由於工業廢水成（chéng）分（fèn）的多樣性（xìng），往往需要通過幾（jǐ）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（àn）采用的方法手段分類，可分為物理（lǐ）法、化學法、物理化學法和生物法4種。生物法（fǎ）是利用廢水中（zhōng）的微（wēi）生物（wù）的代謝（xiè）作用分解水（shuǐ）中可降解的有機物的一種方法，因為具有處理量大，投資省，經濟可靠的特點，它（tā）是當前較為普遍的一種水處（chù）理方法（fǎ）。
 
　　1 曝氣器在（zài）汙水處（chù）理（lǐ）中的應用
 
　　生物處理法根據參與作用的微生物的需氧情況，可分為好氧法和厭氧法兩大類。
 
　　一般情況，好氧法比較（jiào）適用（yòng）於較低濃度汙水，如乙烯廠汙水（shuǐ）;而厭氧法較適用於處理汙泥（ní）和較高濃度的汙水（shuǐ）。
 
　　好氧（yǎng）生物處理法可（kě）分為活（huó）性汙泥法（fǎ）和生物膜法兩大類。活性汙泥法是水體（tǐ）自淨的人工強化方法，是（shì）一種依靠活性（xìng）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（de）好氧微生物必須在有氧氣（qì）存在的條件下才能起（qǐ）作（zuò）用。在汙水處理生化係統的曝氣池（chí）中，充氧（yǎng）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好氧微生物（wù）的數量、生理特性（xìng）、基質性（xìng）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。
 
　　根據試驗表明，曝氣池中溶解氧維持在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（xià）降。為保證有充足的供氧，必須依靠一種（zhǒng）設備來（lái）完成，例如曝氣器。
 
　　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（zài）於將空氣中（zhōng）的氧溶解於水中，或者（zhě）將水中不需要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。它還有其他一些重（chóng）要作用，如混合和攪拌。空氣中的氧（yǎng）通過曝氣傳遞到水中，氧由氣相向液（yè）相進行傳質轉移，這種傳質擴散的理（lǐ）論（lùn），目（mù）前應用較多（duō）的是劉易斯和惠特曼提出的雙膜理論。
 
　　雙膜理論（lùn）認為，在“氣水”界麵上（shàng）存在著氣膜和液膜，氣膜外和液膜外有（yǒu）空氣和液體流動，屬紊流（liú）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度。如果液膜中氧的濃（nóng）度低於水中氧的飽和濃度，空氣中的氧繼續向內擴（kuò）散透過（guò）液膜進入（rù）水體，因而液膜（mó）和氣膜（mó）將成為氧傳遞的障（zhàng）礙，這就是雙膜（mó）理論（lùn）。
 
　　顯然，克服液膜障礙*有效的方法是快速變（biàn）換“氣液（yè）”界麵。曝氣攪拌正是如此，具體的做法就是：減少（shǎo）氣泡的大（dà）小，增加氣泡的數量，提高液體的紊流程（chéng）度，加大曝氣器的安裝深度，延長氣泡與液體的接觸時間。曝（pù）氣設備正是（shì）基於這種做法（fǎ）而在汙水處理中被廣泛（fàn）采用的。
 
　　3 曝氣類（lèi）型與（yǔ）曝氣器的功能
 
　　曝氣類型大體分為兩類：一類是鼓風曝氣，一類是機械曝氣。鼓風曝氣是采用曝氣器擴散板或擴散（sàn）管在水中引入氣泡的曝氣（qì）方式。一般乙烯廠的汙水處理多采用這種方式。機械曝氣是指利用葉輪（lún）等器械引入氣泡的曝氣方式（shì）。
 
　　所（suǒ）有的曝氣設備，都應該（gāi）滿足下列3種功能：
 
　　產生並（bìng）維（wéi）持有效的氣水接觸（chù），並且在生物（wù）氧（yǎng）化作用（yòng）不斷消耗氧氣的情況下保持水（shuǐ）中一定的溶解（jiě）氧濃度;
 
　　在曝氣區內產生足夠的混合作用和水的環流動;
 
　　維持液體的足夠速度，以使（shǐ）水中的生物固體處於懸浮狀態。
 
　　鼓風曝氣（qì）設備
 
　　鼓風（fēng）曝氣係統由鼓風機、曝氣器和一係列連通的管線組成。鼓風（fēng）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（guò）曝氣器，使空氣形成不（bú）同尺寸（cùn）的氣泡。氣泡在曝（pù）氣器出口形（xíng）成，尺（chǐ）寸則取決於空氣擴散裝置的形式，氣泡經（jīng）過上升和隨水（shuǐ）環流動（dòng），*後在液麵處破裂，這（zhè）一過程產生氧向汙水中轉移的作用。鼓風係統（tǒng）的曝氣器主要分為微氣泡、中氣泡、大（dà）氣泡、水力剪切、水力衝擊及空氣（qì）升液等類型。
 
　　鼓風（fēng）曝氣設備的主要技術性能指標有：動力效率(Ep)，即每消耗1kW電能轉移到混合液中的氧量;氧的利用效率(EA)，即通過鼓風曝氣轉移到（dào）混合液的氧量（liàng），占總供氧量的百分比(%)。
 
　　微氣泡曝（pù）氣器
 
　　微氣泡曝氣器也稱微孔曝氣器，采用多（duō）孔性材料如（rú）陶粒、粗瓷等摻以（yǐ）適當（dāng）的如酚醛樹脂一類（lèi）的粘劑，在高溫下燒結成為擴散板、擴散管和擴散罩的形式。按（àn）照安（ān）裝（zhuāng）的型式，可分為提升式微孔曝氣器及固定式微孔曝（pù）氣（qì）器。
 
　　提升式微孔曝氣（qì）器主要由微孔曝氣管、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（lián）接（jiē）螺栓組成;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（dìng）在池壁上，活動立管伸入池中，支（zhī）管落（luò）在池底部，並支架支撐在池底部;曝（pù）氣器提升機（jī），為活動式電動卷揚機，起吊小車可隨意移動，將搖臂提起。
 
　　其工作原理是：空氣從微氣泡曝氣管後蓋的（de）通氣孔進入曝氣管，曝氣管的管壁上密布者許多細小的孔隙（xì），管內空氣在壓力差的作用下，從管壁的孔隙中擴散出來，在汙水形成許許多多微（wēi）小的氣泡，並造成水的紊流，從而達到了將（jiāng）空氣中的氧溶入水中的目的。
 
　　微孔曝氣管的形式有很多（duō），目前（qián）較為常用的有兩種（zhǒng）：
 
　　一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%;其缺點是氣壓損失較大（dà），易堵塞，送入的空氣需（xū）經過濾處理，易損（sǔn）壞，一旦損壞，氧利用率就開始快速下降（jiàng）。
 
　　另一種是（shì）管（guǎn）式（shì）膜片微孔曝氣管。這種曝氣管的（de）安裝方式與前一種基本一樣，但其自身的結構卻有很大（dà）的區別，它是由一個用ABS或UPVC製成的管（guǎn）子作為布氣管，管壁上開有通風孔，布氣管（guǎn）外周覆蓋著合成橡膠製（zhì）成的膜片，膜（mó）片被金屬卡子固定在管子（zǐ）上。在合成橡膠膜片上用激光等方法打出均勻分布的孔眼。
 
　　曝氣時，空氣通過管壁上的通氣孔進入膜片與管壁之間（jiān），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（yòng）下使孔眼自動閉（bì）合，由於水壓的作用，膜片壓實（shí）在管壁上。因此（cǐ），汙水不會（huì）倒流而堵（dǔ）塞孔眼。但（dàn）由於這種膜片的開（kāi）孔直徑直接影響到氧的利用（yòng）率，因此，開孔直徑應適當（dāng）。開孔直徑過大，氧（yǎng）的（de）利用率較低，開孔直徑過小，氧利用（yòng）率高，但阻力增大。橡膠膜片應選用耐老化，高強度膠質，以免膜（mó）片出現撕裂，造成曝氣器損壞（huài）。
 
　　動態（tài）曝（pù）氣器
 
　　動態曝氣器是一種新型的曝氣器，屬於固定安裝式的微氣泡曝氣器，它由圓罩、旋混筒、旋混圈、套接（jiē）頭抱（bào）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氣分別（bié）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（hún）筒內形成一個瞬間連續局部反應的氣液強化（huà）旋混區。由旋混旋流作用所產生的大（dà）量氣泡，再經圓罩阻擋擴散作用（yòng）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（dà）孔雙向旋混、套（tào）筒強化旋混和圓罩（zhào）阻擋擴（kuò）散等各種結構作（zuò）用，使氣相在液相中碰撞（zhuàng）、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（yě）不會造成排氣孔堵塞，從而從根本上解決了曝氣器堵塞的問題，可長期保持氧利用率不（bú）發生變化。但由於產生氣泡的直徑較大，氧利用（yòng）率相對（duì）微（wēi）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（yáo）臂微（wēi）孔曝氣（qì）器與動態曝氣器的對比
 
　　除了上麵所講的氣（qì）泡直徑（jìng）、氧利用（yòng）率、是否易堵塞等不同之處外，兩者還有以下幾個不同點：
 
　　1安裝（zhuāng）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，可用提（tí）升機將曝（pù）氣器從水中出來，在池麵進行施工檢修，不影（yǐng）響同池其他（tā）曝氣器的工作，不需要停池淨（jìng）水，檢修成本低，工作量少。
 
　　動態曝氣器為固定（dìng）式安裝（zhuāng），一經安裝完成後，便不可以移動，如果某間曝（pù）氣池需要檢修，就（jiù）必須停止該（gāi）池的運行，並（bìng）且將池（chí）內的汙水和淤泥等雜物清除後，方可施工，檢（jiǎn）修（xiū）成本較高（gāo）。
 
　　2耐用性
 
　　搖臂（bì）式微孔曝氣器的失（shī）效形式（shì）主（zhǔ）要有以下3種：鋼（gāng）製布氣管生鏽後產生（shēng）氧化（huà）鐵以及汙水和空氣中的雜物會（huì）造（zào）成曝氣管內（nèi）堵，曝氣管內（nèi）氣流分（fèn）布不均勻，使曝氣管抖動，而產生疲勞損壞;曝氣管安（ān）裝在（zài）管接頭上，在曝氣管抖動和（hé）汙（wū）水腐蝕的雙重作用下，管接頭易從（cóng）根（gēn）部折斷，汙水的腐蝕還會造成布氣管壁（bì）減薄（báo）穿孔;水下搖臂活動關（guān）節長期浸泡在水中，可能會因為生鏽等原（yuán）因（yīn）而無（wú）法轉動，從而使得（dé）曝（pù）氣（qì）器不能正常提升到水麵。以上（shàng）3種失效形式（shì），經過近年來的（de）新技術的應用，已經得到很大的改善，使得曝氣器的使用壽命可達5年左右（yòu）。
 
　　動態曝氣（qì）器的失效形（xíng）式則（zé）有：由於疲勞或腐蝕等原因，曝氣頭各部件(如圓罩、旋混筒、旋混圈等)之間的連接件斷裂或鬆脫，而造成曝氣頭解體或脫落;配氣管斷裂;配氣（qì）管一般采（cǎi）用UPVC等非金屬管材（cái），管子（zǐ）與管子（zǐ），管子與管件多用膠水粘連，一旦粘接不牢，容易從粘（zhān）連處脫落和漏（lòu）氣。這3種失效形式一般可以通過合理選型，正確選材，嚴（yán）把質量關等方法來避免。因此，這種曝（pù）氣器的使用壽命較長，可達8～10年。
 
　　3實際應用
 
　　搖臂式微孔曝氣器因為有氧（yǎng）利用率高、檢修方便等優點，較多應用（yòng）在生產負荷較重、汙水水質（zhì）較惡劣的一級生化係統;固定式動（dòng）態曝氣器則因為有氧利用率稍低但可以長期保持（chí），檢（jiǎn）修困難但使用（yòng）壽命長的特點，一般應用在生產（chǎn）負荷較低，汙水（shuǐ）水質較好的二級生化係統。
 
　　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（xìng）能更是有著日（rì）新月異的變化。本文介紹的隻是其（qí）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水處理場的情（qíng）況而作，一些看法帶有很大的片麵性（xìng）和局限（xiàn）性。
 
　　而曝氣器（qì）的選用依（yī）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（gāo）的氧利用率和動（dòng）力效率，具有較好的節能效果;
 
　　不易堵塞，出（chū）現故障（zhàng）易排除，便於維護管理;
 
　　構造簡單，便於（yú）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（jiàn）以及曝氣池型、水深等。