由於工業廢水成分的多樣（yàng）性，往往需要通過幾種方法組成的處理（lǐ）係統才能達到所需的排放標準。汙水處理按采用的方法手段（duàn）分（fèn）類，可分為物理法、化學法、物理化學（xué）法和（hé）生物法4種。生物法是利用廢水中的微生物的代謝作用分解水中可降解的有機物的一種方法，因為具有處理量大（dà），投資省，經濟可（kě）靠的特點，它是當前較為（wéi）普遍的一種水處理方法。
 
　　1 曝氣器在汙水處理中的應用
 
　　生物處理法根據參與作用的微生物（wù）的需（xū）氧情況，可分為好氧法和厭氧法兩大類（lèi）。
 
　　一（yī）般情況，好（hǎo）氧法比較適用於較低（dī）濃度（dù）汙水，如乙烯廠（chǎng）汙水;而厭氧法較適用於處理汙泥和較高濃度的汙水。
 
　　好氧生物處理法可分為活性汙泥法和生物膜法兩（liǎng）大類。活性汙泥（ní）法（fǎ）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的去除汙水中有機（jī）物的方法。存在於活性汙泥中的好氧微生（shēng）物必須在有氧氣（qì）存在的條（tiáo）件下才能起作用。在汙水處理生化係統的曝氣池中，充氧效率與好氧（yǎng）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的數量、生理特性、基質（zhì）性質及（jí）濃度來綜合考慮（lǜ）。這樣，活性汙泥才能處在*佳的降解有機物的狀（zhuàng）態。
 
　　根據試驗表明，曝氣池中溶解氧維持在3～4mg/L為宜（yí），若供氧不足，活（huó）性汙泥性能差，導致廢水處理效果下降。為保證（zhèng）有充足的供氧（yǎng），必須依靠一種設備來完成，例如曝氣器。
 
　　2 曝氣原理（lǐ）
 
　　曝氣（qì）是使空氣與水強烈接觸（chù）的一種手段，其目的在於將空氣中的氧溶解（jiě）於水中，或者將水中不需要的氣體和（hé）揮發性物質放逐到空氣中。換言之（zhī），它是（shì）促進氣體與（yǔ）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。空氣中的氧通（tōng）過曝氣傳遞到水中，氧由氣相向液相進行傳質轉移，這種傳質擴（kuò）散的理論，目前應用較多的是劉易斯和（hé）惠特曼提出的雙（shuāng）膜理論。
 
　　雙膜理論認為，在“氣水（shuǐ）”界麵上存（cún）在著氣（qì）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狀態，不存在對流，在一定條件下會出現氣（qì）壓梯度和濃度梯度（dù）。如（rú）果液膜中氧的濃度低（dī）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（qì）膜將成為氧傳遞的障（zhàng）礙，這就是雙膜理論。
 
　　顯然，克服液膜障礙*有效的方法是快速變換“氣液”界麵。曝（pù）氣攪拌正是如此，具（jù）體的做法就（jiù）是：減少氣泡的大小，增加氣泡的數量，提高液體的（de）紊流程度，加大曝氣器的安裝深度，延長氣泡與液體的接觸（chù）時間。曝氣設備正是基於（yú）這種做法（fǎ）而在汙水處理中被（bèi）廣（guǎng）泛（fàn）采用（yòng）的。
 
　　3 曝氣類型與曝氣器的功能
 
　　曝氣類型大體分為兩類：一（yī）類是鼓風曝氣，一類（lèi）是機械曝氣。鼓風曝氣是采用曝氣器擴散板或擴散管在水中引入氣泡的曝氣方式。一般乙（yǐ）烯廠的汙水處理多采用這種方式。機械曝氣是指（zhǐ）利用葉輪等器械引入氣泡的曝氣方式。
 
　　所有（yǒu）的（de）曝氣設備，都應該（gāi）滿足下列（liè）3種功能：
 
　　產生並維持（chí）有效的氣水接觸，並（bìng）且在生（shēng）物（wù）氧化作用不斷消耗（hào）氧（yǎng）氣的情況下保持（chí）水中一定的溶解氧濃度;
 
　　在曝氣區內產生（shēng）足夠的混合作（zuò）用和水的環流動;
 
　　維（wéi）持液體的足夠速度，以使水中的生物（wù）固體處於懸浮狀態。
 
　　鼓風曝氣設備
 
　　鼓風曝氣係統（tǒng）由鼓風機（jī）、曝氣器和一係列連通的管線組成。鼓風機將空氣（qì）通過一係列（liè）管道輸（shū）送到安裝（zhuāng）在池底部的曝氣器，通過曝氣器，使空氣形成不同尺寸的氣（qì）泡。氣泡在曝氣器出口形成，尺寸則取決於空氣擴散裝置的形式，氣泡經過上升和隨水環流動，*後在液（yè）麵處破裂，這一過程產生氧向汙水中轉（zhuǎn）移的作用。鼓風係統的曝氣器主要分為微氣泡、中氣（qì）泡、大氣泡、水力（lì）剪切、水力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（yǒu）：動（dòng）力效率(Ep)，即每消耗1kW電能轉移到（dào）混合液中的氧量;氧（yǎng）的利用（yòng）效（xiào）率(EA)，即通過鼓風曝氣轉移到混合液的氧量，占總供氧量的百分比(%)。
 
　　微氣泡曝氣器
 
　　微氣泡曝氣器也稱微孔（kǒng）曝氣器，采用（yòng）多孔性材料如陶粒、粗（cū）瓷（cí）等摻（chān）以適當的如（rú）酚（fēn）醛樹脂一類的粘劑，在（zài）高（gāo）溫下燒結成為（wéi）擴散板、擴散管和擴散罩的（de）形式。按照安裝的型式，可分（fèn）為提升式微孔曝（pù）氣器及固定式微孔曝氣器（qì）。
 
　　提升式微孔曝氣器主要由微孔曝氣管、活動搖臂、提升（shēng）機等（děng）3部分組成：微孔曝氣管（guǎn）即由微孔管、前蓋、後蓋（gài）及連接螺栓組成（chéng）;活動搖臂是可提升（shēng）的配管，微孔（kǒng）曝氣管安裝於（yú）支氣管上，成柵條狀，底座固定在池壁上，活動立管伸入池中，支管（guǎn）落在池底（dǐ）部，並（bìng）支架（jià）支撐在池（chí）底部;曝氣器提升機，為活動式（shì）電動卷揚（yáng）機，起吊小車可隨意移動，將（jiāng）搖臂提起。
 
　　其（qí）工作原理是：空（kōng）氣（qì）從微氣泡曝氣管後蓋的（de）通氣（qì）孔進入（rù）曝氣管，曝氣管的管（guǎn）壁上密布者許（xǔ）多細（xì）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來，在汙水形（xíng）成許許多多微小的氣泡，並造成水的紊流，從而達到了將空氣中的氧溶入水中的目的。
 
　　微孔曝氣管的形式有很（hěn）多，目前較為常用的有兩（liǎng）種：
 
　　一種是由粗瓷或剛玉等（děng）燒結而成的（de）普通曝氣管，這（zhè）種管壁在（zài）燒結過程中產生許多極微小的（de）孔隙（xì），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、液接觸麵積大（dà），氧利用率高，一般（bān）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，一旦損壞，氧利用（yòng）率就開始快速下降。
 
　　另一（yī）種是管式膜片微孔曝氣管。這種曝氣管的安（ān）裝方式與前一種基本一樣，但其自身的結構卻有很大的區別，它是由一個用ABS或UPVC製成（chéng）的（de）管子作為布氣管，管壁上開有通風孔，布氣管外周覆蓋著合成橡（xiàng）膠製成的膜片（piàn），膜片（piàn）被金屬卡子固定（dìng）在管子上。在合（hé）成橡膠膜片上用激光等方法打出均（jun1）勻分布的（de）孔眼。
 
　　曝氣（qì）時，空氣通過管壁上的通氣孔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（qǐ），孔眼張開，達（dá）到（dào）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（xià）使（shǐ）孔眼自動閉合，由於（yú）水壓的作用，膜片壓實在管壁上。因此，汙水不會倒流而（ér）堵塞孔眼。但由於這種膜（mó）片的開孔直徑直接影響到氧的利（lì）用率，因此（cǐ），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，氧利用率高，但阻力增大。橡膠膜片應選用耐老化，高強度膠質，以（yǐ）免膜片出現撕裂，造成（chéng）曝（pù）氣器損（sǔn）壞。
 
　　動態曝氣器
 
　　動態曝氣（qì）器是一種新型的曝氣器，屬於固定安（ān）裝式的微氣泡曝氣器（qì），它由圓罩、旋混筒、旋混圈、套接頭抱箍和配氣管組成。
 
　　動態曝（pù）氣器采（cǎi）用了“大孔排氣泡布氣”技術，將引（yǐn）入曝氣（qì）器內的空氣分別進行正旋和反旋導流，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（xuán）混（hún）筒內形成一個瞬間（jiān）連續局部反（fǎn）應的氣液（yè）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，均勻密布的向上產生氣（qì）泡。
 
　　總的來說，動態曝氣器是由大（dà）孔雙（shuāng）向旋混、套筒強化旋混和圓罩阻擋擴散等各種結構作用（yòng），使（shǐ）氣相在液相中碰撞（zhuàng）、剪切和分割，從而形成混合（hé）性擴散。由（yóu）於動態曝氣器采用了大孔排氣（qì），即使停風（fēng）停壓後，汙水倒流進曝（pù）氣器和配氣管中（zhōng），也不會造成排（pái）氣孔堵塞（sāi），從而從根本上解決了曝氣器（qì）堵塞的問（wèn）題，可長期保（bǎo）持氧利（lì）用率不發（fā）生變（biàn）化。但由於產生氣泡的直徑（jìng）較大，氧利用率相對微孔曝氣器要低，一（yī）般在15～19%之間。與（yǔ）動態曝氣器的結構和性能類似的還有旋混曝氣器。
 
　　搖臂（bì）微孔曝氣器與（yǔ）動態曝氣器的對比
 
　　除（chú）了（le）上麵（miàn）所講的氣泡直徑（jìng）、氧利用率、是否易堵（dǔ）塞等不同之處外，兩者還（hái）有以下（xià）幾個不同點：
 
　　1安裝方式
 
　　搖臂微孔曝氣器為（wéi）可活動式安裝，當曝氣器需要（yào）更換或檢修（xiū）時，可用提升機將曝（pù）氣器從水中出來，在池麵進行施（shī）工檢修，不影響同池其他（tā）曝氣器（qì）的工（gōng）作，不需要停池（chí）淨水，檢修（xiū）成本低，工作量少。
 
　　動態曝（pù）氣（qì）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，就必須停止該池的運行，並且將池內的汙水和淤泥等雜物（wù）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（qì）的失效形式主要有以下3種：鋼製布（bù）氣管生鏽（xiù）後產生氧化鐵以及汙水和空氣（qì）中的雜物會造成曝氣（qì）管內（nèi）堵（dǔ），曝氣管內氣流分布不（bú）均勻，使曝氣管抖動，而產生疲勞（láo）損壞;曝氣管安裝在管接頭上，在曝氣管抖動和汙水腐蝕的雙重作用下，管接（jiē）頭易從根部折斷，汙水（shuǐ）的腐蝕還會造成布氣管壁減薄穿孔;水（shuǐ）下搖臂活（huó）動關節（jiē）長期浸泡在水中，可（kě）能（néng）會因為生鏽等原因而無法轉動，從而使得（dé）曝氣器不能正常提升到水麵。以上3種失效形式（shì），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（shòu）命可達（dá）5年左右。
 
　　動態曝氣器的失效形式則有：由於疲勞或腐（fǔ）蝕等原（yuán）因，曝（pù）氣頭各部件(如圓罩、旋混（hún）筒、旋混圈等（děng）)之間的連接件斷裂或鬆脫，而造成曝（pù）氣頭解體或脫落;配氣管斷裂;配氣管一般采用UPVC等非金屬管材，管子與管子，管子與管件多用膠水粘連（lián），一（yī）旦粘接不牢，容易從粘（zhān）連處脫（tuō）落和（hé）漏氣。這（zhè）3種（zhǒng）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。因此，這種曝氣器的使用壽命較（jiào）長，可達8～10年。
 
　　3實際應用（yòng）
 
　　搖（yáo）臂式微孔曝氣器因為有氧利用率高、檢修方便等優（yōu）點，較多應用在生產負荷較重、汙水水質較惡劣的一級生化係統（tǒng）;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（zhǎng）的特（tè）點，一般應（yīng）用在生產負荷較低（dī），汙（wū）水水質（zhì）較（jiào）好的（de）二級生化係統。
 
　　曝氣器的種類非常多，經過不斷的更新和發展，其結（jié）構和性能更是有著日新月異的變化。本文（wén）介紹的隻是其中極少（shǎo）的幾種，所作的論述（shù）也隻是根據本地區的有限幾家汙（wū）水處（chù）理場（chǎng）的（de）情況而作，一些看法帶有很大的片（piàn）麵性和局限性。
 
　　而（ér）曝氣器的選用（yòng）依據各有側重，主要考慮下列因素：
 
　　空氣擴散裝置應具有較高的氧利用率（lǜ）和動力效率，具有較好的節能效果;
 
　　不易（yì）堵塞，出現（xiàn）故障（zhàng）易排除，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，地區條件以及曝氣池型、水深等。