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污水處理曝氣池是使空氣與水激烈觸摸的一種手段，其目的在于將空氣中的氧溶解于水中，或者將水中不需要的氣體和揮發性物質放逐到空氣中。換言之，它是促進氣體與液體之間物質交換的一種手段。它還有其他一些重要作用，如混合和拌和。空氣中的氧經過曝氣傳遞到水中，氧由氣相向液相進行傳質搬運，這種傳質分散的理論，應用較多的是劉易斯和惠特曼提出的雙膜理論。
雙膜理論認為，在“氣-水”界面上存在著氣膜和液膜，氣膜外和液膜外有空氣和液體活動，屬紊流狀況；氣膜和液膜間屬層流狀況，不存在對流，在一定條件下會呈現氣壓梯度和濃度梯度。假如液膜中氧的濃度低于水中氧的飽和濃度，空氣中的氧持續向內分散透過液膜進入水體，因此液膜和氣膜將成為氧傳遞的障礙，這便是雙膜理論。顯然，克服液膜障礙最有用的方法是快速變換“氣-液”界面。曝氣拌和正是如此，詳細的做法便是：減少氣泡的大小，增加氣泡的數量，進步液體的紊流程度，加大曝氣器的安裝深度，延長氣泡與液體的觸摸時間。曝氣設備正是根據這種做法而在污水處理中被廣泛采用的。
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