由於工業（yè）廢水成分的多樣性，往往需要通過幾種方（fāng）法組成的處理係（xì）統才能達到所需的排放標（biāo）準。汙水處理按采用的方法手段分類，可分（fèn）為（wéi）物理法、化學法、物理化學法和生物法（fǎ）4種。生物（wù）法是利用廢水中的微生物的代謝作（zuò）用分解水中可（kě）降解的有機物的一種方法，因為具有處理量（liàng）大，投資省，經濟可（kě）靠的特點，它是當（dāng）前較為普遍的一種水（shuǐ）處理方法。
 
　　1 曝氣器（qì）在汙水處理中的應用
 
　　生物處理法根據參與作用的微生物的需（xū）氧情況，可分為好氧（yǎng）法和厭氧法（fǎ）兩大類。
 
　　一般情況，好氧法比較適用於較低（dī）濃度汙水，如乙（yǐ）烯（xī）廠汙水;而厭氧法較適用於（yú）處理汙泥和較高（gāo）濃度的汙水。
 
　　好氧生物（wù）處理法可分為活性汙泥（ní）法和（hé）生物（wù）膜（mó）法兩大類。活性汙泥法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物（wù）的方法。存在於活性汙泥中的好（hǎo）氧微生物必須在有氧氣存在的（de）條件下才能起作用。在汙水處理生化係統的曝氣池中，充氧效率與好（hǎo）氧微生物生長量成正（zhèng）相關（guān）性。溶解氧的（de）供給量要（yào）根據好氧微生物的數量、生（shēng）理特性、基質性質及濃度來綜合考（kǎo）慮。這樣（yàng），活性汙泥才能處在*佳（jiā）的降解有機物的狀態。
 
　　根（gēn）據試驗表明，曝氣池（chí）中溶解氧維持在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（jiàng）。為保證有充足的供氧，必（bì）須依靠一種設備來（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，其目的在於將空氣（qì）中的氧（yǎng）溶解於水（shuǐ）中，或者將水中不需要的氣體和揮發性物質（zhì）放逐到空（kōng）氣中。換言之，它是促進氣體（tǐ）與液體（tǐ）之間物質（zhì）交換的一種手段。它還有其他（tā）一些（xiē）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（sàn）的（de）理論，目前應用較多的（de）是劉易斯和惠特曼提出的雙膜理論。
 
　　雙膜理（lǐ）論認為，在“氣水”界麵上存在著氣（qì）膜和液膜，氣膜外和液（yè）膜外有空氣（qì）和（hé）液體（tǐ）流動，屬紊流狀態;氣（qì）膜和（hé）液膜間屬層流狀態，不存在對流，在一定條件下會出現（xiàn）氣壓梯度和濃度梯度。如果液膜中氧的濃（nóng）度低於水（shuǐ）中氧的飽和（hé）濃度，空氣中的氧繼續向內（nèi）擴散透過液膜進入水體（tǐ），因（yīn）而液膜和氣膜將成為氧傳（chuán）遞的障礙，這就是雙膜理論（lùn）。
 
　　顯然，克服液膜障礙*有效的方法（fǎ）是快速變換“氣（qì）液”界麵（miàn）。曝（pù）氣攪拌正是如此，具體的做法（fǎ）就是：減少氣泡的大（dà）小，增加氣（qì）泡（pào）的數量，提高（gāo）液體的紊流程度，加大曝氣器的安裝深度，延長氣泡與液（yè）體的接觸時間（jiān）。曝氣設備（bèi）正是基於這種做法而在汙水處理中被廣泛（fàn）采用的。
 
　　3 曝（pù）氣類型與（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（yī）類是機械曝氣。鼓風曝氣是采用曝氣器擴散板或（huò）擴散管在水中引（yǐn）入氣泡的曝氣方式。一般乙（yǐ）烯廠（chǎng）的汙（wū）水處理多采用這種方（fāng）式。機械曝氣是指利用葉輪等器械引入氣泡的曝氣方式。
 
　　所（suǒ）有的曝氣設備，都應該滿足下（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（yǎng）氣的情況下保持水中一定的溶（róng）解氧濃度;
 
　　在曝（pù）氣區內產生足（zú）夠的混合作用（yòng）和（hé）水（shuǐ）的環流動;
 
　　維持液體的足夠速度，以使水中的生物固體處於懸浮狀態。
 
　　鼓風曝氣（qì）設備
 
　　鼓風曝（pù）氣係統由鼓風機、曝（pù）氣（qì）器（qì）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的曝（pù）氣器，通過曝氣器，使空氣（qì）形成（chéng）不同尺寸的氣泡。氣泡在曝氣器出口形成，尺寸則取決於空氣擴散裝置的（de）形式，氣泡經過上升和隨水環流動，*後在液麵處破裂，這一過程產生氧向汙水中轉移的作用。鼓（gǔ）風係統的曝氣器主要分為微氣泡、中（zhōng）氣泡、大氣泡、水力剪切、水力衝擊及空氣升液（yè）等類型（xíng）。
 
　　鼓風曝氣設備的主要技術性能指標（biāo）有（yǒu）：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（guò）鼓風曝（pù）氣轉移到混合（hé）液（yè）的氧量，占總供氧量的百分比(%)。
 
　　微（wēi）氣泡曝氣器
 
　　微（wēi）氣泡曝氣器也稱微孔曝氣器，采用多孔性材料如陶粒、粗瓷等摻以適當的如（rú）酚醛樹脂（zhī）一類的粘劑，在（zài）高溫（wēn）下燒結成為擴散板、擴散管和擴散罩（zhào）的形式。按照（zhào）安裝的（de）型式，可分為提升式微孔曝（pù）氣器及固定式微孔曝氣器。
 
　　提升式微（wēi）孔曝氣（qì）器主要由微孔曝氣（qì）管、活動搖臂、提（tí）升機（jī）等3部分組成：微孔曝氣管即由微孔（kǒng）管、前蓋、後蓋及連（lián）接（jiē）螺栓組（zǔ）成;活（huó）動搖臂是可提升的配管，微孔曝氣管安裝於支（zhī）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）落在池底部，並支（zhī）架支撐在池底部（bù）;曝氣器提升機，為活動式電動（dòng）卷揚機，起吊小車可隨意移動，將搖臂（bì）提起。
 
　　其（qí）工作原理是：空氣從微氣泡曝氣管後蓋的通氣孔進入曝氣管，曝氣管的管壁上密布者許多細小的（de）孔隙，管內空氣在壓（yā）力差的作用下（xià），從管壁（bì）的孔隙中擴散（sàn）出來，在汙水形成許許多多（duō）微小的氣泡，並造成水的紊流，從而達到了將空（kōng）氣中的氧溶入水（shuǐ）中的目的。
 
　　微孔曝氣管的形式有很多，目前較為常用的有兩種：
 
　　一種是由粗瓷或（huò）剛玉等燒結（jié）而成的普通曝氣管，這種管壁在燒結過程中產生許多（duō）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、液接觸麵積大，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（de）空氣需經（jīng）過濾處理，易損壞，一（yī）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（qì）管。這種曝氣管的安裝方式與前（qián）一種基本一樣，但其自身（shēn）的（de）結構卻（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（bì）上開有通風孔，布氣管外周覆蓋（gài）著合成橡膠製成的膜（mó）片，膜片被金屬卡子固（gù）定在管子上。在合成橡膠膜（mó）片上用激光等方法打出均勻分（fèn）布的（de）孔眼。
 
　　曝氣時，空氣（qì）通過管壁上的通氣孔進入膜片與（yǔ）管壁之間，在壓縮空氣（qì）的作用下，使（shǐ）膜片微微鼓起（qǐ），孔眼張開，達到（dào）布氣擴（kuò）散的目的（de）。停止供氣，氣壓消失後，膜片本身在彈（dàn）性作用下使孔眼自動閉（bì）合，由於水壓的作用，膜（mó）片壓實在管壁上。因（yīn）此，汙水不會倒流而（ér）堵塞孔眼。但由於這種膜片（piàn）的（de）開孔直徑直接影響到氧的利用率，因（yīn）此，開（kāi）孔直徑應適（shì）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，以免膜片出（chū）現撕裂，造成曝氣器損壞。
 
　　動（dòng）態曝氣器
 
　　動態曝氣器是一種新型的曝氣器，屬於固定安裝式（shì）的（de）微（wēi）氣泡曝氣器，它由圓罩、旋混筒、旋（xuán）混圈、套接頭抱箍和配氣管組成。
 
　　動態曝氣（qì）器采（cǎi）用了“大孔（kǒng）排氣泡布氣”技術（shù），將引入曝氣器內的空氣分別進行（háng）正旋和反旋導流，正（zhèng）旋導流為順時針方（fāng）向，反旋導流為逆時針方向，由兩個不同方向旋流作用下，在（zài）套筒旋混筒內形成一個瞬間連續（xù）局部（bù）反應的氣液強化（huà）旋混區。由旋混旋（xuán）流（liú）作用所產生的大量氣泡，再經圓（yuán）罩阻擋擴（kuò）散作用之後，均勻密布的向上產生氣泡。
 
　　總的（de）來說，動態曝氣（qì）器是由（yóu）大孔雙向旋混（hún）、套筒強（qiáng）化（huà）旋混和圓罩（zhào）阻擋擴散等各種結構（gòu）作用，使氣相（xiàng）在液相中碰（pèng）撞、剪切和（hé）分割，從而形成混合性擴散（sàn）。由於動態曝氣器采（cǎi）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（cóng）而從根本上解決了曝氣器堵塞的問題，可長（zhǎng）期保持氧利用率不發生變化。但由於產生氣泡的直（zhí）徑較（jiào）大，氧（yǎng）利用率相對微（wēi）孔曝氣器要低，一般在15～19%之間。與動態曝氣器的結構（gòu）和性能類似的還有旋混曝氣器。
 
　　搖臂微孔曝氣器與動態曝氣（qì）器的對（duì）比
 
　　除了上麵所講的氣泡直徑（jìng）、氧利用率、是否（fǒu）易堵塞等不同之處外（wài），兩者還有以下幾個不同點：
 
　　1安裝方式
 
　　搖臂微孔曝氣器為可活動（dòng）式安裝（zhuāng），當曝氣器需要（yào）更換或檢修時，可（kě）用提升（shēng）機將（jiāng）曝氣器從水中出來，在池麵進行施工檢修（xiū），不影響同池其他（tā）曝氣器（qì）的工作，不需要停池淨水，檢修成本低，工作（zuò）量少。
 
　　動態曝氣器為固定式（shì）安（ān）裝，一經安裝完（wán）成後，便不（bú）可以移動，如果某間曝（pù）氣池需要檢修，就必須停止該池的運行，並且將池（chí）內的汙水（shuǐ）和淤泥等雜物清除後，方（fāng）可施工，檢修成（chéng）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（gāng）製（zhì）布氣管生鏽後產生氧（yǎng）化鐵以及汙水和（hé）空氣中的雜物會造成曝氣管內堵，曝氣管內氣流分布不均（jun1）勻，使曝氣管（guǎn）抖動，而產生疲勞損壞;曝氣管安裝在管接頭上（shàng），在曝氣（qì）管抖動和汙水腐蝕的雙重作用下，管接頭易從根部折斷，汙水的腐蝕還會造成布氣管壁減薄穿孔;水下（xià）搖臂活動關節長期（qī）浸泡在水中，可能會因為生鏽等原因而無法（fǎ）轉（zhuǎn）動，從而使得曝氣器不能（néng）正常提升到水麵。以上3種失效形式，經過近年來的新技術的應用，已經得（dé）到很大的改善，使得曝氣器的使（shǐ）用壽命可達5年（nián）左右（yòu）。
 
　　動態曝氣器的（de）失效形式則（zé）有：由於疲勞或腐蝕（shí）等原因（yīn），曝氣（qì）頭各部件（jiàn）(如圓罩、旋混筒、旋混圈等)之間（jiān）的連接件斷裂或鬆脫，而造（zào）成（chéng）曝氣頭解體（tǐ）或脫落;配（pèi）氣管斷裂;配（pèi）氣管一般（bān）采用UPVC等非金屬管材，管子與管子，管（guǎn）子與（yǔ）管件多用膠（jiāo）水粘連，一旦粘（zhān）接不牢，容易從粘連處脫落（luò）和漏氣（qì）。這3種失效形式一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長，可達8～10年。
 
　　3實際應用
 
　　搖臂式（shì）微孔曝氣器因為（wéi）有氧利用（yòng）率高、檢修（xiū）方便等優點，較多應用在生產負荷較重、汙水水質較惡劣的（de）一級（jí）生化係統;固（gù）定式動態曝氣器則因為有氧利用率稍低但可以（yǐ）長期保持，檢修困難但使用壽命長的特點，一般應用在生產負荷較低，汙水水質較好的二級生化係統。
 
　　曝氣（qì）器的種類非常多，經過不斷的更新和發展（zhǎn），其結構和性（xìng）能更是有著日（rì）新（xīn）月異的變化。本（běn）文介紹的隻是其中極（jí）少的幾種，所作的論述也隻是根據本地（dì）區（qū）的有限幾家汙水處理場（chǎng）的（de）情況而作，一些看法帶有（yǒu）很大的片（piàn）麵（miàn）性和（hé）局限（xiàn）性。
 
　　而曝氣器的選用依據各有側重，主要考慮下列因素：
 
　　空氣擴散裝置應具有較高的氧利用率和動力效率，具有較好的節能效果;
 
　　不易（yì）堵塞，出（chū）現（xiàn）故障易排除，便於維護管理;
 
　　構（gòu）造簡單，便於安裝，工程造（zào）價及裝（zhuāng）置本身成本都（dōu）較低。
 
　　此外，還（hái）應考慮汙水（shuǐ）的水質，地區條件以及曝氣池型、水深等。