由於工業廢水成分的多樣性，往往需（xū）要通過幾種方法組成的處理係統才能達到所需的排放標準。汙水處（chù）理按采用的方法手段分類（lèi），可分為物理法、化學法、物理化學法和生物法4種。生物法（fǎ）是（shì）利用廢水中的微生（shēng）物的代謝作（zuò）用分（fèn）解水中可降（jiàng）解（jiě）的（de）有機物的一種方法（fǎ），因為具有處理量大，投資（zī）省，經濟可靠的特點（diǎn），它是當前較為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的需氧情況，可（kě）分為好氧法和厭氧法兩大類。
 
　　一般（bān）情況，好氧法比較（jiào）適用於較低濃度汙水，如（rú）乙烯廠汙水;而厭氧法較適用於處理（lǐ）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（ní）工作主體的去除（chú）汙水中有機物的方法（fǎ）。存（cún）在於活性汙泥中的好氧微生物必須在有（yǒu）氧氣存在的條件下才能起作用。在汙（wū）水處理生化係統的曝氣池中，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（shēng）物的數量、生理特性、基（jī）質性（xìng）質及濃度來綜（zōng）合考慮（lǜ）。這樣，活性汙泥才能（néng）處在*佳的降（jiàng）解有機（jī）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，若供氧不足，活性汙泥性能差，導（dǎo）致廢水處（chù）理效果下降。為保證有充足（zú）的供（gòng）氧，必須依靠一種設備來完成，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（jiāng）空氣中的氧溶解於水中，或者將（jiāng）水中不（bú）需要的氣體和揮發性物質放逐到空氣中。換言之，它是促進氣體（tǐ）與液體之（zhī）間物質交換的一種手段。它（tā）還有其他一些重要作用，如混合和攪拌。空氣中的氧通過（guò）曝氣傳遞到水中，氧由氣相向液相進行傳質（zhì）轉移，這種傳（chuán）質擴散的理論，目（mù）前應用較多的是劉易斯和惠特曼（màn）提出的雙膜理論。
 
　　雙膜理（lǐ）論認為，在“氣水（shuǐ）”界麵上存在著氣膜和液膜，氣膜外和液膜（mó）外有（yǒu）空氣和液體流動，屬紊流狀態;氣膜和液膜間屬層（céng）流狀態，不存在對流，在一（yī）定條件下會出現氣壓梯度和濃度梯度。如果液膜中氧的濃度低於水（shuǐ）中氧的飽和濃度（dù），空氣中的氧繼續向內擴散透過（guò）液膜進入水體，因而液膜和（hé）氣膜（mó）將（jiāng）成為氧傳遞的障礙，這就是雙膜理論。
 
　　顯然，克服液膜（mó）障（zhàng）礙*有效的方法是快速變換“氣液”界麵。曝氣攪（jiǎo）拌正是如此，具體的做法就是：減少氣泡的大小，增加氣泡的數（shù）量，提高液體的紊流程度，加大曝（pù）氣器（qì）的安裝深度（dù），延長氣泡與液體的接觸時間。曝氣設備正是基於這種做法而在汙水處理中被廣泛采用（yòng）的。
 
　　3 曝氣類型與曝氣器的（de）功能（néng）
 
　　曝氣類型大體分為兩類：一類是鼓風曝氣（qì），一類是機械（xiè）曝氣。鼓風曝氣是采用曝氣（qì）器擴散板（bǎn）或擴散管在水中引入氣泡的曝氣方式。一般乙烯廠的汙水處理多采用這種方式。機（jī）械曝氣是指利（lì）用葉輪等器械引入氣泡的曝氣方式（shì）。
 
　　所有（yǒu）的曝氣（qì）設備，都應該滿足下列（liè）3種功能：
 
　　產生並維持（chí）有效（xiào）的（de）氣水接（jiē）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;
 
　　在曝氣區內產生（shēng）足夠的混（hún）合作用和水的環流動（dòng）;
 
　　維持液體的足夠速度，以使水中的生物固體（tǐ）處於懸浮狀態（tài）。
 
　　鼓風曝氣設備
 
　　鼓風曝氣（qì）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（dào）輸送到安裝在（zài）池底部的曝氣器，通（tōng）過曝氣器，使空（kōng）氣形成不同尺寸的（de）氣泡。氣泡在曝（pù）氣器出口形成，尺（chǐ）寸則取決於空氣擴散裝置的形式，氣泡經過（guò）上升和隨（suí）水環流動，*後在液麵處破裂，這一過程產生氧向汙水（shuǐ）中轉移的作用。鼓風係統的曝氣器主要分為微氣泡、中氣泡、大氣泡、水力剪切、水力衝擊及空氣升液（yè）等類型。
 
　　鼓風（fēng）曝氣設備的主要技術性能（néng）指標有：動（dòng）力效率(Ep)，即（jí）每消（xiāo）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（wēi）孔曝氣器，采用多（duō）孔性材料如陶粒、粗瓷等摻以適當的如酚（fēn）醛樹脂一類的粘劑，在（zài）高溫下燒結成為擴（kuò）散板、擴散管和擴散罩的形式。按照安裝（zhuāng）的型式，可分為提升式微孔曝（pù）氣（qì）器（qì）及固定式微孔曝氣器。
 
　　提升式微孔曝氣器主要由微孔（kǒng）曝氣管、活（huó）動搖臂、提升機等3部分組（zǔ）成：微孔曝氣管即由微（wēi）孔管、前蓋、後蓋及連接螺栓（shuān）組成（chéng）;活動搖臂是可提升（shēng）的配管，微孔曝氣管安裝於支氣（qì）管上，成柵條狀，底座固定在池壁上，活動立管伸入池（chí）中（zhōng），支管落在池底部，並支架支撐在池底部;曝氣器提升機，為活動式電動卷揚（yáng）機，起（qǐ）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（tōng）氣孔進入曝氣管，曝氣管的管壁上密布者許（xǔ）多細小的孔隙（xì），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（zài）汙水（shuǐ）形成許許多多（duō）微小的氣泡，並造成水的紊流，從而達到了將空氣中的氧溶入水中的目的。
 
　　微孔曝氣管的形式有很多，目前較為常用的有兩種：
 
　　一種是（shì）由粗瓷或剛玉等燒結而成的普通曝氣管，這種管壁在燒結（jié）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（qì）泡（pào），氣泡直徑約0.1～0.2mm，氣、液接觸麵積大，氧利（lì）用（yòng）率高，一般可達到20～25%;其缺點（diǎn）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（lì）用率就開始快速（sù）下（xià）降。
 
　　另一種（zhǒng）是管（guǎn）式膜片微孔曝（pù）氣管。這種曝氣管的安裝（zhuāng）方式與前（qián）一種基本一樣，但其自身的（de）結構卻有很大的（de）區別，它是由一個用ABS或UPVC製成的管子作為布氣管，管壁（bì）上（shàng）開（kāi）有通風孔，布氣管（guǎn）外周覆蓋著合成橡膠製成的膜片，膜片被金屬卡子（zǐ）固定在管子上。在合成橡膠膜片上用激光等方法（fǎ）打出均勻分布的孔眼。
 
　　曝氣時，空氣通過管壁上（shàng）的通氣孔進入膜片與（yǔ）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，達到布氣擴散的目的。停止供氣，氣（qì）壓消失後，膜片本身在彈性作用下使孔眼自動閉合，由於水壓（yā）的作用，膜片壓實在管（guǎn）壁上。因此，汙水不會倒流而堵塞孔眼。但由於這種膜片的開孔直（zhí）徑直接影響到氧的利用（yòng）率，因此，開孔直徑應適當。開孔直徑過大，氧的利用率（lǜ）較低，開孔直徑過小，氧利用率高，但阻力增大。橡膠膜片（piàn）應選用耐老化，高強度膠質，以免膜片出現撕裂，造成曝氣器損壞。
 
　　動態曝氣器
 
　　動態曝氣器是一種新型的曝氣器，屬於固定（dìng）安裝式的微氣泡曝氣器，它由圓罩、旋（xuán）混（hún）筒、旋混圈、套接頭抱箍（gū）和配氣管組成。
 
　　動態曝氣器采用了（le）“大孔排氣泡布（bù）氣”技術，將引入曝氣器（qì）內的空氣分別進行正（zhèng）旋和反旋（xuán）導流，正旋導流為順時針方向，反旋導流為逆時針（zhēn）方向，由兩（liǎng）個不同方向旋流作用下，在套筒旋混筒內形成一個瞬間連續（xù）局部反應的（de）氣液強化旋混區。由旋混旋流（liú）作用所產生（shēng）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（zhǒng）結構作用，使氣相在液相中碰（pèng）撞、剪切和分割，從而形成（chéng）混合性擴散。由於動態曝氣器采用了（le）大孔排（pái）氣（qì），即使停風停壓後，汙水倒流進曝氣器和配氣管中，也不會造（zào）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發生變化。但由於產生氣泡的直（zhí）徑較大（dà），氧利用率相對微孔曝氣器要低，一般在15～19%之間。與動態（tài）曝氣器的結構和性能類似的還有旋混曝氣器。
 
　　搖臂微（wēi）孔曝（pù）氣器與動（dòng）態曝氣器的對比
 
　　除了上麵所（suǒ）講的氣泡直（zhí）徑、氧利用率、是否易堵塞等不同之處外，兩（liǎng）者還有以下幾個不同點：
 
　　1安（ān）裝方（fāng）式
 
　　搖臂微孔曝氣器為可活動式安裝，當（dāng）曝氣器需要（yào）更換或檢修時（shí），可用（yòng）提（tí）升機將（jiāng）曝氣器從水中出來，在池麵進行施工檢修，不影響同池其他曝氣器的工作，不需要停池淨水，檢修成本低（dī），工作量少。
 
　　動態曝氣器為固（gù）定式安裝，一經安裝完成後，便不可以移動，如果某間（jiān）曝氣（qì）池需要（yào）檢修，就必須停止該（gāi）池的運行，並（bìng）且將池內的汙水和淤泥等雜物清（qīng）除（chú）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化鐵以及汙水（shuǐ）和空氣（qì）中的雜物會造成曝氣管（guǎn）內堵（dǔ），曝氣管內氣流分布不均勻，使曝氣管抖動，而產（chǎn）生疲勞損壞;曝氣管安（ān）裝在管接頭上，在曝氣管抖動（dòng）和（hé）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（huì）造成布氣管壁減薄穿孔;水下搖臂活動關節長期浸（jìn）泡在水中，可能會（huì）因（yīn）為生鏽等原因而無法轉動，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（de）應用，已經得到（dào）很大（dà）的改善，使得曝氣（qì）器（qì）的使用壽命可達5年左右。
 
　　動態曝氣器的失效形式則（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（liè）或鬆脫，而造成曝氣頭解體或脫落;配氣（qì）管斷（duàn）裂;配氣管一般采用UPVC等（děng）非金屬管材，管子與管子，管子與管件多用膠水粘連，一旦粘接不（bú）牢，容易（yì）從粘連處脫落和漏氣。這3種失效形式（shì）一（yī）般可（kě）以（yǐ）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（jì）應用
 
　　搖臂式（shì）微孔曝氣（qì）器（qì）因為有氧利（lì）用率高、檢修方便等（děng）優點，較多應用在生產負（fù）荷較重、汙（wū）水水質較惡劣（liè）的一級生（shēng）化係統;固定（dìng）式動態曝氣器則因為有氧利用（yòng）率稍低但可以長期（qī）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（shuǐ）水質較好的二級生化係統。
 
　　曝氣器的種類非常多（duō），經過不斷的更新和發展，其結構和性能更是（shì）有著日新月異的變化。本文介紹的隻（zhī）是其中極少的（de）幾種，所作的論述也隻是根（gēn）據本地區的有限幾家汙水處理場的情況而作，一些看（kàn）法帶有很大的片麵性和局限性（xìng）。
 
　　而曝氣器的選用依據各有側重，主要考慮下（xià）列因素：
 
　　空（kōng）氣擴散裝置應具有較高（gāo）的氧利用率和動力效率（lǜ），具有較好的節能效果;
 
　　不易堵塞，出（chū）現故障易排除，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（zhì），地區條（tiáo）件以及（jí）曝氣池型、水深等。