由於工（gōng）業廢水成分的多樣性，往（wǎng）往需要通過幾種方法組成的處理係統才（cái）能達到（dào）所需的排放標準。汙水處（chù）理按采（cǎi）用的方法手段分類，可分為物理法、化學法、物理化學法和生物法4種。生物法是利用（yòng）廢水中的微生物的代（dài）謝作用分解水中可降解的有機物的一（yī）種方（fāng）法（fǎ），因為具有處理量大，投資省，經濟可靠（kào）的特點，它是當前（qián）較為（wéi）普遍的一種水處理方法。
 
　　1 曝（pù）氣器（qì）在汙水處理中（zhōng）的應（yīng）用
 
　　生物處理法根據參與作用的微（wēi）生（shēng）物的需氧情（qíng）況，可分為好氧法和（hé）厭氧法（fǎ）兩大類。
 
　　一般情況，好氧法比較適用（yòng）於較低濃度汙水，如乙烯廠汙水;而厭氧法（fǎ）較適（shì）用於處理汙（wū）泥和較高濃度的汙水。
 
　　好氧生物（wù）處理法可分為活性汙泥法和生物膜法（fǎ）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（qù）除汙（wū）水中有機物的方法。存在於活性汙泥中的好氧微（wēi）生物必須在（zài）有氧氣存在的條件下才能起作用。在汙水處理生（shēng）化係統的曝氣池中，充氧效（xiào）率與好氧（yǎng）微生物生長（zhǎng）量成（chéng）正相關性。溶解氧的供給量要根（gēn）據好氧微生物的數量、生理特性、基（jī）質性（xìng）質及（jí）濃度來綜合考慮。這樣，活性汙泥才能處在*佳的降解有（yǒu）機物的狀態。
 
　　根據試驗表明，曝氣（qì）池中溶解氧維持在3～4mg/L為宜，若供氧不足，活性（xìng）汙泥性能差（chà），導致廢（fèi）水處理效果下降。為保證（zhèng）有充足的供氧，必須依靠一種（zhǒng）設備來完成，例如曝氣器（qì）。
 
　　2 曝（pù）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（jiě）於水中，或者將水中不需要的氣體和揮發性物質放逐到空（kōng）氣（qì）中。換言之，它是促進氣（qì）體與液（yè）體之間物質交換的一種手段。它還有其他一些重要作用，如混合和攪拌。空氣中的氧通過曝（pù）氣傳遞到（dào）水中，氧（yǎng）由氣相向液相進行傳質轉移，這種傳質擴散的理（lǐ）論，目前（qián）應用較多的是劉易斯（sī）和惠（huì）特曼提出的雙膜理論。
 
　　雙（shuāng）膜理論（lùn）認為，在“氣水”界麵上存在著氣（qì）膜和液（yè）膜，氣膜（mó）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（huì）出現氣壓梯度和濃（nóng）度（dù）梯度（dù）。如果液（yè）膜中氧的濃度低於水（shuǐ）中氧的飽和濃度，空氣（qì）中的氧繼續向內擴散透過液（yè）膜進（jìn）入水體，因而液膜和氣膜將成為氧傳（chuán）遞的障礙，這就是雙膜理論。
 
　　顯然，克服（fú）液膜障礙*有效的方法是快速變換“氣液”界（jiè）麵。曝氣（qì）攪拌正是如此，具體的做法就（jiù）是：減少氣泡的大小，增加（jiā）氣泡的數量，提高液體的紊流程度，加大曝（pù）氣器的安裝深度，延長氣泡與液體的接觸時（shí）間。曝氣設備正（zhèng）是基（jī）於這（zhè）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（qì）器的功能
 
　　曝氣類型大體（tǐ）分為兩類：一類是鼓風曝（pù）氣，一類是機械曝氣。鼓風曝氣是（shì）采用曝氣器擴散板或擴散管在水中引入氣泡的曝氣方式（shì）。一般乙烯廠的汙水處理多采用這種方式（shì）。機械曝氣是指利用葉輪等器械引入氣泡的（de）曝氣方式。
 
　　所有的曝氣設備，都（dōu）應該滿足下列3種功能：
 
　　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持（chí）水中一定的溶解氧濃度;
 
　　在曝氣區內產生足夠的混合作用和水的環流動;
 
　　維持液體的（de）足夠速度，以使水中的生物固體處於懸浮（fú）狀態。
 
　　鼓風曝氣設備
 
　　鼓風曝氣係統由鼓風機、曝氣器和（hé）一係列連通的管線（xiàn）組成。鼓風機將空氣通過一係列（liè）管道輸送到（dào）安（ān）裝在池底（dǐ）部的曝氣器，通過曝氣器，使空氣形成不同尺寸的氣泡（pào）。氣泡在曝氣器出口形成，尺寸則取決於空氣擴散裝（zhuāng）置的形式，氣泡（pào）經過上升和隨（suí）水環流動，*後在液麵處破裂，這一過程產生氧向汙水中轉移的作用。鼓風係統的曝氣器主要分為微氣（qì）泡、中氣泡、大氣泡、水（shuǐ）力剪（jiǎn）切、水力衝擊及空氣升液等類型。
 
　　鼓風曝氣（qì）設備的主要技術性能指標有：動力效率(Ep)，即每消耗1kW電能（néng）轉移到混合（hé）液中的氧量;氧的利用效率(EA)，即通（tōng）過（guò）鼓風曝氣轉移（yí）到混（hún）合液的氧量（liàng），占總（zǒng）供氧量的百分比(%)。
 
　　微氣泡（pào）曝氣器
 
　　微氣（qì）泡曝氣器（qì）也稱微孔曝氣器（qì），采用多孔性材料如陶粒（lì）、粗瓷等摻以適當的如酚醛樹脂（zhī）一類的粘劑，在高溫下（xià）燒結成為擴散板、擴散管（guǎn）和擴散罩的形式。按照安裝的型式，可分為提升式微孔（kǒng）曝氣器及固定式微（wēi）孔曝氣器。
 
　　提（tí）升式微孔曝氣器（qì）主要由微孔（kǒng）曝氣管、活動搖臂、提升機等3部分組成：微孔曝（pù）氣管即由微孔管、前蓋、後蓋及連接螺栓組（zǔ）成;活動搖（yáo）臂是（shì）可提升的配管，微孔曝（pù）氣管安裝於支氣管上，成柵條狀，底座固（gù）定在池壁上，活（huó）動立管伸入（rù）池（chí）中，支（zhī）管（guǎn）落（luò）在池底部（bù），並支架支撐在池底部;曝氣器提升機（jī），為活（huó）動式電（diàn）動卷揚機，起吊小車可隨意移動，將搖臂提起。
 
　　其工作原理是：空氣從微氣泡曝氣管後蓋的通（tōng）氣孔進入曝氣管，曝氣管的（de）管壁上密布者許多細小的孔隙，管內空氣在壓力差的作用下，從（cóng）管壁的孔隙中擴散出來，在汙水形成許許多多微小的氣泡，並（bìng）造成水的紊流，從而達到了將空氣（qì）中的氧溶入水中的目（mù）的。
 
　　微孔曝氣管的形式有（yǒu）很多，目前較為常（cháng）用的有兩（liǎng）種：
 
　　一種是由粗（cū）瓷（cí）或剛玉等燒結而成（chéng）的普通曝氣管，這種管壁（bì）在燒結過程中產生許多極微小的孔隙，它（tā）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（jiē）觸麵積（jī）大，氧利用率高，一般可達到20～25%;其（qí）缺點是氣壓損失較大（dà），易堵塞，送入（rù）的空氣（qì）需（xū）經過濾處理（lǐ），易（yì）損壞，一旦損壞，氧（yǎng）利用率就開始快速下降。
 
　　另一種是管（guǎn）式膜片微孔曝氣管。這（zhè）種（zhǒng）曝氣管的安裝方式與前一種基本一樣，但其自身（shēn）的結構卻有（yǒu）很大的區別，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（chéng）橡膠製成的膜片，膜片被金屬卡子固定在（zài）管子上。在（zài）合成橡膠膜片上用激光等方法打出均勻分布的孔眼。
 
　　曝氣時，空氣通過管壁上的通氣孔進入膜片與管壁（bì）之間，在壓縮空氣的作用下，使膜片微微鼓起，孔眼張（zhāng）開，達到（dào）布氣擴散的目（mù）的。停止供氣，氣壓消（xiāo）失後，膜片本身在彈性作用下使孔眼自動閉合，由於水壓的作用，膜片壓實（shí）在管壁上。因此，汙水不會倒流而堵塞孔眼。但由於（yú）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（jìng）過大，氧的利用（yòng）率較低，開孔直徑過小，氧利用率高，但阻力（lì）增（zēng）大。橡膠膜片應選用耐老（lǎo）化，高強度膠質，以免膜片出現撕裂，造（zào）成曝氣器損壞。
 
　　動態曝氣器
 
　　動態曝氣器是（shì）一種（zhǒng）新型的曝氣器，屬於固定安裝式的（de）微（wēi）氣泡曝氣器，它由圓罩、旋混筒、旋混圈、套接頭抱箍和配氣管組成。
 
　　動態曝氣器采（cǎi）用了（le）“大（dà）孔排氣泡布氣”技術（shù），將引入曝氣器內的空氣分別進行正旋（xuán）和反旋導流，正旋（xuán）導流為順（shùn）時針方向，反旋導流為逆時針方向，由兩個（gè）不（bú）同方向旋流作用（yòng）下，在套筒旋（xuán）混（hún）筒內形成一個瞬（shùn）間連續局（jú）部反應的氣液強化旋混區。由旋混旋流（liú）作用所產（chǎn）生的大（dà）量氣泡（pào），再（zài）經圓罩（zhào）阻擋擴散作用之後，均勻密布的向上（shàng）產生氣泡。
 
　　總的來說（shuō），動態曝氣器是由大（dà）孔（kǒng）雙向（xiàng）旋混、套筒強化旋混和圓罩阻擋擴散等各（gè）種結構作用，使氣相在液相中碰（pèng）撞、剪切和分（fèn）割，從而形成（chéng）混合性擴散。由於動（dòng）態曝氣器（qì）采用了大孔排氣，即使停風停壓後（hòu），汙水（shuǐ）倒流進曝氣（qì）器和配氣管中，也（yě）不會造成排氣孔堵塞，從而從根本上解決（jué）了曝氣器堵塞的問題（tí），可長期保持氧利用率不發生變化（huà）。但由於（yú）產生（shēng）氣泡的直徑較大，氧（yǎng）利用率相對微（wēi）孔曝氣器要低，一般在15～19%之間（jiān）。與動態曝氣器的結構（gòu）和性能類似（sì）的還有旋混曝氣器。
 
　　搖臂微孔曝氣（qì）器與動態曝氣器的對比
 
　　除了上麵所講的氣泡直（zhí）徑（jìng）、氧利用率、是否易堵塞等不同之處外，兩者還有以下幾個不同點：
 
　　1安裝方式
 
　　搖臂微孔曝氣（qì）器為（wéi）可活動式安裝，當曝（pù）氣器需要更換或檢（jiǎn）修時（shí），可用提升機將（jiāng）曝氣器從水中出來，在池麵進（jìn）行施工檢修，不影響同池其他曝氣器的工作，不需要停池（chí）淨水，檢修成本低（dī），工作量少。
 
　　動態曝氣器為（wéi）固定式安裝，一經安裝完成（chéng）後，便不（bú）可以移動，如果（guǒ）某間曝氣池需（xū）要檢修，就必須停止（zhǐ）該池的運行，並且將池內的汙水和淤泥等雜物清除後，方可施工（gōng），檢修成本（běn）較高。
 
　　2耐用性
 
　　搖臂式微孔曝氣（qì）器的失效形式主要有以下3種：鋼製布氣管（guǎn）生（shēng）鏽後產（chǎn）生氧化鐵（tiě）以（yǐ）及（jí）汙水和空氣中（zhōng）的雜物會造成曝氣管（guǎn）內（nèi）堵，曝氣管內氣流分布不（bú）均勻，使曝氣管（guǎn）抖動，而產生疲（pí）勞損壞;曝氣管安裝在管接（jiē）頭上，在曝氣管抖動和汙水（shuǐ）腐蝕的雙重作用下，管接頭易從根部折（shé）斷，汙水的腐蝕還會（huì）造成布氣管壁減薄穿孔;水下搖臂活（huó）動關節長期浸泡在水中，可能會因為生鏽等原因而無法轉動（dòng），從而使得曝（pù）氣器不能正常提升到水麵。以上3種失效形式，經過近年來的新技術的（de）應用，已經得到很大的改（gǎi）善，使得曝氣器的使（shǐ）用壽命可達5年左右（yòu）。
 
　　動態（tài）曝氣器的失效形式則有：由於疲勞或腐蝕等原因，曝氣頭各部件（jiàn）(如圓罩、旋混筒、旋混圈等)之間（jiān）的（de）連接件斷（duàn）裂或鬆脫，而造（zào）成曝氣頭解體（tǐ）或脫落（luò）;配氣（qì）管斷裂;配氣管一般采用UPVC等非（fēi）金屬管材，管子與管子，管子（zǐ）與管（guǎn）件（jiàn）多用（yòng）膠水粘連，一旦粘接不牢，容易從粘連處脫落和漏氣。這3種失效形式一般可以通過合理選型，正確選材（cái），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（dá）8～10年。
 
　　3實際應（yīng）用
 
　　搖臂（bì）式微孔曝氣器（qì）因為有氧（yǎng）利用率高、檢修方便等優點，較多應用在生產負荷較（jiào）重（chóng）、汙水水質較惡劣的一（yī）級生化係統;固定式動（dòng）態曝（pù）氣器則因為有氧利（lì）用（yòng）率稍低但（dàn）可以長（zhǎng）期保持，檢修困難但使用壽命長的特點，一（yī）般應用在生產（chǎn）負荷較低，汙水水質較好的二級生化係統。
 
　　曝氣器的（de）種類非常（cháng）多，經過不斷的更（gèng）新和發展，其結構和性能更是有著日新月（yuè）異的變化（huà）。本文介紹的隻是其（qí）中極少的幾種，所作的（de）論述也隻是根據本地區的有限幾家汙水處理場的情況而作，一些（xiē）看法帶（dài）有很大的片麵性和局限性。
 
　　而曝氣器的選用依據各有側重，主要考慮下列因素：
 
　　空氣擴（kuò）散裝置應具（jù）有較高（gāo）的（de）氧利用率和動力效率，具有較好的（de）節能效果;
 
　　不易（yì）堵塞，出現故障易（yì）排除，便於維護管理;
 
　　構造簡單，便於安裝，工程造（zào）價（jià）及裝置（zhì）本身成本都較低。
 
　　此外，還應考慮汙水的水質，地區條件以（yǐ）及曝氣池型、水深等。