由於工業廢水成分的多樣性（xìng），往往（wǎng）需要通過幾（jǐ）種方法組成（chéng）的處理係統才能達到所需的排放標準。汙水處理按采用的方法手段分類，可分為物理法、化學法、物理化學法和生物法4種。生物（wù）法是利用廢水中的微生物的代謝作用分解水中可降解的有機物的一（yī）種方法，因為具有處理量大，投資（zī）省（shěng），經濟可靠的特點，它是當前較為普遍的一種水處理方法。
 
　　1 曝氣器在汙水處理中的應用
 
　　生物處理法根據參與作用的微生物（wù）的（de）需氧情況，可分為好（hǎo）氧法和厭氧（yǎng）法兩大類。
 
　　一般情況（kuàng），好氧法比較適用於較低濃度（dù）汙水（shuǐ），如乙烯廠汙水;而厭氧法較適用於處理汙泥和較高（gāo）濃（nóng）度（dù）的（de）汙水。
 
　　好氧生物處理法可分為活（huó）性汙泥法和生物膜法兩（liǎng）大（dà）類。活性汙泥法是（shì）水體自淨的（de）人（rén）工強化方法，是一種依靠活性汙泥工作主體的去除汙水中有機物的方法。存在於（yú）活性汙泥中的好氧微生物必須在有氧氣（qì）存在的條件下才能起（qǐ）作用。在汙（wū）水處理生化係統的曝氣池中（zhōng），充氧效率與好氧微生物生長量成正相關性。溶解氧的供給量要根據（jù）好氧微生物的數量（liàng）、生理特性、基質性質及濃度來綜合（hé）考慮。這樣，活性汙泥才能處在*佳的降解有機物的狀（zhuàng）態。
 
　　根（gēn）據試驗表明，曝氣池中溶（róng）解氧維持在3～4mg/L為宜，若供氧不足，活性汙泥性能差，導致廢水處理效果下降。為保證有充足的供氧，必須依靠一種設備來完成，例如曝氣器。
 
　　2 曝氣原理（lǐ）
 
　　曝氣是（shì）使空氣（qì）與水強烈接觸的（de）一種手段，其目的在於將空氣中的氧溶解於水中，或者將水中不（bú）需要的氣體和揮（huī）發性物質放逐到空氣中。換言之，它是促進氣體與（yǔ）液體之（zhī）間物質交換的一種手段（duàn）。它還有其他一些重要作用，如混合和攪（jiǎo）拌。空氣中的氧（yǎng）通過曝氣（qì）傳遞到（dào）水中，氧由氣相向液相進行傳質轉移，這種傳質擴散的理論，目前應用較多的（de）是劉易斯和惠特曼提出的雙膜理論。
 
　　雙膜理論認為，在“氣水”界麵上存在著氣膜和液膜，氣膜外和液膜外有空氣和（hé）液體流動，屬紊流狀態;氣膜和液膜間屬層流狀態，不存在對流，在一定條件下會出（chū）現氣壓梯度和濃度梯度。如果液膜中氧的濃度低於水中氧的（de）飽和濃（nóng）度，空氣中（zhōng）的（de）氧繼（jì）續向內擴散透過液（yè）膜進入水（shuǐ）體，因而液膜（mó）和（hé）氣膜將成為氧傳遞的障礙，這就是雙膜理論。
 
　　顯然，克服液膜（mó）障礙*有效的方法是快速（sù）變換“氣液（yè）”界麵。曝氣攪拌正是（shì）如此，具體的做法就是：減少氣泡的大小，增加氣泡的數量，提（tí）高液體的紊流（liú）程度，加大曝氣器的安裝深（shēn）度，延長氣泡與（yǔ）液體的接觸時間。曝氣設備正是基於這種做法而在汙水處理中被廣泛采用的。
 
　　3 曝氣類型與曝氣器的功能
 
　　曝氣類型大體分為兩類（lèi）：一類是鼓風曝氣，一類是機械曝氣。鼓風曝氣是采（cǎi）用曝氣器擴散板或擴（kuò）散管在（zài）水中引入氣泡的曝氣方式。一般乙烯廠的汙水處理多采用這種方式。機械（xiè）曝氣是指利用葉輪等器械引入氣泡的曝氣方式。
 
　　所有（yǒu）的曝氣設備（bèi），都應該滿足下列（liè）3種功能：
 
　　產生並維持有效的氣水接觸，並且在生物氧化作用不斷（duàn）消耗氧（yǎng）氣的情況下保持水中一定的溶解氧濃度（dù）;
 
　　在曝氣區內產生足夠的混合作用和水的環流動;
 
　　維持液體的足夠速（sù）度，以使水中的生物固體處於（yú）懸浮狀態。
 
　　鼓風曝氣設備
 
　　鼓風曝氣（qì）係統由鼓風機（jī）、曝氣器和（hé）一（yī）係（xì）列連通的管（guǎn）線組成。鼓風機將空氣通過一係列管（guǎn）道輸送到安裝在池底部的曝氣器，通過曝氣器，使空氣形成不同尺寸的氣泡。氣泡在曝氣器出口形成，尺寸則取決於空氣擴散裝置的形式，氣泡經過上升和隨水環流動，*後在液（yè）麵處破裂，這一過程（chéng）產生氧向汙水中轉移的作（zuò）用。鼓風係統的曝氣器主要分為微氣泡、中氣泡、大氣泡、水力剪切、水力衝擊及空氣升液等（děng）類型。
 
　　鼓風曝氣設備的主要技術性能指標有：動力效率（lǜ）(Ep)，即每消耗1kW電能轉移到混合液中的氧量;氧的利用效率（lǜ）(EA)，即通過鼓風曝氣轉移到混合液的氧量，占總供氧量的（de）百（bǎi）分比(%)。
 
　　微氣泡曝氣器
 
　　微氣泡（pào）曝氣器（qì）也稱微孔曝氣器，采用多孔性材料如陶粒、粗瓷等摻以適（shì）當的如酚醛樹脂一類的粘劑，在（zài）高溫下燒結成為擴散板、擴散管和擴散罩的形式。按照安裝的型式，可分為（wéi）提升（shēng）式微孔曝氣器及固定式微（wēi）孔曝氣器。
 
　　提升式微孔曝氣器主要由微孔曝氣（qì）管、活動搖臂、提升機等3部分組成：微孔曝氣管即由微孔管、前蓋、後蓋及連接螺栓組（zǔ）成;活動搖臂是可提（tí）升的配管，微孔曝氣管（guǎn）安裝於支氣管上，成柵條（tiáo）狀，底座固定在（zài）池壁上，活動立管伸入池（chí）中，支管落在池底部，並支架支撐在池底部;曝（pù）氣器提升機，為活（huó）動式電動卷揚機，起吊小車可隨意移動，將搖臂提起。
 
　　其工作原理是：空氣從微氣泡曝氣管後蓋的通氣孔進入曝氣管，曝氣管的管壁上密布者許多細小的孔（kǒng）隙，管內空氣在壓力差的作用下，從管壁的孔隙中擴（kuò）散（sàn）出來，在汙水形成（chéng）許許多多微（wēi）小的氣泡，並造成水的紊流，從而達到（dào）了將空氣中（zhōng）的氧溶入水中的（de）目的。
 
　　微孔曝氣管的形（xíng）式有很多，目前較為常用的有兩種：
 
　　一種是由粗瓷或剛玉等燒（shāo）結而成的普（pǔ）通曝氣管，這種管壁在燒結過程中產生許多極微小的孔隙，它的主要特點是能產生微小的氣泡，氣泡直徑約0.1～0.2mm，氣、液（yè）接觸麵積大，氧利用率高，一般可達到20～25%;其缺點是氣壓損（sǔn）失較大，易堵塞，送入的空氣需經過濾處理，易損壞，一旦損（sǔn）壞，氧利用率就（jiù）開始快速下降。
 
　　另一種是管式膜片微孔曝氣管。這種（zhǒng）曝氣管的安裝方式與前一種基本一樣（yàng），但其自身的結構（gòu）卻有很大的區別，它是由一個用ABS或UPVC製成的（de）管子作為布（bù）氣管，管壁上開有通風孔（kǒng），布氣管（guǎn）外周覆蓋著合成橡膠製（zhì）成的膜片，膜片被金屬卡子（zǐ）固定（dìng）在管（guǎn）子上。在合成橡膠膜片上用激光等方法打出均勻（yún）分布的孔眼。
 
　　曝氣時，空（kōng）氣通過管壁上的通氣孔進入膜片與管壁之間，在壓縮空氣的作用下，使膜片微微鼓起（qǐ），孔眼張開，達到布氣擴散的目的。停止（zhǐ）供（gòng）氣，氣壓消失後，膜片本身在彈性作用下使孔眼自動閉合，由於水壓的作用，膜片壓實在管壁上。因此，汙水不會倒流而堵塞孔眼。但由於這種（zhǒng）膜片（piàn）的開孔直徑直接影響到氧的利用率，因此，開孔直徑應適當。開（kāi）孔直徑過大，氧的利用（yòng）率較低（dī），開孔直徑過小（xiǎo），氧（yǎng）利用率高，但阻力增大。橡膠（jiāo）膜片應選用耐老化，高強（qiáng）度膠質，以免膜片出現撕裂，造成曝氣器損壞。
 
　　動態曝氣器
 
　　動態曝氣（qì）器是一種新（xīn）型的曝氣器（qì），屬於固定安裝式（shì）的微氣泡曝氣（qì）器，它由圓罩、旋（xuán）混筒、旋混圈、套（tào）接頭抱箍和配氣管（guǎn）組成。
 
　　動態曝氣器（qì）采用了“大孔排氣泡布氣（qì）”技術，將引入曝氣器內的空氣分別進行正（zhèng）旋和反旋導流，正旋導流（liú）為順時針方向（xiàng），反旋導流為逆時針方向，由兩個不同方向旋流作用下，在套筒旋混筒內（nèi）形成一個瞬（shùn）間連續局部反應的氣液強化旋混區。由旋（xuán）混旋流作用所產生的大量氣（qì）泡（pào），再（zài）經圓罩阻擋擴（kuò）散作用之後，均勻密布的向上產生氣泡。
 
　　總的來說，動態曝氣器（qì）是由大孔雙向旋混、套筒強（qiáng）化（huà）旋混和圓罩阻（zǔ）擋擴散等各種結構作用，使氣相在液相（xiàng）中碰撞、剪切和分割，從而形成混合性擴散。由於動（dòng）態曝氣器采用了大孔排（pái）氣，即使停風停壓後，汙水倒流進曝氣器和配氣（qì）管中，也不會（huì）造成排氣孔堵塞，從而從根（gēn）本上解決了（le）曝氣器堵塞的問題，可長期保持氧利用率（lǜ）不發生變化（huà）。但由於產（chǎn）生氣（qì）泡的直徑較大，氧利用率相對微孔曝氣器要低，一般在15～19%之間。與動態曝氣器（qì）的結構和性能類似的還有旋混曝氣器。
 
　　搖臂微孔曝氣器與動態曝氣器的對比
 
　　除了上麵所講的氣泡直徑、氧利用率、是否易堵塞等不同之處外，兩（liǎng）者還有以下幾個（gè）不同點（diǎn）：
 
　　1安裝方式
 
　　搖臂微孔曝氣器為可活動式安裝，當曝氣器需要更換或檢修時，可（kě）用提升（shēng）機將曝氣器從水中出來（lái），在池麵（miàn）進行施工檢修，不影響同池其他曝氣器的工作，不需要停池淨水，檢修成本低，工作（zuò）量少。
 
　　動態曝氣器為固定式安裝，一經安裝完成後，便不可以移動，如果某間曝氣池需要檢修，就必須停止該池的運行（háng），並（bìng）且將池內的汙水和淤泥等雜物清除後，方（fāng）可施工，檢修成本較高。
 
　　2耐用性
 
　　搖臂式（shì）微孔曝氣器的失效形式主要有以下3種：鋼製布（bù）氣管生鏽後產生氧化鐵以及汙水和空氣中的雜物會造成曝氣（qì）管內堵，曝氣管內氣流分布不均勻，使（shǐ）曝氣管抖動，而產生疲勞損壞;曝氣管安裝在（zài）管接頭上，在曝氣管抖動和汙水腐蝕的雙（shuāng）重作用（yòng）下，管接頭易從根部折斷（duàn），汙水的腐蝕還會造成布氣管壁減薄穿孔;水下搖臂活動關節長期（qī）浸泡在水中，可能會因（yīn）為（wéi）生（shēng）鏽等原因而無（wú）法（fǎ）轉（zhuǎn）動（dòng），從而使得曝氣器不（bú）能（néng）正常提升到（dào）水麵。以（yǐ）上3種失效形式（shì），經過近年來的新技術的應用，已經得到很大的改善，使得（dé）曝氣器的使用壽命可達5年左右。
 
　　動態曝氣器的失效形（xíng）式則有：由於疲勞或腐蝕（shí）等原因，曝氣頭各部件(如圓罩、旋混筒、旋混圈等)之間的連接件（jiàn）斷裂或鬆脫，而造成曝氣頭（tóu）解體或脫落;配（pèi）氣管斷裂;配氣管一般采用UPVC等（děng）非金屬管材，管子與（yǔ）管子，管子與管件多用膠水粘連，一旦粘接不牢，容易從粘連處脫落和漏氣。這3種失（shī）效形式一般可以通過合理選型，正確選材（cái），嚴把質量關等方法來避免。因此，這（zhè）種曝氣器的（de）使（shǐ）用壽命（mìng）較長，可達8～10年。
 
　　3實際應用
 
　　搖臂式微孔曝（pù）氣（qì）器因（yīn）為有氧利用率高、檢修方便等優點，較多應用在生產負荷（hé）較重、汙水水（shuǐ）質較惡劣的一級生化係（xì）統;固定式動態曝（pù）氣器則因為有氧利用率稍低但可以長期保持，檢（jiǎn）修困難但使用（yòng）壽命長的特點，一般應用在生產負荷較低，汙水水質較好的二級生化係統。
 
　　曝氣器的種類非常多（duō），經過不斷的更（gèng）新和發展，其結構和性能（néng）更是有著日新月異的變化。本文介紹的隻是其中極少的（de）幾（jǐ）種，所作的（de）論述也隻是根據本地（dì）區的有限幾家汙水處理場的情況而作，一些看法帶有很大（dà）的片麵性和局限性。
 
　　而曝氣器的（de）選用依據各有側重，主要考慮下列因素：
 
　　空氣擴（kuò）散裝置應具有較高的氧利用率和動力效率，具有較好的節能效果;
 
　　不易堵塞，出現故（gù）障易排除，便（biàn）於維護管理;
 
　　構造簡單，便於（yú）安（ān）裝，工程造價及裝置本身成本都較低。
 
　　此外，還應考慮汙（wū）水的水質（zhì），地區條（tiáo）件以及曝（pù）氣池型、水深等。