由於工業廢水成分（fèn）的多樣性（xìng），往往需（xū）要通過幾種方法組成的處理係統才能達到所需（xū）的排放標（biāo）準（zhǔn）。汙水處理按采用的方法手段分類，可分為物理法、化學（xué）法、物理化學法和生（shēng）物（wù）法4種。生物法是利用廢水中的微生（shēng）物的代（dài）謝作用分解水（shuǐ）中可降解的有機物的一種方法，因為具有處理（lǐ）量大，投資省，經濟可靠的特點，它是當前較為普遍的一種（zhǒng）水處理方法。
 
　　1 曝氣器（qì）在汙水處理中的應（yīng）用
 
　　生物處理法根據參與作用的微生物的需氧情況，可分為好氧法（fǎ）和厭氧法兩大（dà）類。
 
　　一般情況，好氧法比較適（shì）用於較低濃（nóng）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（shuǐ）。
 
　　好氧生（shēng）物處理法可分（fèn）為活性汙泥法和生物膜法兩大類。活性汙泥法是水體自淨的人工（gōng）強化方法，是一種依靠活性汙泥工（gōng）作（zuò）主體（tǐ）的去除汙水中有機物的方法。存在於活性汙（wū）泥中的好（hǎo）氧微生物必須在有氧氣存在的條件下（xià）才能起作用。在汙水處理生化係統的曝氣池中，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（liàng）要根（gēn）據好氧微生物的數量、生理特（tè）性（xìng）、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（jiě）有機物的狀態。
 
　　根據試驗表（biǎo）明，曝氣池中溶解氧維持在3～4mg/L為宜（yí），若供（gòng）氧不（bú）足，活性汙泥（ní）性能差，導致廢水處理效果下降。為保證有（yǒu）充足的供氧，必須依靠一種設備來完成，例如曝氣（qì）器。
 
　　2 曝氣原理
 
　　曝氣是使空氣與水強烈（liè）接觸的一（yī）種手段，其目（mù）的在於將空氣中的氧溶解於水中，或者將水中不需要的氣（qì）體和揮發性物質放逐到空（kōng）氣中。換言之，它是促進氣體與液體之間物（wù）質交換的一種手（shǒu）段。它還有其他一些（xiē）重要作用（yòng），如混合和攪拌。空氣（qì）中的氧通過曝氣傳遞到水中，氧由氣相向液（yè）相（xiàng）進行傳（chuán）質轉移，這種傳質擴散（sàn）的理論，目前應用較多（duō）的是劉易斯和惠特曼（màn）提出的雙膜理論。
 
　　雙（shuāng）膜理論（lùn）認為，在“氣水”界麵上存在著氣膜和（hé）液膜，氣膜外和液膜外有空氣和液體流動，屬（shǔ）紊流狀態;氣膜和液膜（mó）間屬層流狀態，不存在對流，在一定條（tiáo）件下（xià）會出現氣（qì）壓梯度和濃度梯度。如果液膜中氧的濃度低於水中氧的飽和濃度，空氣中的氧（yǎng）繼續向內擴散透過液膜進入水（shuǐ）體，因而液膜和氣膜將（jiāng）成為氧傳遞（dì）的（de）障礙，這就是雙膜理（lǐ）論。
 
　　顯（xiǎn）然，克服（fú）液膜（mó）障礙*有效的方法是快速變換“氣液”界麵（miàn）。曝氣攪拌正是如此，具（jù）體的做法就是：減少氣泡的大小，增加氣泡的數量，提（tí）高液體的紊流程度，加（jiā）大曝氣器的安裝深度（dù），延長氣泡與液體的接（jiē）觸時（shí）間。曝氣設備正是基（jī）於這種做法而在汙（wū）水處理中被廣泛采用的（de）。
 
　　3 曝氣類型（xíng）與曝氣器的功能
 
　　曝氣類型大體分為兩類：一類（lèi）是鼓風曝氣，一類是機械曝氣。鼓風曝氣是采用（yòng）曝（pù）氣器擴散（sàn）板或擴散管在水中引入氣泡的曝氣（qì）方（fāng）式。一般乙烯廠的汙水處理多采用這種方式。機械曝氣是指（zhǐ）利用葉（yè）輪等器械引入氣泡的曝氣方式。
 
　　所有的曝氣設備，都應（yīng）該滿足下列3種功能：
 
　　產生並維持有效的氣水（shuǐ）接觸，並且在生物氧（yǎng）化作用不斷消耗氧氣的情況下保持水中一定的溶解氧（yǎng）濃度;
 
　　在曝氣區內產生（shēng）足夠的混合作用和水的環流動;
 
　　維持液體的足夠速度，以使水中的（de）生物固（gù）體處（chù）於懸浮狀態。
 
　　鼓風曝氣（qì）設備
 
　　鼓風曝氣（qì）係統由鼓風機、曝氣器和一係列（liè）連通的管線組成。鼓風機將空氣通過一係列管道輸（shū）送到（dào）安裝在池底部的（de）曝氣器，通過（guò）曝氣器，使空氣形成不同尺寸的氣泡。氣（qì）泡在曝氣器出口（kǒu）形（xíng）成，尺寸則取決（jué）於空（kōng）氣擴散裝置的形式，氣泡經過上升和隨水環流動，*後在液麵處破裂，這一過（guò）程產生氧向汙水中轉移的作（zuò）用。鼓風係統的曝氣器主（zhǔ）要分為微氣泡、中（zhōng）氣泡、大（dà）氣泡、水力剪切、水力衝擊及空氣升液（yè）等類型。
 
　　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（hé）液（yè）中的氧量;氧的利用效（xiào）率(EA)，即通過鼓風曝（pù）氣轉移到混合液的氧量，占總供氧量的百（bǎi）分比（bǐ）(%)。
 
　　微氣泡曝氣器
 
　　微氣泡曝氣器也（yě）稱微孔曝氣器，采用多孔性材料如陶粒、粗瓷（cí）等（děng）摻以適當的如酚醛樹脂一類的（de）粘劑，在高溫下燒結成為擴散板、擴散（sàn）管和擴散（sàn）罩的形（xíng）式。按照安（ān）裝的型式，可分為提升（shēng）式微孔曝氣器及固定式微孔曝氣器。
 
　　提升式微（wēi）孔曝氣器主要由微孔曝氣管、活動搖臂、提升（shēng）機等3部分組成：微孔曝氣管即由微孔管、前蓋、後（hòu）蓋及連（lián）接螺（luó）栓組成;活（huó）動（dòng）搖臂是可提升（shēng）的（de）配管，微孔（kǒng）曝氣管安裝於支氣管上，成柵條狀，底座固定（dìng）在池壁上，活動（dòng）立管伸入池中，支管落在池底（dǐ）部（bù），並支架支撐（chēng）在池底部;曝氣器提（tí）升機，為活動式電動卷揚機，起吊（diào）小車可隨意移動，將搖臂提起。
 
　　其工作原理（lǐ）是（shì）：空（kōng）氣從微氣泡曝氣管後蓋的（de）通氣（qì）孔（kǒng）進入曝（pù）氣管，曝氣管的管壁上密布者許多細小的孔隙，管內空（kōng）氣在壓力差的作用下，從管壁的孔隙（xì）中擴散出來，在汙水（shuǐ）形成許許多多微小的氣泡（pào），並造成水的紊流，從而達到了將空（kōng）氣中的氧溶入水中的（de）目的。
 
　　微孔曝氣管的形式有很多，目前較為常用的有兩種：
 
　　一（yī）種是由粗（cū）瓷或剛（gāng）玉等燒結而成的普通曝氣管，這種管壁在燒結過程（chéng）中產生許多極微（wēi）小的孔隙（xì），它的（de）主要（yào）特點是能產生微（wēi）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20～25%;其缺點是氣壓損失較大，易堵塞，送入的空氣需經過濾處理，易損壞，一（yī）旦損壞，氧利用率就開始快速（sù）下降。
 
　　另一種是管式膜片微孔曝氣管。這種曝氣管的（de）安（ān）裝方式與前一種基本一樣，但其自身的結構卻有很大的區別，它是由一個用ABS或UPVC製成的管子作（zuò）為（wéi）布氣管，管壁上開有通風（fēng）孔，布氣管外（wài）周覆蓋著合成（chéng）橡膠製成的膜片，膜片被金（jīn）屬（shǔ）卡子（zǐ）固定（dìng）在管子上。在合（hé）成橡膠膜（mó）片上用激（jī）光等方（fāng）法打出均勻分布的（de）孔眼。
 
　　曝氣時，空氣通過管（guǎn）壁上的通氣孔進入膜片與管壁之間，在壓縮（suō）空氣（qì）的作用（yòng）下，使膜片微微鼓起，孔（kǒng）眼張開，達（dá）到布氣擴散的目的。停止供氣，氣（qì）壓消失後，膜（mó）片本身在彈性作用下使孔眼自（zì）動閉合，由於水（shuǐ）壓的作用，膜片壓實在管壁（bì）上。因此，汙水不會倒流而堵塞孔眼。但（dàn）由（yóu）於這（zhè）種膜（mó）片的開孔直徑直接影響到氧（yǎng）的利用率，因（yīn）此，開孔直徑應適當。開孔直徑過大，氧的利用率較低，開孔直徑過小，氧（yǎng）利用率高，但阻力增大。橡膠膜片（piàn）應選用耐老化，高（gāo）強度膠質，以免膜片出現撕裂，造（zào）成曝氣器損壞。
 
　　動態曝氣器
 
　　動態曝氣器是一種新型的（de）曝氣器，屬於固定安裝（zhuāng）式的微（wēi）氣泡曝氣器，它由圓罩、旋混筒、旋混圈、套接頭抱箍和配氣（qì）管組成。
 
　　動態曝氣器（qì）采用了“大孔排氣泡（pào）布（bù）氣”技術（shù），將引（yǐn）入曝氣器內的空氣分別進行正旋和反旋（xuán）導流，正旋導流為順（shùn）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，在套筒旋混筒內（nèi）形成一個瞬間連續局部反應的氣液強化旋混區。由旋混旋（xuán）流作用所產（chǎn）生的大量氣泡，再經圓罩（zhào）阻（zǔ）擋擴散作用之後，均勻密布的向上產生氣泡。
 
　　總的來說，動態曝氣器是由大孔雙向旋混、套筒強化旋混和圓罩阻擋擴散等各種結構作用，使氣相在液相中碰撞、剪切和（hé）分割，從而形（xíng）成混合性擴散。由（yóu）於動態曝氣器采用了大孔排氣（qì），即使停風停壓（yā）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（cóng）根本上（shàng）解決了（le）曝氣器堵（dǔ）塞（sāi）的問題，可長期保持氧利用率不發生變化（huà）。但由於產生氣泡的直徑較大，氧利用率相對微孔曝氣器要低，一般在15～19%之間。與動態曝氣器的結構和性能類似的還有旋混（hún）曝氣器。
 
　　搖臂微孔曝氣器與（yǔ）動態曝氣器的對比
 
　　除了上麵所講的氣泡直徑、氧利用（yòng）率、是否易堵塞（sāi）等不同之處外，兩者還有以下幾個不同點：
 
　　1安裝方式
 
　　搖臂微孔（kǒng）曝氣器為可活動式安裝，當曝氣器需要（yào）更換或檢修時，可用提升機將曝氣器從水中出（chū）來，在池麵進行施工檢修，不影響同（tóng）池其他曝氣器的工作（zuò），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（hòu），便不可以移動，如果某間（jiān）曝氣池需要檢修，就必須停止該池的運行，並（bìng）且將池內的（de）汙水和淤（yū）泥等雜物清除後，方可施工，檢修成本較高。
 
　　2耐用性
 
　　搖臂式微孔曝氣器的失效形式主要有以下3種：鋼製布氣管生鏽後產生氧（yǎng）化鐵以及汙水和空氣中的雜物會造成曝氣管內堵，曝氣管內氣流分布不（bú）均勻，使曝氣管抖動，而產生疲勞損壞;曝氣管安裝在管接頭（tóu）上，在曝氣管抖動和汙水腐蝕的雙重作用下，管接（jiē）頭易從根部（bù）折斷，汙水的（de）腐蝕還會造成布氣管（guǎn）壁（bì）減薄穿孔;水下搖臂活動（dòng）關節（jiē）長期浸泡在（zài）水中，可能會因為生鏽等原因而無法轉動，從而使得曝氣器不能正常（cháng）提升到水麵。以上3種失效形（xíng）式，經過近年來的新技術的應用（yòng），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（pù）氣器的（de）失效形式則（zé）有：由於疲勞或腐蝕等原（yuán）因，曝氣頭各部件(如圓罩、旋混筒、旋混圈等（děng）)之間（jiān）的連（lián）接件斷裂或鬆脫，而造成曝氣頭（tóu）解體或脫落;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（guǎn）子與管件多用膠水粘連，一（yī）旦粘接不牢（láo），容易從粘連（lián）處脫落和漏氣。這3種失效形式一般可以通過（guò）合理選型，正確選材，嚴把質量（liàng）關等方法來避免。因此，這種曝氣器的使（shǐ）用壽命較長，可達8～10年。
 
　　3實際應用
 
　　搖臂式微孔曝氣器因為（wéi）有氧利用率高、檢（jiǎn）修方便等（děng）優點（diǎn），較多（duō）應用在生產負荷較重、汙水水質較惡劣的一級生化係統;固定式動態曝氣器則因（yīn）為有氧利用率稍低但可以長期保（bǎo）持，檢修困難但使用壽命（mìng）長的特點，一（yī）般應（yīng）用（yòng）在生產負荷較低，汙水水質較好的二級生化係統。
 
　　曝氣器（qì）的種類（lèi）非常多，經過不斷的更新和發展，其結構和性能更是有著日新月異的變化。本文介（jiè）紹的隻是其中極少的幾種，所（suǒ）作的論（lùn）述也隻是根據（jù）本地區的有限幾家汙水處理（lǐ）場的情況而（ér）作，一些（xiē）看法帶有很大的片麵性和局限性。
 
　　而曝氣（qì）器的選用依據各有側重，主要考慮下列因素：
 
　　空氣擴散裝置應具（jù）有較（jiào）高的氧利用（yòng）率和動力（lì）效率，具有較好的節能效果;
 
　　不易堵塞，出（chū）現故障易排（pái）除，便（biàn）於維護管（guǎn）理;
 
　　構造簡單（dān），便於安裝，工程造價及裝置本身成本都較低（dī）。
 
　　此外，還應（yīng）考慮汙水的（de）水（shuǐ）質，地區條件以及曝氣池型、水（shuǐ）深等。