由於工業廢水成分的多樣性，往往需要通過幾種方法組成的處（chù）理係統（tǒng）才能達到所需的排放標準。汙水處理按采用（yòng）的方法手段（duàn）分類（lèi），可（kě）分為物理法、化學法、物理化學法和生物法（fǎ）4種。生物（wù）法（fǎ）是利用廢（fèi）水中的微生（shēng）物的代謝作用分解水中可降解的有（yǒu）機物的一種方法，因為具有處（chù）理量大，投資省，經（jīng）濟可靠的特點，它是當前較為普遍的一種水（shuǐ）處理方法。
 
　　1 曝氣器在汙水處（chù）理（lǐ）中（zhōng）的應用
 
　　生物處理法根據參與作用的微生物的（de）需氧情況，可分（fèn）為好氧法和厭氧法兩大類。
 
　　一般情況（kuàng），好氧法比較適用（yòng）於較低濃度汙水，如乙烯（xī）廠汙水;而厭氧法（fǎ）較適用於處理汙泥（ní）和較高（gāo）濃度的汙水。
 
　　好氧生物處理法可分（fèn）為活性汙泥法和生物（wù）膜法兩（liǎng）大類。活性汙泥法是（shì）水體自淨的人工強（qiáng）化方法（fǎ），是一種依靠活性汙泥工作（zuò）主體（tǐ）的去除汙水中（zhōng）有機物的方法（fǎ）。存在於活性汙泥中的好氧微生物必須在有氧氣存在的條件下才能起作用。在汙水處理（lǐ）生（shēng）化係統的曝氣池中（zhōng），充（chōng）氧效率（lǜ）與好氧微生物生長量成正相關性。溶解氧的供給量要（yào）根據好氧微生物（wù）的數量、生理特性、基質性質及（jí）濃（nóng）度（dù）來綜合考慮。這樣，活性（xìng）汙泥才能處在*佳的降解有機物的狀（zhuàng）態。
 
　　根據試驗表（biǎo）明，曝氣池中溶解氧維持在3～4mg/L為宜，若供氧不足，活性汙（wū）泥性能（néng）差，導致廢水處理效果下降。為保證有充（chōng）足的供氧，必須依靠（kào）一種（zhǒng）設備來完成，例如曝氣器。
 
　　2 曝氣原理
 
　　曝氣是使空（kōng）氣與水強烈接觸（chù）的一種手段（duàn），其目的在（zài）於將空氣中的氧溶解於水中（zhōng），或者將水中（zhōng）不需要的氣體和揮發性（xìng）物質放逐到空氣中。換言（yán）之，它是促進氣體與液體之（zhī）間物質交換的一種手段。它還有其他一些重（chóng）要（yào）作用，如（rú）混合和（hé）攪拌。空（kōng）氣中的氧通過曝氣傳遞到水中，氧（yǎng）由氣相向（xiàng）液相進行傳質轉移，這種傳質（zhì）擴散的理論，目前應（yīng）用較多的是劉（liú）易斯和惠特曼提出（chū）的雙膜理論。
 
　　雙膜理論認為，在“氣水（shuǐ）”界麵上存（cún）在著（zhe）氣膜和液膜，氣膜外和液膜外有空氣和液體流（liú）動，屬（shǔ）紊流狀態;氣（qì）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（nóng）度梯度。如（rú）果液膜中氧的濃度低於水（shuǐ）中氧的飽和濃度，空（kōng）氣中的氧繼續向內擴散透過液膜進入水體，因而液膜和（hé）氣膜將成為氧（yǎng）傳遞的障礙，這就是雙膜理論。
 
　　顯然（rán），克服液（yè）膜（mó）障礙*有效的方法是快速變換“氣液”界麵。曝氣攪拌（bàn）正是如此，具體的做（zuò）法就是：減少氣泡的（de）大小，增加氣泡的數（shù）量，提高液體的紊流程（chéng）度，加大曝氣器的安裝深度，延（yán）長氣泡與液體的接觸時間。曝氣設備正是（shì）基於這種做法而在汙水處理中被廣泛采（cǎi）用的。
 
　　3 曝氣類型與曝氣器的功能
 
　　曝氣類型大體分為（wéi）兩類：一類是鼓風曝氣（qì），一類是機械曝氣。鼓風曝（pù）氣是采用曝氣器擴散板或擴散管在水中引入氣泡的曝氣（qì）方式。一般乙烯廠的汙水（shuǐ）處理（lǐ）多采用（yòng）這（zhè）種方式。機械曝氣是指（zhǐ）利用葉輪等（děng）器械（xiè）引入氣泡的曝氣方式。
 
　　所有的曝氣設備，都應該滿足（zú）下（xià）列3種功能：
 
　　產生並維持有效的氣水接觸，並且在生物氧化作用不斷消耗氧氣的情況下保持水中一定的溶解氧濃度;
 
　　在曝氣區（qū）內（nèi）產生足夠的混合作用和水的環（huán）流動;
 
　　維持液體的足夠速度，以使水中（zhōng）的生物固體處於懸浮狀態。
 
　　鼓風曝氣設備
 
　　鼓風曝氣係統由（yóu）鼓風機、曝氣器和一係列連通的管線組成。鼓風機將空氣通過一係列管道輸送到安裝在池底部（bù）的曝氣器，通過曝氣器，使空氣形成（chéng）不（bú）同尺寸的氣泡。氣泡在曝氣器出（chū）口（kǒu）形成，尺寸則取決（jué）於空氣擴散裝置的形式，氣泡經（jīng）過（guò）上升和隨水環流動，*後在液麵處破裂，這一（yī）過程產（chǎn）生氧向汙（wū）水中轉移的作用。鼓風係統的曝氣器主要分為微氣泡（pào）、中氣泡、大（dà）氣泡、水力剪切、水（shuǐ）力（lì）衝擊及空氣升液等類型。
 
　　鼓風曝氣設備的主要技術性能指標有：動力效率(Ep)，即每消耗1kW電能轉移（yí）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混（hún）合液的氧（yǎng）量，占總供氧量的百（bǎi）分比（bǐ）(%)。
 
　　微氣（qì）泡曝氣器
 
　　微氣泡（pào）曝氣器也稱微孔曝氣（qì）器，采（cǎi）用多孔性材料如陶（táo）粒、粗瓷等摻（chān）以適當的如酚醛樹脂一類的粘劑，在高溫下燒結成（chéng）為擴散板、擴散管和擴散罩的（de）形式。按照安裝的型式，可分為提升式微孔曝氣器及固定式微孔曝氣器。
 
　　提升式微孔（kǒng）曝氣器主要由微孔曝氣管、活動搖臂（bì）、提升機等3部分組（zǔ）成：微孔曝氣管即由微（wēi）孔管、前蓋（gài）、後蓋（gài）及連接螺栓組成;活動搖臂是可提（tí）升的配管，微孔曝氣管安裝於支氣管上，成柵條狀，底座固（gù）定在池壁上，活動立管伸入（rù）池中，支管落在池底（dǐ）部，並（bìng）支架支撐在池底部;曝氣器提升機，為活（huó）動式（shì）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（wēi）氣泡曝氣管後（hòu）蓋的通氣（qì）孔進入曝氣管，曝氣管的管壁（bì）上密（mì）布（bù）者許多細小的孔隙，管內空氣在壓力差的作用下，從管壁的孔隙中擴（kuò）散出來（lái），在汙水形成許許多多微小的氣泡，並造成（chéng）水的紊流，從而達到了將空氣（qì）中的氧溶入水中的目的。
 
　　微孔曝氣（qì）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的普通曝（pù）氣管，這（zhè）種管（guǎn）壁在燒結過程中產生許多極微（wēi）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（qì）、液接觸麵積大，氧利用率高，一般可達到20～25%;其缺（quē）點是氣壓損失較大（dà），易堵塞（sāi），送入的空氣（qì）需經（jīng）過濾處理，易損壞，一旦損壞，氧利用率就開始快速下降。
 
　　另一種是管式膜片微孔曝氣管。這種（zhǒng）曝氣管的安（ān）裝方式與前一種基本一樣，但其自身的結構卻（què）有很大的區別，它是由一個用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（guǎn）外周覆蓋著合成橡（xiàng）膠（jiāo）製成的膜片，膜片被金屬卡子固定在管子上。在合成橡膠膜片上用激光（guāng）等方法打出均勻分布的孔眼。
 
　　曝氣時，空（kōng）氣通過管壁上的通氣孔（kǒng）進入膜片與管壁之間，在壓縮空氣的（de）作用下，使膜片微微鼓起，孔眼（yǎn）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（xìng）作用下使孔眼自動閉合，由於水壓的作（zuò）用，膜片壓實在管壁上。因此（cǐ），汙水不會倒（dǎo）流而堵塞孔（kǒng）眼。但（dàn）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（kǒng）直徑應適（shì）當（dāng）。開孔直徑過大，氧的利用率較低，開孔直徑過小，氧利用率（lǜ）高，但阻力（lì）增大。橡膠膜片應選用耐老化，高強（qiáng）度膠質，以免膜片出現撕裂，造成曝（pù）氣器損壞。
 
　　動態曝氣器
 
　　動態曝氣器是一種新型的曝氣器，屬於固定（dìng）安裝式的微氣泡曝（pù）氣器，它由圓罩、旋混筒、旋（xuán）混圈、套接頭（tóu）抱箍和配氣管組成。
 
　　動態曝氣器采用了“大孔排氣泡（pào）布氣”技術，將引入曝氣器內的空氣（qì）分別進行正旋和反旋導流，正（zhèng）旋導流為順（shùn）時針方向，反旋導流為逆時針（zhēn）方向，由兩個不同方向旋流作用下，在套筒旋混筒內形成一（yī）個瞬間連續局部反應的氣液強化旋混區。由旋混旋流作用所產生的大量氣泡，再經圓罩阻擋擴散作用之後，均勻密（mì）布的向（xiàng）上產（chǎn）生氣（qì）泡（pào）。
 
　　總的（de）來說，動態曝氣器（qì）是由大孔雙向旋混、套筒強化旋混和（hé）圓罩阻擋擴散等各種（zhǒng）結構（gòu）作用（yòng），使氣相在液相中碰撞、剪切和分割，從而形成混合性擴散（sàn）。由於動態曝氣器采用了大孔排（pái）氣，即使停風停壓後，汙水倒（dǎo）流進曝氣器和配氣管（guǎn）中，也不會造成排氣孔堵塞（sāi），從而從根本上解決了曝氣器堵（dǔ）塞的問（wèn）題，可長期保持氧利用（yòng）率（lǜ）不發生變化。但由於產生氣泡的直徑較大，氧利用率（lǜ）相對微孔曝（pù）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
 
　　除了上麵所講的氣泡直徑、氧利（lì）用（yòng）率、是否易堵塞等不同之處外，兩者還有以下（xià）幾個不同點：
 
　　1安裝方式
 
　　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，可用提升機將曝氣器（qì）從水中出來，在池麵進行（háng）施工檢修，不影響同（tóng）池（chí）其他曝氣器的工（gōng）作，不需要（yào）停（tíng）池淨水，檢修成本低，工作量少。
 
　　動態曝氣器為固定式安裝，一（yī）經安裝完成後，便不可以（yǐ）移動，如果某間曝氣池需要檢修，就必須停止（zhǐ）該池的運（yùn）行，並（bìng）且將池內（nèi）的汙水和淤泥等雜（zá）物清除後，方可施工，檢修（xiū）成本（běn）較（jiào）高。
 
　　2耐用（yòng）性
 
　　搖臂式微孔（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（huà）鐵以及汙水和空氣中的雜（zá）物會造成（chéng）曝氣管內堵，曝氣管內氣流分布（bù）不均勻，使曝氣管抖動，而產生疲勞損（sǔn）壞;曝氣管安裝在（zài）管接頭上，在曝氣管抖動和汙水腐蝕的雙重作用（yòng）下，管接頭易從根部折斷，汙水的腐蝕還會造成布氣管（guǎn）壁減薄穿孔;水下搖臂（bì）活動關節長期浸泡在（zài）水中，可能會因（yīn）為生鏽等原因而無法轉動（dòng），從（cóng）而使得曝氣器不能（néng）正（zhèng）常提升到水麵。以上3種失效形式，經過近年來的新技術的應用，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。
 
　　動態曝氣器的失效形式則有（yǒu）：由於疲（pí）勞（láo）或腐蝕等原（yuán）因，曝氣頭各部件(如圓罩、旋混筒、旋（xuán）混圈等)之間的連接件斷（duàn）裂或鬆脫（tuō），而造成（chéng）曝氣頭解體或脫落;配氣管斷裂;配氣管（guǎn）一般采（cǎi）用（yòng）UPVC等（děng）非金屬管材，管子與管子，管（guǎn）子（zǐ）與管件多用膠水粘（zhān）連，一旦粘接（jiē）不牢，容易從粘連處脫落和漏氣。這3種失效形式一（yī）般可以通過合理選型，正確選材，嚴把質量關等方法來避免（miǎn）。因此，這種曝氣器的使用壽命較長，可達8～10年。
 
　　3實際應用
 
　　搖臂式（shì）微孔曝氣器因為有（yǒu）氧利用率高、檢修方便等優點，較（jiào）多應用在生產負荷（hé）較重、汙水水（shuǐ）質較惡劣的一級生化係統;固定式動態曝氣器則因為有氧利用率稍低但可以長期保持，檢修困難但使用壽命長的特點，一般應用在（zài）生產負荷（hé）較低，汙水水（shuǐ）質較好的二級生（shēng）化（huà）係（xì）統。
 
　　曝氣器的種類非常多，經過不斷（duàn）的更新和發展，其結構和性能更是有著日新月異的變化。本文介紹的隻是（shì）其中極少的幾（jǐ）種（zhǒng），所作的論述也隻是根據本地區的有限幾家汙水處（chù）理（lǐ）場的情（qíng）況而作，一些看法帶有（yǒu）很大的片麵性和局限性。
 
　　而曝氣器的選用依據各有側（cè）重，主要考慮下列因素：
 
　　空氣（qì）擴散（sàn）裝置應具有較高的氧利（lì）用（yòng）率和動力效率，具有較好的節能（néng）效果;
 
　　不（bú）易堵塞（sāi），出現故障易排（pái）除，便於維護管理;
 
　　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（tiáo）件以及曝氣池型、水深等。