1.好氧法生物处理 有机物的降解与有机体的合成都需要氧的参与，微生物、有机物与氧要充分接触，通过曝气可以实现充氧与混合两个目的。由于水溶解氧的能力有限，同时混合液污泥浓度大，氧在液相中扩散阻力大，所供给的氧不能完全为水所吸收，常用的鼓风曝气的氧利用率为5%～10%。理论上，每去除1kg BOD需消耗1kg O₂，即相当于标准状态下3.5m³空气，则每去除1kg BOD需供给空气35～70m³。

曝气方式可分为两种，鼓风曝气与机械曝气。

（1）鼓风曝气。鼓风曝气就是利用鼓风机和扩散器，向曝气池充入一定压力的空气，气压要足以克服管道系统阻力、扩散器阻力及扩散器上部的静水压。扩散器是曝气系统关键的部件，其作用是将空气分散成空气泡，增大气液接触面积，将空气中的氧溶解在水中。曝气效率取决于气泡大小、水的亏氧量、气液接触时间、气泡的压力等因素。常用的扩散器有以下几种：

1）小气泡扩散器。由微孔材料制成的扩散板或扩散管，气泡直径可以达到1.5mm以下。

2）中气泡扩散器。穿孔管孔眼直径为3～5mm，孔口朝下，与垂直面成45°夹角，孔距为10～15mm，孔口流速不小于10m/s。国外用尼纶、涤纶线缠绕穿孔管以分散气泡。

3）大气泡扩散器。主要结构为竖管，直径为15mm左右，分倒盆式与圆盘式。倒盆式扩散器由塑料及橡皮板组成，空气从橡皮板四周喷出，旋转上升，气泡直径为2mm左右，阻力大，效率为2.6kg O₂/kW·h；圆盘式扩散器由聚氯乙烯圆盘片、不锈钢弹性压盖与喷头连接而成。通气时圆盘片向上顶起，空气从盘片与喷头间喷出，供气中断时，扩散器上的静水压头使盘片关闭。

4）射流扩散器。用泵打入混合液，在射流器的喉管处形成高速射流，与吸入或压入的空气强烈搅拌，将气泡粉碎为100μm左右，使氧迅速转移至混合液。

5）固定螺旋扩散器。由直径为300mm或400mm、高1500mm的圆筒组成，内部装有按180°扭曲的固定螺旋元件5～6个，相邻两个元件的螺旋方向相反，一个顺时针旋转，另一个逆时针旋转，空气由底部进入曝气筒，形成气水混合液在筒内反复与器壁及螺旋板碰撞、分割、迂回上升。由于空气喷出口径大，故不会堵塞。

（2）机械曝气。机械曝气大多以装在曝气池表面的叶轮快速转动，进行表层充氧。按轴的方向不同，机械曝气装置分为竖式和卧式两类，常用的有平板叶轮、倒伞型叶轮和泵型叶轮，见图9-43。

图9-43 各类空气扩散器

a）泵型 b）倒伞形 c）平板型

表面曝气叶轮工作时，由于叶轮的提升和输水作用，使曝气池内的液体不断循环流动，更新气液接触面，不断从大气中吸氧。叶轮旋转时，在周边形成水跃，使液面剧烈搅动，从大气中将氧卷入水中，同时，叶轮中心及叶片背水侧出现负压，通过小孔可以吸入空气。此外，曝气叶轮也具有足够的提升能力，一方面保证液面更新，同时也使气体和液体获得充分混合，防止池内活性污泥沉积。(www.daowen.com)

实测表明，泵形叶轮的提升能力和充氧能力比相同直径的平板叶轮大，倒伞型叶轮的动力效率较平板叶轮高，但充氧能力差。

曝气叶轮的充氧能力和提升能力同叶轮浸没深度、叶轮的转速等因素有关。一般生产上曝气叶轮转速为30～100r/min，叶轮周边线速度为2～5m/s。叶轮的浸没深度按上顶平板面在静止水面下的深度计，一般在40mm左右（可调）。

各类曝气设备性能见表9-35。

标准状态指用清水做曝气试验，水温为20℃，大气压力为1.013×10⁵Pa，初始水中溶解氧为0的状态。现场实验用的是废水，水温为15℃，海拔150m，水中溶解氧保持2mg/L。

机械曝气常用于曝气池较小的场合，可减少动力消耗，维护管理也较方便。鼓风曝气供应空气的伸缩性较大，曝气效果也较好，一般用于较大的曝气池。

表9-35 各类曝气设备性能

2.曝气池设计 曝气池按水力特征可分为推流式和完全混合式。

（1）推流式曝气池。长宽比一般为5～10，受场地限制时，长池可以折流，废水从一端进，另一端出，进水方式不限，出水多用溢流堰，一般采用鼓风曝气扩散器。池宽和有效水深之比一般为1～2，有效水深最小为3m，最大为9m，超高0.5m。根据横断面上的水流情况，又可分为平推流和旋转推流。在平推流曝气池底铺满扩散器，池中水流只能沿池长方向流动。在旋转推流曝气池中，扩散器装于横断面的一侧，由于气泡形成的密度差，池水产生旋流，即除沿池长方向流动外，还有侧向流动。为了保证池内有良好的旋转运动，池两侧墙脚都宜建成外凸45°的斜面。根据扩散器在竖向上的位置不同，又可分为底层曝气、中层曝气和浅层曝气。采用底层曝气的池深取决于鼓风机能提供的风压，根据目前的产品规格，有效水深常为3～4.5m。采用中层曝气将扩散器装于池的中部，与底层曝气相比，在相同的鼓风条件和处理效果时，池深一般可加大到7～8m，最大可达9m，从而节约了曝气池的用地。中层曝气的扩散器也可设于池的中央，形成两个侧流，这种池型可采用较大的宽深比，适于大型曝气池。采用浅层曝气时，扩散器装于水面以下0.8～0.9m处，常采用1.2m以下风压的鼓风机，虽然风压小，但风量大，故仍能形成足够的密度差，产生旋转推流。池的有效深度一般为3～4m。

（2）完全混合曝气池。完全混合曝气池平面可以是圆形、方形或矩形。曝气设备可采用面曝气机，置于池的表层中心，废水从池底中部进入，废水一进入池内，即在表面曝气机的搅拌下，立即在全池中混合均匀，不向推流式那样上下段有明显的区别。

曝气池的设计计算根据经验，有负荷法和泥龄法。