由於工（gōng）業廢水成分（fèn）的多樣性（xìng），往往需要通過（guò）幾種方法組成的處理係統才能達到所需的排放（fàng）標準。汙水處理（lǐ）按采用的方法手段分類，可分為物理法、化學法（fǎ）、物理化學法（fǎ）和生物法4種。生物法是利用（yòng）廢水中的（de）微生物的代謝作用分解（jiě）水中可降解的有機物的一種方法，因為具有（yǒu）處理量大，投（tóu）資省，經濟可靠（kào）的特點，它是當前較為普遍的一種水處理方法。
 
　　1 曝（pù）氣器在汙水處理中（zhōng）的應（yīng）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，好氧法比較適用於較低濃（nóng）度汙水，如乙烯廠汙水;而厭氧法較適（shì）用於處理汙泥和較（jiào）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（fǎ）兩（liǎng）大類。活性汙泥（ní）法是水（shuǐ）體自淨的人工強化方法，是一種依靠活性汙泥工（gōng）作主體的去除汙水中有機物的方法。存在於活性汙泥中的好氧微生物必須在有氧氣存在的條（tiáo）件（jiàn）下才能起作用。在汙水處理生化係統的曝氣池中（zhōng），充氧效率與好（hǎo）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（shù）量、生理特（tè）性、基質性質及濃度來綜合考慮。這樣，活性汙泥才能處在*佳的降解有機物的狀態。
 
　　根據試驗（yàn）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（xìng）能差，導致廢水處理（lǐ）效果下（xià）降。為保證有充足的（de）供氧，必須依靠一種設（shè）備來完成（chéng），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，其目的在於將空氣中的氧（yǎng）溶解於水中，或者將水中不需要的氣體和揮發性物質放逐到（dào）空氣中。換言之，它是促進氣體與液體之間物質交（jiāo）換的一種手段。它還有其他（tā）一（yī）些重要（yào）作用，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（yè）相進行傳質轉移，這種傳（chuán）質擴散的理論，目前應用較多的是劉易斯和惠特曼（màn）提出的雙（shuāng）膜理論。
 
　　雙（shuāng）膜（mó）理論認為，在“氣水”界麵上存在著氣膜和液膜，氣（qì）膜外和（hé）液膜外有空氣和液體流動，屬紊流狀（zhuàng）態;氣（qì）膜和液膜間屬層流（liú）狀態，不存在對流，在一定條件下會出（chū）現氣壓梯度和濃度梯度。如果液膜中氧（yǎng）的濃度低於水中氧的飽和濃度，空氣中的氧繼續向內（nèi）擴（kuò）散透過液（yè）膜進入水體（tǐ），因而液膜和氣膜將成為氧傳遞的障礙，這就是雙膜理（lǐ）論。
 
　　顯然，克服液膜障礙*有效的（de）方法是（shì）快速變換“氣液”界麵。曝氣攪拌正是如此，具體的做法就是：減少氣泡（pào）的大小，增加氣泡的數量，提高液體的紊流程度，加大曝氣器的安裝深度（dù），延長（zhǎng）氣泡與液體的接觸時間。曝氣（qì）設備正是基於這種做法而在汙水處理中被廣泛采用的。
 
　　3 曝氣類型與曝氣器的功能
 
　　曝氣類型大體（tǐ）分為兩類（lèi）：一類是鼓風曝氣，一類是機械曝氣。鼓風曝（pù）氣是采用（yòng）曝（pù）氣器擴散板或擴散管在水中引入氣泡（pào）的（de）曝氣方（fāng）式。一般乙烯廠的汙水（shuǐ）處理多采用這種方式。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，都應該滿足下列3種功能（néng）：
 
　　產生並維持有效的氣水接觸（chù），並且在生物氧化作用不斷消耗氧氣的情況下保（bǎo）持水中一定的溶（róng）解氧濃度;
 
　　在曝氣區內產（chǎn）生足夠的混合作用和水（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（fú）狀態（tài）。
 
　　鼓（gǔ）風曝氣設備
 
　　鼓風（fēng）曝氣係統由鼓風機、曝氣器和一係（xì）列連通（tōng）的管線組成。鼓風機將空氣通過一係列管道輸送到（dào）安裝在池底部的曝氣器，通（tōng）過曝氣器，使空氣形成不同尺寸的氣（qì）泡。氣（qì）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（shàng）升和隨水環流動，*後在液麵處破裂，這一過（guò）程產生氧向汙水中轉移的作用。鼓風（fēng）係統的曝（pù）氣器主要分為微氣泡（pào）、中氣泡、大氣泡、水力剪切、水力衝擊及空氣升（shēng）液等類型。
 
　　鼓風曝氣設備的（de）主要技（jì）術性（xìng）能指標有（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)，即通過鼓風（fēng）曝氣轉移到混合液的氧量，占總供氧量的百分比(%)。
 
　　微氣泡（pào）曝氣器
 
　　微氣泡曝氣器也稱微孔曝氣器，采（cǎi）用（yòng）多孔性材料如陶粒、粗瓷等（děng）摻以適（shì）當的（de）如酚醛樹脂（zhī）一類的粘劑，在高溫下燒結成為擴散板、擴散管和擴散罩的形式。按照安裝的型式，可分為提升式微孔曝氣（qì）器及固定（dìng）式微孔曝氣器。
 
　　提升式微孔曝氣器主要（yào）由微孔曝氣管、活（huó）動搖臂、提升機等3部分（fèn）組成：微孔（kǒng）曝氣管即由微孔管、前蓋、後（hòu）蓋（gài）及連接螺栓組成;活動搖臂是可提升的配管，微孔曝（pù）氣管安裝於（yú）支氣管（guǎn）上，成柵條狀，底座固定在（zài）池壁上，活動立管伸入池中，支管落在池底部，並支架支撐在（zài）池底部（bù）;曝氣（qì）器提升機，為活（huó）動式電動卷揚機（jī），起吊（diào）小車可隨意（yì）移動，將搖臂提起。
 
　　其工作原理（lǐ）是：空氣從（cóng）微氣泡曝氣管後蓋的通（tōng）氣（qì）孔進入曝氣管，曝氣管的管（guǎn）壁上（shàng）密布者許多細小的孔隙，管內空氣在（zài）壓力差的作用下，從管壁的孔隙中擴（kuò）散出（chū）來，在汙水形成許許多（duō）多微小的氣泡（pào），並造成水的（de）紊流，從而達到了將空氣中的氧溶入水中（zhōng）的（de）目的。
 
　　微孔曝（pù）氣管的形式有很多，目前較為常用（yòng）的有兩種：
 
　　一種是由粗瓷或剛（gāng）玉等燒結而（ér）成（chéng）的普（pǔ）通曝氣管，這種管（guǎn）壁在燒結過程（chéng）中產生許多極微小的孔隙，它的主要特點是能產生微小的（de）氣泡（pào），氣泡直徑約0.1～0.2mm，氣、液接觸麵積大，氧利用率高，一般可達到20～25%;其缺點是氣壓（yā）損失較大，易堵塞，送入的空氣需經過（guò）濾處理，易損壞，一旦損壞，氧利用率就開始快速（sù）下降。
 
　　另一種（zhǒng）是管式膜片微孔曝氣（qì）管。這種曝氣管的安裝（zhuāng）方式與前一（yī）種基本一樣，但其自身的結構（gòu）卻有很大（dà）的區別（bié），它是由一個用ABS或（huò）UPVC製成的管子作為布氣管，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，膜片被金屬卡子固定在管子上。在合成橡膠（jiāo）膜片上用激光等方法打出均勻分（fèn）布的孔眼（yǎn）。
 
　　曝氣（qì）時，空氣通過（guò）管壁（bì）上的通氣孔進入膜片與管壁之間，在壓縮（suō）空氣的作用下，使膜片微微鼓（gǔ）起，孔眼張開，達到布（bù）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使孔眼自動閉合，由於水壓（yā）的作用（yòng），膜片壓實在管壁上。因此，汙水不會倒（dǎo）流而堵塞孔眼（yǎn）。但由於這種膜片的開孔直徑直接影響到氧的利用率，因此，開孔直徑應適當。開孔直徑過（guò）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（qì）器損壞。
 
　　動態曝氣器
 
　　動態曝氣器是一種新型的曝氣器，屬於固定安（ān）裝式（shì）的微氣泡曝氣器（qì），它由圓罩、旋混筒、旋混圈、套接（jiē）頭抱箍和配氣管組成。
 
　　動態曝（pù）氣器采用了“大孔排氣（qì）泡布（bù）氣”技術，將引入曝氣器內的（de）空氣（qì）分別進行正（zhèng）旋和反旋導流，正旋導流（liú）為順時針方向，反旋（xuán）導流為（wéi）逆時針方向（xiàng），由（yóu）兩個不同方向旋流作用下，在（zài）套筒旋混筒內形（xíng）成一個瞬（shùn）間連續局部（bù）反應的氣液強（qiáng）化旋混區（qū）。由旋（xuán）混旋（xuán）流作用所產生的大量氣（qì）泡，再經圓罩阻擋擴散作用之後，均勻密布的向上產生（shēng）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（zǔ）擋擴散等（děng）各種結構作用（yòng），使氣相在液相中碰撞、剪切（qiē）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，即使停風停壓後，汙水倒流進曝氣器和配氣管中，也不（bú）會造成（chéng）排氣孔（kǒng）堵塞，從而從根本上解決（jué）了曝氣器堵塞的問題，可長期保持氧利（lì）用率不發生變化。但由（yóu）於產生氣泡的直徑較大，氧利用率相對微孔曝氣器（qì）要低，一般在（zài）15～19%之間。與動（dòng）態曝氣器的結構和性能類似的還有旋混（hún）曝（pù）氣器。
 
　　搖臂微孔曝氣器（qì）與動態曝氣器的對比（bǐ）
 
　　除了上（shàng）麵所講的氣（qì）泡直徑、氧利用（yòng）率、是否（fǒu）易堵（dǔ）塞等不（bú）同之處外，兩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（wéi）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從水中出（chū）來，在池麵進行施（shī）工檢修，不影響同池其他曝氣器的工作，不需要（yào）停池淨水，檢修成（chéng）本低，工作量少。
 
　　動態曝氣器為固定式安裝，一經安裝完成後，便不可（kě）以移動，如果（guǒ）某間曝氣池需要檢修，就必須停止該池的運（yùn）行，並且將池內的汙水和（hé）淤泥等雜物（wù）清除後，方可施（shī）工，檢修成本較高。
 
　　2耐（nài）用性
 
　　搖臂式微孔曝氣器的失效（xiào）形式主要（yào）有以下3種：鋼（gāng）製布氣管生鏽後產（chǎn）生氧化鐵以及汙水和空氣中的雜物會造成（chéng）曝（pù）氣管內堵，曝氣管內氣流分布不均勻，使曝氣管抖（dǒu）動，而產（chǎn）生疲勞損壞;曝氣管安裝在管接頭（tóu）上，在曝氣管抖動和汙水腐蝕的雙重作用下（xià），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;水下搖臂活動關（guān）節長期浸（jìn）泡在水中，可能會因為生鏽等原因而無法轉動（dòng），從而使得曝氣器不能正常（cháng）提（tí）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（hěn）大的（de）改善，使得曝氣（qì）器的使用壽（shòu）命可達5年左右。
 
　　動態曝氣器（qì）的失效形式則有：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（sōng）脫，而造成曝氣頭解體或脫落;配氣管斷裂;配氣管一般采用UPVC等非金屬管材，管子與管（guǎn）子，管子與管件多用膠水粘（zhān）連，一旦粘接不牢，容易從粘連處（chù）脫落和（hé）漏（lòu）氣。這3種失效（xiào）形式一般可以通過合理選型，正確選材，嚴把質（zhì）量關等方法來避免。因此，這種曝氣器（qì）的使用壽命較長（zhǎng），可達8～10年。
 
　　3實際應用
 
　　搖臂式微孔曝氣器因為有氧利用率（lǜ）高（gāo）、檢修方便等優點，較多（duō）應用在生產負荷（hé）較重、汙水水質較惡劣的一級生化（huà）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（jiǎn）修困難但使用壽命長的特點，一般應用在生產負（fù）荷較低，汙水水質（zhì）較好的二級生化係統。
 
　　曝氣器的種類非常（cháng）多，經過不（bú）斷的更新和發（fā）展，其結構和性能更是有著日新月異（yì）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（shì）根據本地區的有限幾家汙水處理場的情況而作，一些看法帶有很大的片麵性和局限性（xìng）。
 
　　而（ér）曝氣器的選用依據各有側重，主要考慮（lǜ）下列因素：
 
　　空氣擴散裝置應具有（yǒu）較高的氧利用率（lǜ）和動力效率（lǜ），具有較好（hǎo）的節能效果;
 
　　不易堵塞（sāi），出現故障易排除，便於維護管理;
 
　　構造簡單，便（biàn）於安裝，工（gōng）程造價及裝置本身成本都較（jiào）低。
 
　　此外，還應（yīng）考慮汙水的水質，地（dì）區條件以及曝氣池（chí）型、水深等。