由於工業廢水成分的多樣性，往往需要通過幾種（zhǒng）方法組成（chéng）的（de）處理（lǐ）係統才能（néng）達到所需的排放標（biāo）準（zhǔn）。汙水處理按采用的方法手段分類，可分為（wéi）物理法、化學法（fǎ）、物（wù）理（lǐ）化學法和生物法4種。生物法是利用廢水（shuǐ）中（zhōng）的微生（shēng）物的（de）代謝作（zuò）用分解水中可降（jiàng）解的有（yǒu）機物的一種方法，因為具有處理量大，投資省，經濟（jì）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（cān）與作用的微生（shēng）物的需氧情況，可分為好氧法和厭氧法兩（liǎng）大類。
 
　　一般情（qíng）況，好氧法比較適用（yòng）於較低濃度汙（wū）水，如乙烯廠（chǎng）汙水;而厭氧法較適（shì）用於處理汙泥和較高濃度的汙水。
 
　　好氧生物處理法可分為（wéi）活性汙（wū）泥法（fǎ）和生物膜法兩（liǎng）大類。活性汙泥法是水體自淨的人工強化方法，是一種依靠活性汙泥工作主體（tǐ）的去除汙水中有機物的方法。存在於活性汙泥中的好氧（yǎng）微（wēi）生（shēng）物必須在有氧氣存在的條件下才能起作用。在汙水處理生化係統的曝氣（qì）池中，充（chōng）氧效率與好氧微生物生長量成（chéng）正相關性。溶解（jiě）氧的供給量要（yào）根據（jù）好氧微生物的數量、生理特性、基質性質及濃度（dù）來綜合考慮。這樣，活性汙泥才能處在*佳的降解有機物的狀態（tài）。
 
　　根（gēn）據試驗表明，曝氣池中溶解氧維（wéi）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（lǐ）效果下降。為保證有充（chōng）足（zú）的供氧，必須依（yī）靠一種設備來（lái）完成，例如曝氣（qì）器（qì）。
 
　　2 曝氣原理
 
　　曝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，或者將水中不需要的氣體（tǐ）和揮發性物質放逐到空氣中。換言之，它是促進氣體與液體之（zhī）間物質交換（huàn）的一種手段。它還有其他一些重要作用，如混合和攪拌。空氣中（zhōng）的氧通過曝氣（qì）傳遞到水中，氧由氣相向液相進行傳質轉移，這種傳質擴散的理（lǐ）論，目前應用較多的是劉易斯和惠特曼提出的雙膜理論。
 
　　雙膜理（lǐ）論（lùn）認為，在“氣水”界麵上存在著（zhe）氣膜和液膜，氣膜外和液膜外有空氣（qì）和液體流（liú）動，屬紊流狀態;氣膜和液膜間屬（shǔ）層流狀態，不存在（zài）對流，在一定條件下會出現氣壓（yā）梯度和濃度梯度。如（rú）果液（yè）膜中氧的濃度低於水（shuǐ）中（zhōng）氧的飽和濃度，空氣中的（de）氧繼續向內擴散透過液膜進入水體，因（yīn）而液膜和氣（qì）膜（mó）將成為氧傳遞的（de）障礙，這就是雙膜（mó）理論（lùn）。
 
　　顯（xiǎn）然，克服（fú）液膜障礙*有效的方法是快速（sù）變換“氣液”界麵。曝氣攪拌正是如此，具（jù）體的做法就是：減少氣（qì）泡的大小，增加氣泡的數量，提高（gāo）液體的紊流程度，加大曝氣器的安（ān）裝深度（dù），延長氣泡與液體的接觸時間。曝氣（qì）設備正是基於這種做法而在汙（wū）水處理中被廣泛采用（yòng）的。
 
　　3 曝氣類型與曝氣器的功能
 
　　曝氣類型大體分（fèn）為兩類：一類是鼓風（fēng）曝氣，一類是機械曝氣。鼓風曝氣是采用曝氣器擴散板或擴散（sàn）管在水中引入氣泡的曝氣方式。一般（bān）乙（yǐ）烯廠的汙水（shuǐ）處理（lǐ）多采用這種方式。機械曝氣是指利用（yòng）葉輪等器械引入氣泡的曝氣方式。
 
　　所有的曝氣設備，都應（yīng）該（gāi）滿（mǎn）足下（xià）列（liè）3種功能：
 
　　產生並維持有效的氣水接觸，並且（qiě）在生物氧化作用不斷消耗氧（yǎng）氣的情況下（xià）保持水中一定的溶解氧濃度;
 
　　在曝氣區內產生足夠的混合作用和水的環流動;
 
　　維持（chí）液體的足夠速度，以使水中（zhōng）的生物固體（tǐ）處於懸浮狀態。
 
　　鼓（gǔ）風曝氣設備
 
　　鼓風曝氣係統（tǒng）由鼓風機、曝氣器和一係列連通的管線組成。鼓風機將空（kōng）氣通過一係列管道輸送到安裝在池（chí）底部的曝氣器，通過曝氣器，使空氣形成不同（tóng）尺（chǐ）寸的氣泡。氣泡在曝氣器出口形成，尺寸則取決於空氣（qì）擴散裝置的形式（shì），氣泡經過（guò）上升（shēng）和（hé）隨水環流動，*後在液麵處破裂，這一過程產生氧向汙水中轉移的作用。鼓風係統的曝（pù）氣器主要分為微氣泡、中氣泡、大氣泡、水（shuǐ）力剪切、水力衝擊及空氣升液等類型。
 
　　鼓風曝（pù）氣（qì）設（shè）備（bèi）的主要技（jì）術性能指標有：動力效率(Ep)，即（jí）每消耗1kW電能轉移到混合液中的氧量;氧的利用效率(EA)，即通（tōng）過鼓風曝氣轉移到混合（hé）液的氧量，占總（zǒng）供氧量的百分比(%)。
 
　　微氣（qì）泡曝氣器
 
　　微氣泡曝氣（qì）器也稱微孔曝氣器，采（cǎi）用多孔性材料如陶粒、粗瓷等摻以適當的如酚醛樹脂一類的粘劑，在高溫（wēn）下燒結成為擴散板、擴（kuò）散管和（hé）擴散罩的形式。按照安裝的型式，可分為提（tí）升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（kǒng）曝氣管（guǎn）、活動（dòng）搖臂、提升機等3部分組成：微孔曝氣（qì）管即由微孔管、前蓋、後（hòu）蓋及連接螺栓（shuān）組成;活動搖（yáo）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，支（zhī）管（guǎn）落在池底部，並（bìng）支架支撐在池底部;曝氣器提升（shēng）機，為活動（dòng）式電動卷揚機，起吊小車可隨意移動，將搖（yáo）臂提起。
 
　　其工作原理是：空（kōng）氣（qì）從（cóng）微（wēi）氣泡曝氣管後蓋的通（tōng）氣孔（kǒng）進入（rù）曝氣（qì）管，曝氣管的管壁上密布者許多細小的孔隙，管內（nèi）空氣在壓力差的作用下（xià），從管壁的孔隙（xì）中擴散出來，在汙水形成許許多多微小（xiǎo）的氣（qì）泡，並造成水的紊流，從而達（dá）到（dào）了將空氣中的氧溶入水中的目（mù）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（yóu）粗瓷或剛（gāng）玉等燒結而成的普通曝氣（qì）管，這種管壁在（zài）燒結過程中產生許多極微小的孔隙，它的主要特點是（shì）能產生微小的（de）氣泡，氣泡直徑約0.1～0.2mm，氣、液接觸麵積大，氧利用率高，一（yī）般可達到20～25%;其缺點（diǎn）是氣壓（yā）損失較大，易堵塞，送入的空氣需經過濾處理，易損壞，一旦損壞（huài），氧利用率就開始快速下降。
 
　　另一種是管式（shì）膜片（piàn）微孔曝氣管。這（zhè）種曝氣管的安裝（zhuāng）方（fāng）式與前一種（zhǒng）基本一樣（yàng），但其自身的結構卻有很大的區別，它（tā）是由一個用ABS或UPVC製成的管子作為布氣管，管壁上開有（yǒu）通風孔，布氣管外周覆蓋著合成橡膠製成的膜片，膜片被金屬卡子固定在管子上。在合成橡（xiàng）膠膜片上用激光等方法打出均勻分布的孔眼。
 
　　曝氣時（shí），空氣通過管壁上的通氣孔（kǒng）進入（rù）膜（mó）片與管壁之間，在壓縮空氣的作用下，使膜片微（wēi）微（wēi）鼓起，孔眼張開，達到布氣擴散的目的。停止供氣，氣壓（yā）消失後，膜片本（běn）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（shuǐ）不會倒流（liú）而（ér）堵塞孔眼。但由於這種膜片的（de）開（kāi）孔直徑直接影響到氧的利用率，因此，開孔直徑應（yīng）適當。開孔直徑過大，氧（yǎng）的利用率較低，開（kāi）孔直徑過小，氧利用（yòng）率（lǜ）高，但阻力增（zēng）大。橡膠膜片應選用耐老化（huà），高強度膠質（zhì），以免膜片出現撕裂，造成曝氣器損壞。
 
　　動態曝氣器
 
　　動態曝氣器是一（yī）種新型的曝氣器，屬於固定安裝式的微氣泡曝氣器，它由圓罩、旋混（hún）筒、旋混圈、套接（jiē）頭抱箍和配氣管組成。
 
　　動態曝氣器采用了“大孔排氣泡布氣”技術，將引入曝氣器內的空（kōng）氣分別進行正旋和反旋導（dǎo）流，正（zhèng）旋導流為順時針方向，反旋導流為逆時針方向，由兩個不同方向（xiàng）旋流作用下（xià），在套筒（tǒng）旋混（hún）筒內形成一個瞬間連續局部反應的氣液強化（huà）旋（xuán）混區（qū）。由旋混旋流（liú）作用（yòng）所產生的大量氣（qì）泡，再經圓罩阻擋擴散作用之後，均勻密布的向上產生氣（qì）泡（pào）。
 
　　總的來說，動態曝（pù）氣器是由大孔雙向旋混、套筒強化旋混和圓罩阻擋擴散等（děng）各種結構作用，使氣相在液相中碰撞、剪切和分割，從而形成混合性擴散。由於動態曝氣器采用了大孔排氣，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（chéng）排氣孔堵塞，從而從根本上解決了曝氣（qì）器（qì）堵塞的問題，可（kě）長（zhǎng）期保持氧利用（yòng）率（lǜ）不（bú）發生變化。但由於產生氣（qì）泡的（de）直徑較大，氧利用率相對微孔曝氣器要低，一般在15～19%之間。與動態曝氣器的結構和性能類似的還有旋混曝氣器。
 
　　搖臂微孔（kǒng）曝氣器與動態曝氣器（qì）的對比
 
　　除了（le）上麵所講的氣泡直徑（jìng）、氧（yǎng）利用率、是否易堵塞等不同之處外，兩者還有以下幾個不同（tóng）點：
 
　　1安裝方式
 
　　搖臂微孔曝（pù）氣器為可活動式安裝，當曝（pù）氣器需要更（gèng）換或檢修時，可用提升機（jī）將曝氣器從水中出來，在池麵進行施（shī）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（chí）的運行，並且將池內的汙水和（hé）淤泥等雜物清除後，方可施工，檢修成（chéng）本較（jiào）高。
 
　　2耐用性
 
　　搖臂式微孔（kǒng）曝氣器的（de）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管（guǎn）內堵，曝氣管內氣流分布不均勻（yún），使曝氣管抖動，而產生疲勞損壞;曝氣（qì）管（guǎn）安裝在管（guǎn）接頭上，在曝氣管抖動和汙水腐（fǔ）蝕的雙重作用下，管（guǎn）接頭易從根部折斷，汙（wū）水的腐蝕還會造成布氣管壁減薄穿（chuān）孔（kǒng）;水下搖臂活動關節長期浸泡在水中，可能會因為生（shēng）鏽等原（yuán）因而（ér）無法（fǎ）轉動，從（cóng）而使得曝氣器不能（néng）正常提升到水麵。以上3種失效（xiào）形式，經過近年來的新（xīn）技術的應用，已經得到很大的改善，使得曝氣器（qì）的使用壽命可達5年左右。
 
　　動態曝氣器的失效形式則（zé）有：由於疲勞或腐蝕等原因，曝氣頭各（gè）部件(如圓罩、旋混筒、旋混圈等)之間的連接件（jiàn）斷裂或鬆脫，而造成曝氣頭解體或脫落;配氣管斷裂（liè）;配氣管一般（bān）采用UPVC等非金屬管材，管（guǎn）子與管子，管子與管件多用膠水粘連，一（yī）旦（dàn）粘接不牢，容易從粘連處脫落和漏氣。這3種失效形式一般（bān）可以通過合理選型，正確選材，嚴把質量關等方（fāng）法來避（bì）免。因此，這種曝氣器（qì）的使用壽命較長，可達（dá）8～10年。
 
　　3實際應用
 
　　搖（yáo）臂（bì）式微孔曝氣器因為（wéi）有氧利用率高、檢修方便等優（yōu）點，較多應用在生產負（fù）荷較重、汙水水質較（jiào）惡（è）劣的一級生化係統;固定式動態曝氣器則因為有氧利用率稍低但可以長（zhǎng）期保持，檢修困難但（dàn）使用壽命長的特點，一般應用在生產負荷較低，汙水水質（zhì）較好的二級生化係（xì）統。
 
　　曝氣器的種（zhǒng）類非常多，經過不斷的更新和發展，其結構和性能更（gèng）是有著（zhe）日新月異的變化。本（běn）文介紹的隻是其中極少的幾種，所作的論述也隻是根據本（běn）地區（qū）的有限幾家（jiā）汙水處理（lǐ）場的情況而作，一些看法帶有（yǒu）很大的片麵性和局限性（xìng）。
 
　　而曝氣器的選用依據各有側重，主要考慮下列因素：
 
　　空氣擴散裝置應（yīng）具有較高的氧利用率和動力效率，具有較好的（de）節能效果;
 
　　不易（yì）堵塞，出現故障易排除，便於維護管理（lǐ）;
 
　　構造簡單，便於安裝，工程造價及裝置本身成本都較低。
 
　　此外，還應考慮汙水的水質，地區條件以及曝氣池型、水深等。