曝气器是活性污泥法中的重要设备，是向生化污水处理工艺提供所需溶解氧、保证污水充分混合、使活性污泥悬浮的关键装置。其性能的好坏不仅影响污水的处理效果，而且直接影响到城市污水处理设施的投资费用和运行成本。
我国现阶段主要使用的中、微孔曝气器主要有大中气泡曝气器和微孔曝气器两大类，工程中常用的大中气泡曝气器有：穿孔管曝气器、双环伞形曝气器、固定螺旋曝气器、盆型曝气器等；工程中常用的微孔曝气器有：钟罩式微孔曝气器、平板式微孔曝气器、聚乙烯棒状微孔曝气器、悬挂曝气链等；按空气扩散结构可分为：多孔性扩散和非多孔性扩散结构；按照材料可分为：陶瓷、橡胶膜片、聚乙烯、工程塑料 ABS。由于空气扩散构造和所用材料的不同，造成它们的技术性能差异很大。采用工程塑料ABS 结合大中气泡非多孔性曝气方式、微气泡扩散结构研制的旋混曝气器，不易堵，气泡小。旋混曝气器具有优良的充氧曝气性能，氧利用率和动力效率较高，搅拌能力强，不易被堵塞，布气均匀，安装方便，布置简单，使用寿命长，是国内近年来综合利用的环保型高科技产品，该产品的研制开发，降低了污水处理厂的投资费用和运行成本及管理成本，具有较高的综合价值和社会意义。
1、曝气器构造及规格
该曝气器内外筒以工程塑料 ABS 为主要原料，挤压成筒状形态，曝气芯以玻纤增强 PA66 为主要原料，挤压成杆状形态，将其组装成形。其特点气孔在曝气芯上均匀开有斜向内切条缝结构。规格见表 1。
2、曝气器性能试验
2.1 试验装置
曝气实验装置为：长×宽×高=1 800 mm×1 800mm×8 000 mm 矩形塑料曝气池，体积 20 m3。试验设备连接见图 1。
（1）曝气池：1 800 mm×1 800 mm×8 000 mm。
（2）供气设备：D14×18-2.5/6000 罗茨风机。
（3）测量仪器：压力测量采用 U 型压力计，精度 6.0mmH2O；气体测量采用 LEB-40 转子流量计，精度：0.2m3/h； 溶氧测量采用 SJG-203 溶氧测定仪， 精度：±0.03mg/L。
（4）电子秒表：精度 1/100 s。
（5）托盘天平：精度 1.0 g。
2.2 试验方法及步骤
2.2.1 曝气试验方法
为了进行比较，试验对象均为自来水，测试风量均为 2.5 m3/h，有效容积 19.44 m3，有效水深 6 m，距槽底 380 mm 处放置旋混曝气器。在水质、风量、大气压强等因素不变的条件下，采取间歇静态非稳定法测试。将矩形有机玻璃槽中充满水后，投加还原剂（硫酸钠）和催化剂（硫酸钴）进行脱氧，待水中溶解氧浓度降为 0 后开始曝气，同时记录水中溶解氧浓度随曝气时间的变化值，直到水槽中溶解氧浓度达到饱和为止，然后计算曝气性能技术指标。 2.2.2 曝气试验步骤
（1）在试验水槽中注入自来水至预定水深，将溶解氧仪探头置于水深之半，开始曝气，曝气量 Q=2.5m3/h。测定水中溶解氧值，待溶解仪数值稳定时记录该值 C5，C5表示饱和溶解氧浓度（mg/L）。
（2）记录大气温度、水温和压力表读数。
（3）计算消氧剂及催化剂量，消氧剂 m(Na2SO4)=24×C5×V，催化剂量 m(CoSO4)=1.9×V，其中 V 表示曝气槽有效体积（m3）。
（4）用温水完全溶解 Na2SO4和 CoSO4后，倒入曝气槽中，并适当搅拌。
（5）待槽内溶解氧浓度降至零时，启动气泵，调节空气阀，使空气流量迅速达到 2.5 m3/h。
（6）记录溶氧仪读数 C1，时间间隔为 0.5 min，当溶氧仪读数 Cs达到饱和溶解氧 Cs值为止。
2.2.3 曝气均匀性试验
为了确定旋混曝气均匀性能，选择实验容器中心，压力为 101 kPa 时，进行曝气均匀性试验。
2.2.4 最大曝气量试验
将旋混曝气器放入水槽中，启动气泵，调节空气阀、开关、流量逐步加大，记录压力和风量。试验数据及条件见表 2 和表 3。
3、试验结构与讨论
评价曝气设备性能的基础指标是氧总转移系数（KLas），技术指标有供氧速率（Qc，mg/(L·h)）、氧利用率（ε，%）、理论动力效率（E，kg O2/kW·h）。
式（1）中：dc/ dt为氧转移速率，以水中单位时间的浓度变化表示；Cs为气液界面处，液相中氧的饱和浓度；C 为液相中氧的实际浓度；Yc为液膜厚度；W为曝气液体体积；A 为气液接触面积；DL为液膜中氧扩散系数。
则有
式（2）~（3）中：KLa为试验状态下氧总转移系数；将 KLa进行温度修正后，变成 20 ℃水温、101.325 kPa下的 KLas值，此即为标准状态下氧总转移系数。
式（4）中：用 Qc代替式（3）中的 dc/ dt，KLa修正后以 KLas代入。
式（5）中：N理是不计损失，指输入池内的理论功率。
式（6）中：Q 为标准状态下的供氧量；0.28 kg/m3为标准状态下 1 m3空气氧的重量。
试验结果表明旋混曝气器充氧性能各项指标远优于中、微孔曝气器行业标准 HJ/T 256-2006，见表 4，其中标准氧总转移系数 KLas值较大，近 1.5 倍标准值，说明此旋混曝气器传递阻力较小，供氧速度越快，氧传递速率快，氧转移速率高；在实际中，曝气器评价指标的计算和曝气装置有关，因为 KLa=(DL·A) (Yc·W)在试验条件一定的情况下，DL是一个几乎不变的常数，曝气泡在上升过程中所受水压变化很小，A 值几乎不变，同时曝气槽体积 W 与液膜厚度 Yc较小，所以 KLa很大。在曝气量和风压固定不变的情况下，ε、E 值仅受 Qc值大小的影响，而 Qc的大小即为气泡在水中停留、气液的接触过程中，气泡向水中转移氧量的多少。
旋混曝气器与同类产品的曝气性能相比也有很大的提高。湘潭某废水站，日排废水 3 000 m3/d 的曝气池中安装此曝气器后，较以前盘式微孔曝气器，投资成本节约 40%，运营和维修费用节约 60%，COD 值也有明显降低，取得了很好的经济效益。
4、结论
旋混曝气器氧利用率高，服务面积相对较大，阻力损失小、通气量恒定、抗气相和液相堵塞的性能优良；并能提高生物处理效率、降低能耗、节约运行费用，是一种综合性能高的曝气器。
该曝气器以工程塑料 ABS 为主要原材料，制造工艺简单，安装方便，极具推广使用价值。