由於工業廢水成分的多樣性，往往（wǎng）需要通過幾種方法組成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（fǎ）手段分類，可分為物理法、化學法、物理化學（xué）法和生物法4種。生物法是利（lì）用廢水中的微生物的代謝作用分（fèn）解水（shuǐ）中可降解的有機物（wù）的一種方法，因為具有處理量大，投（tóu）資（zī）省（shěng），經（jīng）濟可靠的（de）特點，它是當前較為普遍的一種水處（chù）理方法。
 
　　1 曝氣器在汙水處理中的應用
 
　　生物處理（lǐ）法根據參（cān）與（yǔ）作用的微生物的需（xū）氧情況，可分為好（hǎo）氧法和厭氧法兩（liǎng）大類。
 
　　一般情況，好氧法比較適（shì）用於較低濃度汙水，如乙烯廠汙水;而厭氧法較適用於處理汙（wū）泥和較高濃度的汙水。
 
　　好（hǎo）氧生物處理法可分為活性汙泥法和生物膜法兩大類。活性汙泥法（fǎ）是水體自淨的人工強（qiáng）化方法，是一種依靠活性（xìng）汙泥工作主體的去除汙水中有機物的（de）方法。存在於活性汙泥中的（de）好氧微生物必須在有氧氣存在的（de）條件下才能起作用。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（chéng）正（zhèng）相關（guān）性。溶解氧的供（gòng）給（gěi）量（liàng）要（yào）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。這樣，活性汙泥才能處在*佳（jiā）的降解有機物的狀態。
 
　　根（gēn）據試（shì）驗表明，曝氣池中溶解氧維持在（zài）3～4mg/L為宜，若供氧不足，活（huó）性汙泥性能差，導致廢水處理效果下降。為保（bǎo）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
 
　　曝氣是使空（kōng）氣與水強（qiáng）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（shuǐ）中不需要的氣體和揮發性物質（zhì）放逐到空氣中。換言之，它是促進氣體與液體（tǐ）之間（jiān）物質交（jiāo）換的一種手段。它還有其他一些重要作（zuò）用，如混合和攪拌。空氣中的氧通過曝氣傳遞到水中，氧由氣相向液相進行（háng）傳質轉移，這種傳質擴散的理論，目前應用較多的是劉易斯和惠特曼提出的雙膜理論。
 
　　雙膜理論認為，在（zài）“氣水”界麵上存（cún）在著氣膜和液膜，氣膜外和液膜外有空氣和液體流動，屬紊流狀態;氣膜和液膜間屬層流（liú）狀（zhuàng）態，不存在（zài）對流，在一定條件下會出現氣壓梯度和濃度（dù）梯（tī）度（dù）。如果液（yè）膜（mó）中氧的濃（nóng）度低於水中氧的飽和濃度，空氣中的氧繼續向內擴散透過液膜進入水體，因而液膜和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（zhàng）礙*有效的方（fāng）法是（shì）快速變換“氣液”界麵。曝氣（qì）攪（jiǎo）拌正是如此，具體的（de）做法就是：減少氣泡的大小（xiǎo），增（zēng）加氣泡（pào）的數量，提高液體（tǐ）的紊流程度，加大曝氣器的安裝深度，延（yán）長氣（qì）泡與液體的接觸（chù）時間。曝氣設備正是基於這（zhè）種（zhǒng）做法而在汙水處理中被廣泛采用的。
 
　　3 曝氣類型與曝（pù）氣器的功能
 
　　曝氣類型大體分為兩類：一（yī）類是鼓風曝氣，一類是機械曝氣（qì）。鼓風曝（pù）氣（qì）是采用曝氣（qì）器擴散板或擴散管在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。機械曝氣是（shì）指利用葉輪等器械引入氣泡的曝（pù）氣方式。
 
　　所有的曝氣（qì）設備，都應該滿足下列3種功能：
 
　　產生並維持（chí）有效的氣水接觸，並且在生物（wù）氧（yǎng）化作用不斷消（xiāo）耗氧氣的情況下保持水中一定的溶解氧濃度;
 
　　在曝氣區內產（chǎn）生足夠的混合作用和水的環流動;
 
　　維持（chí）液體的足夠（gòu）速度，以使水中的生物固體（tǐ）處於懸浮狀態。
 
　　鼓風曝氣設備
 
　　鼓風曝氣係統由鼓風機、曝氣器和一係列連（lián）通的管線組成。鼓風機將空氣通過一係列管道（dào）輸（shū）送到（dào）安裝在池底部的曝（pù）氣器，通過（guò）曝氣器（qì），使空（kōng）氣形成不同尺寸的氣泡。氣泡在曝氣（qì）器出口形成，尺寸則取決於空氣擴散裝（zhuāng）置的形式，氣泡經過上升和隨水環（huán）流動，*後在液（yè）麵處破（pò）裂，這一過程產生氧（yǎng）向（xiàng）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、水力衝擊（jī）及空氣升液等類型。
 
　　鼓風曝氣設備的主要技術性能指標有：動力效率(Ep)，即每消（xiāo）耗1kW電能轉移到（dào）混合液（yè）中的氧量;氧（yǎng）的利用效率(EA)，即通過（guò）鼓風曝氣轉移到混合液的氧量，占（zhàn）總供氧量的百分比(%)。
 
　　微（wēi）氣泡曝氣（qì）器（qì）
 
　　微氣泡曝氣器也稱（chēng）微孔曝氣器，采用多孔性材料如陶（táo）粒、粗（cū）瓷等（děng）摻以適當的如酚醛樹脂一類（lèi）的（de）粘劑，在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（xíng）式，可分為提升式微孔曝氣器及（jí）固定式微孔曝氣器。
 
　　提升式微孔曝氣器主要由微孔曝氣管、活動搖（yáo）臂、提升（shēng）機等3部分組成：微孔曝氣管即由微孔管、前蓋、後蓋及連接螺栓組成;活動（dòng）搖臂是可提升的配（pèi）管，微（wēi）孔曝氣管安裝於支氣管上，成柵條狀，底座固定在池壁（bì）上，活動立管伸入池中（zhōng），支管落在池底部，並支架支撐在池（chí）底部;曝氣器提升機，為活動式電（diàn）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（gài）的（de）通氣孔進入（rù）曝氣管，曝氣管的（de）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，從管壁的孔隙中擴散出（chū）來，在汙水（shuǐ）形成許許多多（duō）微小的氣泡，並造成水的紊流，從而達到了將空氣中的氧溶（róng）入水中的目的。
 
　　微孔曝氣管的形式有很多，目前較為常（cháng）用的有兩種：
 
　　一（yī）種是由粗瓷或剛玉等燒結而成的（de）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，它的主要特點是（shì）能（néng）產生微小的氣泡，氣泡直徑約（yuē）0.1～0.2mm，氣、液接觸麵積大，氧利用率高（gāo），一般可達（dá）到20～25%;其缺（quē）點是氣壓損失（shī）較大，易堵塞，送入的空氣需經過濾處理，易損壞，一旦損壞，氧利用率就開始（shǐ）快速下（xià）降。
 
　　另一種是管式膜片微孔曝氣（qì）管。這種曝氣（qì）管的安裝方（fāng）式與（yǔ）前一種基本一樣，但其自身的結（jié）構卻（què）有很大的區別，它是由（yóu）一個用ABS或UPVC製成的管子作為布氣管，管壁上開有通風孔（kǒng），布氣管外周覆蓋（gài）著合成橡膠製成的膜片，膜（mó）片被金屬卡子固（gù）定在管子（zǐ）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，空氣通過（guò）管壁上（shàng）的通氣孔（kǒng）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，孔眼張開，達到布氣擴散的目的。停止供氣，氣壓消失後，膜片本身在彈性作用下使孔眼自動閉（bì）合，由於（yú）水壓的作用，膜片壓實在管（guǎn）壁上。因（yīn）此，汙水不會倒流而堵（dǔ）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，開孔直徑應適當。開孔直（zhí）徑過（guò）大，氧的利用（yòng）率較低，開孔（kǒng）直徑過小，氧（yǎng）利用率（lǜ）高，但阻力增大（dà）。橡膠膜片應選用耐老化，高強度（dù）膠質（zhì），以免膜片出現撕裂，造（zào）成曝（pù）氣器損壞。
 
　　動態曝氣器
 
　　動態曝氣（qì）器是一種新型的曝氣器，屬於固（gù）定安裝（zhuāng）式的（de）微氣泡曝氣器，它由圓罩、旋混筒、旋混圈、套接頭抱箍和配氣管組成。
 
　　動態曝氣器采用了“大孔排氣（qì）泡布氣”技術，將引入曝（pù）氣器內的空氣分別進行正（zhèng）旋和反旋導（dǎo）流，正旋導流為順時針方向，反旋導流為逆時針方向，由兩個不同方向旋流作用下，在套筒旋混筒（tǒng）內形成一個瞬間（jiān）連續局部反（fǎn）應的氣液強化旋混區。由旋混旋流（liú）作用所產生的（de）大量氣泡，再經圓罩阻擋擴散作用之後，均勻密布的向上產生氣泡。
 
　　總的來說，動態曝（pù）氣器是由大孔（kǒng）雙向旋混、套筒強化旋（xuán）混和圓罩阻擋擴散等各種結（jié）構作（zuò）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（yóu）於動態曝氣器采用（yòng）了大孔（kǒng）排氣，即使（shǐ）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（běn）上解決了曝（pù）氣器（qì）堵塞的問題，可長期保持氧利用率不發生變化。但由於產生（shēng）氣泡的直徑較大，氧利用率相對微孔曝氣器要低，一（yī）般在15～19%之間。與動態曝氣（qì）器的結構和性能類似（sì）的還有旋混曝氣（qì）器。
 
　　搖臂微孔曝氣器與動態（tài）曝氣器的對比
 
　　除了（le）上麵所講的氣泡直徑、氧利用（yòng）率、是否易堵塞等不同之處外，兩者（zhě）還有（yǒu）以下（xià）幾個不同點：
 
　　1安裝（zhuāng）方式
 
　　搖臂微孔曝氣器為可活（huó）動式安裝，當（dāng）曝氣器需要更換或檢修（xiū）時（shí），可用提升機將曝氣器（qì）從水中（zhōng）出來，在池麵進行施工檢修，不影響同池其他曝氣（qì）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（wán）成後，便不可以移動（dòng），如果（guǒ）某間曝氣池需要檢修，就必須停止該池的運行，並且（qiě）將池內的汙水和淤泥等雜物清除（chú）後，方可（kě）施工，檢修成本較高（gāo）。
 
　　2耐用性
 
　　搖臂式（shì）微孔（kǒng）曝氣器的失效形式主要有以下3種：鋼製布氣（qì）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內（nèi）堵，曝氣管內氣流分布不均勻，使曝氣管抖動，而產生疲勞損（sǔn）壞;曝氣管安裝在管接頭上，在曝（pù）氣管抖動和汙水腐蝕（shí）的雙重作用下，管接（jiē）頭易（yì）從（cóng）根部（bù）折斷，汙水的腐蝕還會造成布氣管壁減（jiǎn）薄穿孔;水（shuǐ）下搖臂活動關（guān）節長期浸泡在（zài）水中（zhōng），可能會因為生鏽（xiù）等原因而無法轉（zhuǎn）動（dòng），從而使（shǐ）得曝氣器不能正常（cháng）提升（shēng）到水麵。以上3種失效形式，經過近年來的新技術（shù）的應（yīng）用，已經得到（dào）很大的改善，使得曝氣器的使用壽命可達（dá）5年左右。
 
　　動態曝氣器的失效形式則有（yǒu）：由於疲勞或腐蝕（shí）等原因，曝氣頭各（gè）部（bù）件（jiàn）(如圓罩、旋混筒、旋混圈等)之間的連接件斷裂（liè）或鬆脫（tuō），而造（zào）成曝（pù）氣（qì）頭解體或脫落;配氣（qì）管斷裂（liè）;配氣（qì）管（guǎn）一般采用UPVC等非金屬管材（cái），管子與管子，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（yǐ）通過合理選型，正確選材，嚴把質（zhì）量關（guān）等方法來避免。因此，這種曝氣器的使用壽命（mìng）較長，可達8～10年（nián）。
 
　　3實際應用
 
　　搖臂（bì）式微孔曝氣器因為有氧利用率高、檢（jiǎn）修方（fāng）便等（děng）優點，較多應用在（zài）生產負荷較重、汙水水質較惡劣的（de）一級生化係統;固定式動態曝氣器則因為有氧利（lì）用率稍低但可以長期保（bǎo）持，檢修困難但使用壽命長（zhǎng）的特點，一（yī）般應用（yòng）在生產負荷較低，汙水水（shuǐ）質較好的（de）二級生化係統。
 
　　曝氣器的種（zhǒng）類非常多，經過不斷的更新（xīn）和發展，其結構和性（xìng）能更是有著日新月異的變化（huà）。本文介紹的隻是其中極少的幾種（zhǒng），所作的論述也隻是根據本地區的有限幾家汙水處理場的情況而作，一些看法帶有很大的片麵性和局限性。
 
　　而曝氣器（qì）的選用依據各（gè）有（yǒu）側重，主要考慮下列（liè）因素：
 
　　空氣擴散裝置應具有較高的氧（yǎng）利用率和動力效率，具有較好的節能效果;
 
　　不（bú）易堵塞，出現故障易排除，便於維護管理;
 
　　構造簡單，便於安裝，工程造（zào）價及裝置本身成本都較低。
 
　　此外（wài），還（hái）應考（kǎo）慮汙水的（de）水質，地區條件以及曝氣池型、水深等。