由於（yú）工業廢水成分的多樣性，往往需要通過（guò）幾種方法組成的處（chù）理係統才能（néng）達到所需（xū）的排放標準。汙水處理按采用（yòng）的方法手段分類，可分為物理（lǐ）法、化學（xué）法、物理化學法和生物法（fǎ）4種。生物法是利（lì）用廢水中的微生（shēng）物的代謝作用分（fèn）解水中可降解的有機物的一種方（fāng）法，因為具有處理量大，投（tóu）資省，經濟可靠的特點，它是當（dāng）前較為普遍（biàn）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（yǔ）作（zuò）用的微生物的需氧（yǎng）情況，可分為好氧法和厭氧法兩大類。
 
　　一般情況，好氧法比較適用於較低濃度汙水，如乙烯廠汙水;而厭氧法（fǎ）較適用於處理汙泥和較高濃度的汙水。
 
　　好氧生物處（chù）理法可分為活性汙泥法和生物膜法兩大類。活性（xìng）汙泥法是水體自淨的人工（gōng）強化方法，是一種（zhǒng）依靠活性汙泥工作主體的去除汙水中有機物的方法。存在於活性汙泥中的好氧微生物必須在有（yǒu）氧氣存在的條（tiáo）件下才能起作用。在汙水處（chù）理生化係統的曝氣池中，充氧效率（lǜ）與（yǔ）好氧微生物生長量成正相關性。溶解氧的供給量要根據好氧微生物的數量、生理特性、基質性質及濃度來綜合考慮（lǜ）。這樣，活性汙泥才能處（chù）在*佳的降解有機物的狀態。
 
　　根據試驗表明，曝（pù）氣池中溶（róng）解氧維持在3～4mg/L為宜，若供氧不足（zú），活性汙泥性能差，導致廢水處理效果（guǒ）下降。為保證有（yǒu）充足（zú）的供氧，必須依靠一種設備來完成，例如（rú）曝氣器。
 
　　2 曝氣原理
 
　　曝（pù）氣是使空氣與水強烈接觸的一種手段，其目的在於將空氣中的氧溶解於水中，或者將水中不需要（yào）的氣體和揮發性物質放逐到空氣中（zhōng）。換言之，它是促進氣體與液體之間物質交換的一種手段。它還有其他一些（xiē）重要作用（yòng），如混合和（hé）攪拌。空氣中的氧通過曝氣傳遞到水中，氧由氣相向（xiàng）液相進行傳質轉移，這種（zhǒng）傳質擴散的理論，目前應用較多的是劉易斯和惠特曼（màn）提出（chū）的（de）雙膜理（lǐ）論。
 
　　雙膜理論認為，在“氣水”界麵上存在著（zhe）氣膜（mó）和液膜，氣膜外和液膜外（wài）有空氣和液體（tǐ）流動，屬紊流狀態;氣膜和液膜間屬層流狀態，不存在對流，在一定條件下會出現氣壓梯度和濃度梯（tī）度。如果液膜中氧的濃度低於水中氧的飽和濃度，空氣中的氧繼續（xù）向內擴散透過（guò）液膜進入水體，因而液膜和氣膜將成為氧傳遞的障礙，這就（jiù）是雙（shuāng）膜理論。
 
　　顯然，克服液膜障礙*有效的方（fāng）法是快速變換“氣液”界麵。曝氣攪拌正是如此，具體（tǐ）的做法就是（shì）：減少氣泡的（de）大小，增（zēng）加氣泡的（de）數量，提高液體的紊流程度，加（jiā）大曝氣器的安裝深度，延長氣泡與液體的接觸時間。曝氣設備正是（shì）基於（yú）這種做法而在汙水處理中被廣泛（fàn）采用（yòng）的。
 
　　3 曝氣類型與曝氣器的功能（néng）
 
　　曝氣類型大體分為兩類：一類是鼓風曝氣，一類是機械曝氣。鼓風曝氣是（shì）采用曝氣器擴散板（bǎn）或擴散管在水中引入氣泡的曝氣方式。一般乙烯廠的汙水（shuǐ）處理多采用這種方式。機械曝氣是指利用葉輪等器械引入（rù）氣泡的曝氣方式。
 
　　所有的曝氣設備，都應該滿足下列3種功能：
 
　　產生並維持有效的氣水接觸，並且在生物氧化（huà）作用不（bú）斷消（xiāo）耗氧氣的情況下保持水中（zhōng）一定的溶解氧濃度;
 
　　在（zài）曝氣區內產生足夠的混合作用和水（shuǐ）的（de）環流動;
 
　　維持液（yè）體的足夠速度，以使水（shuǐ）中的生物固體處於懸浮狀態。
 
　　鼓風曝氣（qì）設備
 
　　鼓風曝（pù）氣係統由鼓風機、曝氣器和一係列連（lián）通的管線組成。鼓風（fēng）機將空氣通過一係列管道輸送（sòng）到安（ān）裝（zhuāng）在池底部的曝氣器，通過（guò）曝氣器，使空氣形成不同尺（chǐ）寸的氣泡。氣泡在曝氣器出口形成，尺寸則取決於空氣擴（kuò）散裝（zhuāng）置的形式，氣泡（pào）經過上升（shēng）和隨水環流動，*後在液麵（miàn）處破裂，這一過程產生氧向汙水中轉移的作用。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（chōng）擊及空氣升液等類型。
 
　　鼓風曝氣設備的主（zhǔ）要技術性能指標有：動力效率(Ep)，即每消耗1kW電能轉移（yí）到混（hún）合液中的氧量;氧的（de）利用效率(EA)，即通過（guò）鼓風曝氣轉移（yí）到混合液的氧量，占總供氧量的百分比(%)。
 
　　微氣泡（pào）曝氣器
 
　　微氣泡曝氣器也稱微孔曝（pù）氣器，采用多孔性材料如陶粒、粗瓷等摻（chān）以適當的如酚醛樹脂（zhī）一類的粘劑，在高溫下燒結成為擴散（sàn）板、擴散管和擴散罩的形式。按照安裝的型式，可（kě）分為提升式微孔曝氣器（qì）及固定（dìng）式微孔曝氣器。
 
　　提升式微孔曝氣器（qì）主要由微（wēi）孔曝氣管、活動搖臂、提升機等3部分組成：微孔曝氣管即（jí）由微孔管、前蓋、後蓋及連接螺栓組成（chéng）;活動搖臂是可提升的配管，微孔曝氣管安裝於支氣管上，成柵條狀，底座固定在池壁上，活動立管伸入池中（zhōng），支管落在池底部，並支架支撐在池底部;曝氣器提升機，為（wéi）活動式電動卷揚機，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（qì）管後蓋的通氣孔進入曝氣管，曝氣（qì）管的管壁上密布者許（xǔ）多（duō）細小的孔隙，管內空氣在壓力差的作用（yòng）下，從管壁的孔隙中擴散出來，在汙水形成（chéng）許許多多微（wēi）小的氣泡，並造成水的紊流，從而達到了將空（kōng）氣中的氧溶入水（shuǐ）中的目的。
 
　　微孔曝氣管的形式有很多，目前較為常用的有兩種：
 
　　一種是由粗瓷或剛玉等燒結而成（chéng）的普通曝氣管，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（diǎn）是能產生微小的氣泡，氣泡直徑約0.1～0.2mm，氣、液接觸麵積大，氧利用率高，一般可達到（dào）20～25%;其缺點是氣壓損失較大（dà），易堵塞，送入的空氣需經過濾處理，易（yì）損（sǔn）壞，一旦損壞，氧利用率就開（kāi）始快速下降。
 
　　另（lìng）一種是管式（shì）膜片微孔曝氣管。這（zhè）種（zhǒng）曝氣（qì）管的安裝方式與前一種基本一樣，但其自身的結構卻有（yǒu）很大的區別（bié），它是由（yóu）一個用（yòng）ABS或UPVC製成的管子作為布氣管（guǎn），管壁（bì）上（shàng）開（kāi）有（yǒu）通風孔，布氣管外周覆蓋著合成橡膠製成的膜片，膜片被金屬（shǔ）卡子固定在管子上。在合成橡膠膜片上用激光等方法打出均（jun1）勻分布的孔眼。
 
　　曝氣時，空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（yòng）下，使膜片微微鼓起，孔眼張開，達到布氣擴散的目的。停止供氣，氣壓消失後（hòu），膜片本身在彈性作用（yòng）下使孔眼自動閉合，由於水壓的作用，膜片（piàn）壓實在管壁上。因此（cǐ），汙水不會倒（dǎo）流而堵塞孔眼。但由於這種膜片的開孔直徑直接影響到氧的利用率，因此，開孔直徑應適（shì）當。開孔直徑過（guò）大，氧的利用率較低，開孔直徑過小，氧利用率高（gāo），但阻（zǔ）力增大（dà）。橡膠膜片應選用耐老化，高強度膠質，以免膜片出現撕裂，造成曝氣器（qì）損壞。
 
　　動（dòng）態曝氣器
 
　　動態曝氣器是一種新型的曝氣器，屬於固（gù）定安裝式的微氣泡曝氣器（qì），它由圓罩、旋（xuán）混筒（tǒng）、旋混圈、套接頭抱箍和配氣管（guǎn）組成。
 
　　動態曝（pù）氣器采用了“大孔（kǒng）排氣泡布氣”技術，將引入曝氣器內的空氣分（fèn）別進行正旋和反旋導（dǎo）流，正旋導（dǎo）流（liú）為順時針方向，反旋導流（liú）為逆（nì）時針方向，由兩個不同方向旋（xuán）流作用下，在套筒旋混筒內形成一個瞬（shùn）間連續局部反應的氣液強化旋混區。由（yóu）旋混旋流作用所產生的大量氣泡，再經圓罩阻擋擴散作（zuò）用之後，均勻密布的向上產生氣泡。
 
　　總的（de）來說，動態曝（pù）氣器是由大孔雙向旋混、套筒強化（huà）旋混和圓罩阻擋擴散等各種結構作用，使（shǐ）氣相在液相中（zhōng）碰撞、剪切和（hé）分割，從而形成混合性擴散。由於動態曝氣器采（cǎi）用了大孔（kǒng）排氣，即使停風停壓後，汙水倒流進曝氣器和配氣管中，也不會造成排氣孔堵塞，從而從根本上解決了曝氣器堵塞的（de）問題，可長期保持氧利用率不發生變化。但由於產生氣泡的直徑（jìng）較大，氧利（lì）用率相對微（wēi）孔曝氣器要低（dī），一般在（zài）15～19%之間。與動態（tài）曝（pù）氣器的結構和性能類（lèi）似的還有旋混曝氣器。
 
　　搖臂（bì）微孔曝氣（qì）器與（yǔ）動態曝氣器的對比
 
　　除了上麵所講的氣泡直徑、氧利用率（lǜ）、是否易（yì）堵塞等不同之處外，兩者還（hái）有以下（xià）幾個不同點：
 
　　1安裝方式
 
　　搖臂（bì）微孔曝氣器為可活動式安裝，當曝氣器需要更換或檢修時，可用提升機將（jiāng）曝氣器從水中出來，在池麵（miàn）進行施工檢修，不（bú）影響同池其他曝氣器的工作，不需要停（tíng）池淨水，檢修成本低，工（gōng）作（zuò）量少。
 
　　動（dòng）態曝氣器為固（gù）定式安裝，一經安裝完成後，便（biàn）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），並且將池內的汙水和淤泥等雜物清除後，方可施工，檢修成本較高。
 
　　2耐用性
 
　　搖臂（bì）式微孔曝氣器的失效形式（shì）主（zhǔ）要有以下3種（zhǒng）：鋼製布氣管生鏽後產生氧化鐵以及汙（wū）水和空（kōng）氣中的雜物會（huì）造成曝氣管內堵，曝氣管內（nèi）氣流（liú）分布不均勻（yún），使曝氣管抖動，而產生疲勞損壞;曝氣管安（ān）裝在管（guǎn）接頭上，在曝（pù）氣管抖動和（hé）汙（wū）水腐蝕的（de）雙重作用下，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（huó）動關節長期浸泡在（zài）水中，可（kě）能會因為生鏽等原因而無法轉（zhuǎn）動，從而使得（dé）曝氣器不（bú）能正常提升到水麵。以上3種（zhǒng）失效形式，經過（guò）近年來的（de）新（xīn）技術的應用，已經（jīng）得到很大的改善，使得曝氣器（qì）的使用（yòng）壽命可達5年左右。
 
　　動態曝氣器的失效（xiào）形（xíng）式則有：由於（yú）疲勞或腐蝕等原因，曝氣頭各部件(如圓罩、旋混筒、旋混圈等（děng）)之間的連接件（jiàn）斷裂或鬆脫，而造成曝（pù）氣頭解體或脫落（luò）;配氣管斷裂;配氣管一般采用UPVC等非金屬管材，管子與管子，管子與管件多用膠水粘（zhān）連，一旦粘接不牢，容易從（cóng）粘連處脫落和漏氣。這（zhè）3種失效形式一般可以通過合（hé）理選型，正確選材，嚴（yán）把質量關等方法來避免。因此，這種曝氣器的使用壽命較（jiào）長，可達8～10年。
 
　　3實際應用
 
　　搖臂式微孔曝氣器因為有氧利用（yòng）率高、檢修方便等優（yōu）點，較多應用在（zài）生產負荷較重、汙水水質較惡劣的一級生化係（xì）統（tǒng）;固定（dìng）式（shì）動態曝氣器則（zé）因為有氧利用率稍低但可以長期保持，檢（jiǎn）修困難但使用壽命長的特（tè）點，一（yī）般應用在生產負荷較低，汙水水質較好的二級生化（huà）係統。
 
　　曝氣器的種類非常多，經過不斷的更新和發展，其結構和性能（néng）更是有著日新月異的變化。本文介紹的隻（zhī）是其中極少的幾種，所作的論述也隻是根據本地區的有限幾家汙（wū）水處理場的情況而作，一些看法帶有很大的片麵性和（hé）局限性。
 
　　而曝氣器的選（xuǎn）用依據各有側重，主要考慮下列因素（sù）：
 
　　空氣擴散裝置應具有較（jiào）高的氧利用率和動力效率（lǜ），具有較好的節能效果;
 
　　不易（yì）堵塞（sāi），出現故障易排除，便於維護管理;
 
　　構造簡單，便於安裝，工程造價及裝置（zhì）本身成本都較低。
 
　　此外，還應（yīng）考慮汙水的水質，地區條件以及曝氣池型（xíng）、水深等。