)。通過泵控制盤15調(diào)節(jié)操作泵7以及泵7所附帶的通常的線路。
在17處，通過文氏管混合器19把氧輸入給上述裝置。可從許多方便的來源獲得氧氣流，合適的是從由Airsep公司制造的氧發(fā)生器獲得氧氣流。簡單的Airsep氧發(fā)生器在大約50psi到55psi時產(chǎn)生約45立方英尺/小時的氧氣。對于給文氏管混合器更高的氧輸入壓力的情況；泵7的輸出水壓可以不必那么高。如果想要更高的氧氣生產(chǎn)速率，可以采用更有生產(chǎn)能力的氧氣發(fā)生器或者更多的并聯(lián)在一起的氧氣發(fā)生器。
文氏管混合器19把輸入的氧以氣泡形式并且還以一定量的溶解在流過該文氏管混合器的水中的氧的形式分布在水流中，水從該文氏管混合器通過，到達四個串聯(lián)在一起的湍流混合器中。在圖1中，前兩個湍流混合器是靜態(tài)混合器21，而后兩個串聯(lián)在一起的混合器是動力混合器23。靜態(tài)混合器21適宜地是Ryan Harco公司以Komax的商標(biāo)銷售的2″內(nèi)徑的管狀單元。與靜態(tài)混合器21相比，動力混合器23具有一些旋轉(zhuǎn)混合葉片，這些葉片由一個外部驅(qū)動馬達M(見圖4)作用在混合器內(nèi)旋轉(zhuǎn)。旋轉(zhuǎn)混合器部件的結(jié)構(gòu)及它們的轉(zhuǎn)速決定了發(fā)生在動力混合器內(nèi)的混合強度。靜態(tài)混合器21中的混合強度取決于所引入的水壓和氧壓的合成結(jié)果以及內(nèi)部混合葉片的結(jié)構(gòu)特性。在各種類型的湍流混合器21和23中所發(fā)生的不同程度的機械攪動迫使氧充分結(jié)合入水中。
排出最后的混合器23的水通過一個氣泡去除器25，在氣泡去除器25中，有一根管(未示出)延伸至流過所述去除器的水的水面之下，而任何自由的、未溶解的氧氣泡沿所述管上升，升沿著虛線再循環(huán)到氧輸入口17?？梢杂靡粋€氧氣流測量儀器27監(jiān)控包括從氣泡去除器再循環(huán)回來的氧在內(nèi)的通過氧輸入口17而進入的氧氣量。
在氣泡去除器25的后面，飽和了氧的水經(jīng)過壓力計29到達輸出回流調(diào)節(jié)器31。輸出回流調(diào)節(jié)器31只有約每分鐘25加侖的有限的流量。因此，調(diào)節(jié)器旁路閥33使較少量的流量穿過旁路通過，旁路超過調(diào)節(jié)器流通量。提供這樣的旁路與采用更大流量的、貴得不成比例的回流調(diào)節(jié)器相比，是一種更簡單且更便宜的解決方法。調(diào)節(jié)器31的輸出和通過旁路閥33的水通過水出口3從上述裝置排出。調(diào)節(jié)器31的作用是封閉和擋住絕大多數(shù)或所有的充氧水由經(jīng)過出口3外流。當(dāng)在密封的增濃空間中的壓力降至預(yù)定值(約40psi較為合適)以下時，就會出現(xiàn)這種情況。例如，當(dāng)太多的充氧水已穿過出口3時，就會在湍流混合器中出現(xiàn)這樣的壓力降低。在這種情況下，輸出回流調(diào)節(jié)器31關(guān)閉，以便防止絕大多數(shù)或所有的充氧水從系統(tǒng)外流。于是，在密封的增濃空間內(nèi)的壓力迅速增加，并導(dǎo)致輸入回流壓力調(diào)節(jié)器9關(guān)閉，且輸入的水開始再循環(huán)到水入口1。如果關(guān)閉在上述裝置的輸出側(cè)上的任何閥，那么，就沒有充氧水會離開系統(tǒng)，而同時關(guān)閉輸出回流調(diào)節(jié)器31。另一方面，如果打開在上述輸出側(cè)的任何閥，但除了輸出回流調(diào)節(jié)器31以外，那么，就只有較少部分的充氧水通過調(diào)節(jié)器旁路閥33，并確保維持了在密封的增濃空間建立的所需壓力。
圖2顯示了一種合適的湍流混合器35的結(jié)構(gòu)，其中，靜態(tài)混合器21交替地與動力混合器23串聯(lián)在一起?；旌掀?5含有多個混合器，每個混合器含有一些扭轉(zhuǎn)了的部件。這些混合器軸向并交替地安置在圓筒體內(nèi)。例如，從混合器35的入口側(cè)看時，一些部件順時針扭轉(zhuǎn)，另一些部件以逆時針扭轉(zhuǎn)，或者，反之亦然。
圖3中更詳細(xì)地顯示了文氏管混合器19，其中氧通過氧入口17進入，并具有一個任選的附加的氧出口37，用于在某些其它所需要的位置任選附加將氧引入系統(tǒng)，還具有一個水入口39以及一個帶有氧的水的輸出口41。
圖4示意性地顯示了動力混合器的工作原理，其中，動力混合器部件23適于由馬達M驅(qū)動在動力過濾器中旋轉(zhuǎn)。馬達M的速度適宜地可變，以使得能調(diào)整動力混合器23的混合強度。
圖5以及圖6分別示意性地顯示了一些并聯(lián)連接的湍流過濾器部件以及一些并聯(lián)和串聯(lián)連接的湍流過濾器部件。
根據(jù)條約19條(1)的聲明靜態(tài)或靜止并流混合器是常規(guī)設(shè)備，用于促進液體在小直徑塔中的串聯(lián)充氣，例如用氧充氣，進行廢水處理。但是無參考文獻單獨地或組合在一起教導(dǎo)或暗示在至少40 psi壓力下用靜態(tài)或動力混合器使氧結(jié)合入水中并且除掉水中大的未溶解的氧氣泡而在水中加入至少40mg/l的高含量氧并維持這種高含量。
美國專利5,200,080公開了使廢物通過充氧器進入貯留池或罐中而進行廢液的生物處理的過程。這種氣/固的兩相混合物通過產(chǎn)生紊流的直徑降低的部分以使混合物的各組分在后面的管的各分支點平均分配。兩相混合物的一部分繼續(xù)前行而另一部分分流至文氏管中。在每一分支中，氧/水混合物再與文氏管攙合，文氏管設(shè)在貯留池中，遠(yuǎn)離海岸線的地方，并浸沒在貯留池水面至少10英尺之下。每個分支的流出物在液/液文氏管內(nèi)用貯留池中未充氧的廢水以約3∶1的比例稀釋，由此充氧水與更多量的未充氧水混合，從而用更多量的未充氧水稀釋氧含量，產(chǎn)生比大氣壓下飽和氧濃度低的氧濃度，并以此維持恒定的只是低含量的溶解氧。
美國專利5,1 67,806描述了通過在密封的壓力容器中，在高速旋轉(zhuǎn)起旋渦的液體中溶解氣體而起泡懸浮澄清污染的廢水的過程，混合物從容器中放出形成的細(xì)氣泡以供懸浮。任何氣體均可用于形成泡沫，包括空氣、氧氣、氮氣、CO2、臭氧和其他氣體或同時用多種氣體。
美國專利5,013,429分離淤渣加入絮凝劑，然后將水引出，預(yù)稠化固體內(nèi)含物，再在第二混合器中酸化以除去重金屬，然后引入至淤渣穩(wěn)定槽中，槽中帶整個槽尺寸大小的旋轉(zhuǎn)混合器以在槽中攪動淤渣，并用氣泡強化混合淤渣，氣泡是在底部吹入以穩(wěn)定淤渣，然后引出淤渣。
美國專利4,695,378采用充氣文氏管和靜態(tài)混合器來中和及通過充氣補足酸性礦渣中消耗的氧含量至正常水平，并用所含金屬氧化至更高氧化態(tài)，再除去金屬污染物。
權(quán)利要求書1．在一種增濃水中氧的方法中的改進，這種方法包括使水通過一個水入口導(dǎo)入一個密封的增濃空間、使氧通過一個氧入口引入在所述增濃空間的水中、以及回收氧增濃的水，所述改進包括所述增濃空間處于至少40psi的氧壓下，并且所述增濃空間含有湍流混合器和一個氣泡去除器，并且引導(dǎo)帶有氧的水通過所述湍流混合器以把氧結(jié)合進水中并除去含氧水中的氧氣泡，然后再回收含有至少40mg/L氧的氧增濃的水。
2．如權(quán)利要求l所述的方法，其特征是采用多個湍流混合器。
3．如權(quán)利要求2所述的方法，其特征是所述多個湍流混合器包括多個靜態(tài)混合器、多個動力混合器，或者一個或多個靜態(tài)混合器與一個或多個動力混合器的組合。
4．如權(quán)利要求2所述的方法，其特征是所述多個湍流混合器互相串聯(lián)連接。
5．如權(quán)利要求1所述的方法，其特征是所述多個湍流混合器互相并聯(lián)連接。
6．如權(quán)利要求2所述的方法，其特征是所述湍流混合器是與一個或多個第二湍流混合器串聯(lián)連接的一個第一湍流混合器或一些湍流混合器，所述第二湍流混合器是多個并聯(lián)連接的湍流混合器。
7．如權(quán)利要求2所述的方法，其特征是每個所述湍流混合器的內(nèi)徑為約0.5″到約5″之間。
8．如權(quán)利要求6所述的方法，其特征是串聯(lián)連接四個湍流混合器，每個湍流混合器的內(nèi)徑為約0.75″到約2″之間。
9．如權(quán)利要求1所述的方法，其特征是所述增濃空間有一個文氏管，用于把氧引入水中，然后基本上使所引入的氧溶解于在所述湍流混合器中的水中。
10．如權(quán)利要求9所述的方法，還包括在所述基本上溶解之后，去除未溶解的氧，然后再回收氧增濃的水。
11．如權(quán)利要求9所述的方法，其特征是所述的去除包括在所述湍流混合器之后，引導(dǎo)氧增濃的水通過一個去除未溶解的氧的氣泡的氣泡去除器，并使這樣去除的氧返回到氧入口。
12．采用權(quán)利要求25的裝置增濃氧的液體。
13．一種需氧的方法，這種方法包括在作為反應(yīng)介質(zhì)的氧增濃的液體中進行化學(xué)或微生物反應(yīng)，所述液體己按權(quán)利要求1的方法制備。
14．一種治療方法，這種方法包括利用一種試劑對身體進行治療，這種試劑包括作為溶劑的一種氧增濃的液體，所述液體已按權(quán)利要求1的方法制備。
15．一種需氧的方法，這種方法包括在作為反應(yīng)介質(zhì)的氧增濃的液體中進行化學(xué)或微生物反應(yīng)，所述液體已用權(quán)利要求25的裝置制備。
16．一種治療方法，這種方法包括利用一種試劑對身體進行治療，這種試劑包括作為溶劑的一種氧增濃的液體，所述液體已用權(quán)利要求25的裝置制備。
17．一種需氧的方法，這種方法包括在作為反應(yīng)介質(zhì)的、權(quán)利要求12的氧增濃的液體中進行化學(xué)或微生物反應(yīng)。
18．一種治療方法，這種方法包括用作為溶劑的權(quán)利要求12的氧增濃的液體對身體進行治療。
19．一種需氧的方法，這種方法包括在作為反應(yīng)介質(zhì)的權(quán)利要求12的氧增濃的液體中進行化學(xué)或微生物反應(yīng)。
20．一種治療方法，這種方法包括利用一種試劑來對身體進行治療，這種試劑包括作為溶劑的權(quán)利要求12的氧增濃的液體，21．一種發(fā)酵方法，這種方法包括用權(quán)利要求12的氧增濃的液體作為發(fā)酵液。
22．一種生理鹽水溶液，這種溶液包括權(quán)利要求12的氧增濃的液體作為溶劑。
23．一種發(fā)酵方法，這種方法包括用權(quán)利要求12的氧增濃的液體作為發(fā)酵液。
24．一種生理鹽水溶液，包括權(quán)利要求12的氧增濃的液體作為溶劑。
25．在一種用于在至少40 psi氧壓下增濃水中氧至少40mg/l氧濃度的裝置中的改進，這種裝置包括一個水入口、一個氧入口、一個密封的增濃空間和一個充氧水的出口，所述改進包括所述密封的增濃空間包括所述的氧入口，一種湍流混合器，和從充氧水中去除氧氣泡的氣泡去除器。
26．如權(quán)利要求25所述的裝置，其特征是所述湍流混合器包括多個湍流混合器。
27．如權(quán)利要求26所述的裝置，其特征是所述多個湍流混合器包括靜態(tài)混合器或動力混合器，或靜態(tài)混合器和動力混合器的組合。
28．如權(quán)利要求27所述的裝置，其特征是所述那些混合器并聯(lián)、串聯(lián)或者并聯(lián)和串聯(lián)連接。
29．如權(quán)利要求26所述的裝置，其特征在于所述多個湍流混合器互相并聯(lián)連接。
30．如權(quán)利要求26所述的裝置，其特征是所述湍流混合器是與一個或多個第二湍流混合器串聯(lián)連接的一個第一湍流混合器或一些湍流混合器，所述第二湍流混合器是多個并聯(lián)連接的湍流混合器。
31．如權(quán)利要求26所述的裝置，其特征是每個所述的湍流混合器具有約0 5″到5″之間的內(nèi)徑。
32．如權(quán)利要求28所述的裝置，其特征是串聯(lián)連接四個湍流混合器，每個湍流混合器的內(nèi)徑在約0.75″和約2″之間。
33．如權(quán)利要求26所述的裝置，其特征是所述增濃空間有一個文氏管用于把氧引入水中，然后使引入的氧基本上溶解在所述湍流混合器中的水中。
34．如權(quán)利要求33所述的裝置，還包括在所述水入口和所述文氏管之間的一個水輸入泵。
35．如權(quán)利要求34所述的裝置，還包括在所述泵和所述文氏管之間的水的背壓調(diào)節(jié)器(backpressure regulator)，以及一個用于未充氧的水的旁路，以便當(dāng)在所述密封增濃空間內(nèi)的壓力上升到一個預(yù)定水平以上時使所述未充氧的水再循環(huán)到所述水入口。
36．如權(quán)利要求33所述的裝置，其中氣泡去除器設(shè)在所述密封增濃空間中在所述湍流混合器和所述出口之間，以及一個氧的旁路，用于使所述氧氣泡再循環(huán)到所述文氏管。
37．如權(quán)利要求26所述的裝置，還包括一個具有一定流通能力的充氧水背壓調(diào)節(jié)器，以及一個充氧水的旁路，用于當(dāng)充氧水從所述的密封增濃空間的流出量超過所述流通能力時給所述充氧水背壓調(diào)節(jié)器設(shè)旁路。
38．如權(quán)利要求37所述的裝置，其特征是所述充氧水背壓調(diào)節(jié)器適于當(dāng)在所述密封增濃空間中的壓力降至一個預(yù)選定的值以下時關(guān)閉充氧水的流出口。
權(quán)利要求
1．在一種增濃水中氧的方法中的改進，這種方法包括使水通過一個水入口導(dǎo)入一個密封的增濃空間、使氧通過一個氧入口引入在所述增濃空間的水中、以及回收氧增濃的水，所述改進包括所述增濃空間含有湍流混合器，并且引導(dǎo)帶有氧的水通過所述湍流混合器以把氧結(jié)合進水中，然后再回收氧增濃的水。
2．如權(quán)利要求1所述的方法，其特征是采用多個湍流混合器。
3．如權(quán)利要求2所述的方法，其特征是所述多個湍流混合器包括多個靜態(tài)混合器、多個動力混合器，或者一個或多個靜態(tài)混合器與一個或多個動力混合器的組合。
4．如權(quán)利要求2所述的方法，其特征是所述多個湍流混合器互相串聯(lián)連接。
5．如權(quán)利要求1所述的方法，其特征是所述多個湍流混合器互相并聯(lián)連接。
6．如權(quán)利要求2所述的方法，其特征是所述湍流混合器是與一個或多個第二湍流混合器串聯(lián)連接的一個第一湍流混合器或一些湍流混合器，所述第二湍流混合器是多個并聯(lián)連接的湍流混合器。
7如權(quán)利要求2所述的方法，其特征是每個所述湍流混合器的內(nèi)徑為約0.5″到約5″之間。
8．如權(quán)利要求6所述的方法，其特征是串聯(lián)連接四個湍流混合器，每個湍流混合器的內(nèi)徑為約0.75″到約2″之間。
9．如權(quán)利要求1所述的方法，其特征是所述增濃空間有一個文氏管，用于把氧引入水中，然后基本上使所引入的氧溶解于在所述湍流混合器中的水中。
10．如權(quán)利要求9所述的方法，還包括在所述基本上溶解之后，去除未溶解的氧，然后再回收氧增濃的水。
11如權(quán)利要求9所述的方法，其特征是所述的去除包括在所述湍流混合器之后，引導(dǎo)氧增濃的水通過一個去除未溶解的氧的氣泡的氣泡去除器，并使這樣去除的氧返回到氧入口。
12．采用權(quán)利要求25的裝置增濃氧的液體。
13一種需氧的方法，這種方法包括在作為反應(yīng)介質(zhì)的氧增濃的液體中進行化學(xué)或微生物反應(yīng)，所述液體已按權(quán)利要求1的方法制備。
14一種治療方法，這種方法包括利用一種試劑對身體進行治療，這種試劑包括作為溶劑的一種氧增濃的液體，所述液體已按權(quán)利要求1的方法制備。
15．一種需氧的方法，這種方法包括在作為反應(yīng)介質(zhì)的氧增濃的液體中進行化學(xué)或微生物反應(yīng)，所述液體已用權(quán)利要求25的裝置制備。
16．一種治療方法，這種方法包括利用一種試劑對身體進行治療，這種試劑包括作為溶劑的一種氧增濃的液體，所述液體已用權(quán)利要求25的裝置制備。
17．一種需氧的方法，這種方法包括在作為反應(yīng)介質(zhì)的、權(quán)利要求12的氧增濃的液體中進行化學(xué)或微生物反應(yīng)。
18．一種治療方法，這種方法包括用作為溶劑的權(quán)利要求12的氧增濃的液體對身體進行治療。
19．一種需氧的方法，這種方法包括在作為反應(yīng)介質(zhì)的權(quán)利要求12的氧增濃的液體中進行化學(xué)或微生物反應(yīng)。
20．一種治療方法，這種方法包括利用一種試劑來對身體進行治療，這種試劑包括作為溶劑的權(quán)利要求12的氧增濃的液體，
21．一種發(fā)酵方法，這種方法包括用權(quán)利要求12的氧增濃的液體作為發(fā)酵液。
22．一種生理鹽水溶液，這種溶液包括權(quán)利要求12的氧增濃的液體作為溶劑。
23．一種發(fā)酵方法，這種方法包括用權(quán)利要求12的氧增濃的液體作為發(fā)酵液。
24．一種生理鹽水溶液，包括權(quán)利要求12的氧增濃的液體作為溶劑。
25．在一種用于增濃水中氧的裝置中的改進，這種裝置包括一個水入口、一個氧入口、一個密封的增濃空間和一個充氧水的出口，所述改進包括所述密封的增濃空間包括所述的氧入口和一種湍流混合器。
26．如權(quán)利要求25所述的裝置，其特征是所述湍流混合器包括多個湍流混合器。
27．如權(quán)利要求26所述的裝置，其特征是所述多個湍流混合器包括靜態(tài)混合器或動力混合器，或靜態(tài)混合器和動力混合器的組合。
28．如權(quán)利要求27所述的裝置，其特征是所述那些混合器并聯(lián)、串聯(lián)或者并聯(lián)和串聯(lián)連接。
29．如權(quán)利要求26所述的裝置，其特征在于所述多個湍流混合器互相并聯(lián)連接。
30．如權(quán)利要求26所述的裝置，其特征是所述湍流混合器是與一個或多個第二湍流混合器串聯(lián)連接的一個第一湍流混合器或一些湍流混合器，所述第二湍流混合器是多個并聯(lián)連接的湍流混合器。
31．如權(quán)利要求26所述的裝置，其特征是每個所述的湍流混合器具有約0.5″到5″之間的內(nèi)徑。
32．如權(quán)利要求28所述的裝置，其特征是串聯(lián)連接四個湍流混合器，每個湍流混合器的內(nèi)徑在約0.75″和約2″之間。
33．如權(quán)利要求26所述的裝置，其特征是所述增濃空間有一個文氏管用于把氧引入水中，然后使引入的氧基本上溶解在所述湍流混合器中的水中。
34．如權(quán)利要求33所述的裝置，還包括在所述水入口和所述文氏管之間的一個水輸入泵。
35．如權(quán)利要求34所述的裝置，還包括在所述泵和所述文氏管之間的水的背壓調(diào)節(jié)器(backpressure regulator)，以及一個用于未充氧的水的旁路，以便當(dāng)在所述密封增濃空間內(nèi)的壓力上升到一個預(yù)定水平以上時使所述未充氧的水再循環(huán)到所述水入口。
36．如權(quán)利要求33所述的裝置，還包括一個在所述密封增濃空間中在所述湍流混合器和所述出口之間的氣泡去除器，用于從充氧水中去除氧氣泡，而且還包括一個氧的旁路，用于使所述氧氣泡再循環(huán)到所述文氏管。
37．如權(quán)利要求26所述的裝置，還包括一個具有一定流通能力的充氧水背壓調(diào)節(jié)器，以及一個充氧水的旁路，用于當(dāng)充氧水從所述的密封增濃空間的流出量超過所述流通能力時給所述充氧水背壓調(diào)節(jié)器設(shè)旁路。
38．如權(quán)利要求37所述的裝置，其特征是所述充氧水背壓調(diào)節(jié)器適于當(dāng)在所述密封增濃空間中的壓力降至一個預(yù)選定的值以下時關(guān)閉充氧水的流出口。
全文摘要
一種增濃水中氧的方法,其中,通過一個水入口把水引入一個密封增濃空間,并通過在該增濃空間中的一個或多個湍流混合器,在使氧通過上述湍流混合器之前,通過一個氧的入口,把氧引入至上述增濃空間中的水里,并回收氧增濃的水。本發(fā)明還包括一種需氧的方法和一種治療方法,這種需氧的方法是在作為反應(yīng)介質(zhì)的氧增濃的水中進行化學(xué)或微生物反應(yīng),而這種治療方法是用含有作為溶劑的氧增濃的液體的一種試劑來對身體進行治療。本發(fā)明還涉及一種用于加濃水中的氧的裝置,這種裝置具有一個水入口、一個含有一個氧入口以及一個或多個湍流混合器的密封增濃空間,以及一個用于充氧水的出口。
文檔編號C02F1/74GK1219158SQ96192783
公開日1999年6月9日 申請日期1996年1月24日 優(yōu)先權(quán)日1996年1月24日
發(fā)明者D·L·泰勒, F·阿布拉莫夫 申請人:生活國際產(chǎn)品有限公司