曝氣是使空氣與水強制接觸的一種手段，目的就是促進空氣中的氧溶解於水中，同時將水中不需要的氣體和揮發性物質釋放到空氣中。曝氣是促進氣體與液體之間物質交換的一種手段。曝氣另一項重要作用就是混合和攪拌。空氣中的氧通過曝氣傳遞到水中，氧由氣相向液相進行傳質轉移，這種傳質擴散的理論，應用較多的是劉易斯和惠特曼提出的雙膜理論。
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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流動，處於紊流狀態；氣膜和液膜間屬層流狀態而非對流，在一定條件下會出現氣體壓力和濃度的梯度分佈。如果液膜中氧的濃度低於水中氧的飽和濃度，空氣中的氧就會持續向內擴散透過液膜進入水體，因而液膜和氣膜將成為氧傳遞的障礙，這就是雙膜理論。顯而易見，克服液膜障礙最有效的方法是迅速切換“氣-液”界面。曝氣攪拌就是實現這個功能，有效的措施就是：減少氣泡的大小，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，延長氣泡與液體的接觸時間。
曝氣池及其設施正是基於以上原理在汙水處理中被廣泛採用的。可能所有人都不喜歡站在曝氣池旁，但是曝氣池確實汙水處理的重要環節，為保護水源發揮重要作用。
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