曝气是一种有价值的工具，用于减少地下水中发现的各种污染物。正如曝气可以提高下游过滤和净化系统的效率和效果一样，仔细选择和设计曝气系统本身可以提高其效率。
管理氯气需求
三种常见的污染物——铁、硫化氢(H2S)和氨可增加水处理系统对氯的需求。这三种物质都会产生味道、气味或污渍，铁和氨也会通过促进生物膜生长而危害公共健康。曝气预处理可以控制这三种污染物，并在处理后期减少氯的消耗。
减少氯的剂量不仅仅是节省成本的行动。随着氯的剂量增加，工厂更有可能超过为消毒副产物(DBPs)(如三卤甲烷(THM))设置的最大污染物水平(MCLs)。
铁和氢2S可以被大气中的氧气氧化，需氧量相对较低——0.15毫克(mg)的氧气(O21毫克铁和1毫克氧2每1毫克H2年代。
良好的实践规定，除了氧化所需的量外，还应添加4至5毫克/升(l)的额外氧气缓冲液，以促进更快和更完整的动力学。氨更具有挑战性，需要大约4.6毫克的O21毫克氨。一个常见的设计规则是，每1毫克氨，需要10毫克氯，所以与曝气相比，断点氯化可能是一种更昂贵的氨还原方法。
达到更高的DO水平
侧流注入，使用文丘里技术，配合管道闪速反应器(PFR)或管道喷嘴歧管(PNM)，是一种经济有效的方法，可以减少占地面积和维护，并实现更高的溶解氧(DO)水平。
典型的侧流喷射系统由一个或两个空气喷射滑块和一个PFR或PNM组成。安装在撬上的增压泵从主线抽取侧流，并将其泵入安装在撬上的文丘里注入器，文丘里注入器利用水流产生真空，将大气吸入侧流。BETVICTOR体育官网然后，水/气混合物通过不锈钢PFR或PNM混合回干线，采用高速混合喷嘴积极混合并均匀地将氧气转移到干线上的溶液中。PFR/PNM不包含任何静态混合元件或任何运动部件，因此维护不是问题，而且整个装置几乎没有主线压力损失。
可扩展性是PFR/PNM系统的另一个优点，该系统通常设计有一个备用的侧流连接，以便将来添加空气注入滑橇。
如果污染物浓度增加或水流速率增长到超过设计峰值，可以通过添加氧气源(如液氧(LOX)或现场氧气浓缩器)简单地将空气注入滑块转换为氧气注入滑块，以实现更高的DO水平。
南达科塔的美丽与效率
2017年，南达科他州扬克顿的水净化设施扩建工程破土动工。新设施旨在使用反渗透(RO)技术，以获得高质量的饮用水，地下水流速高达1000万加仑/天(mgd)，铁浓度很高。为了降低化学成本并减轻反渗透膜的负荷，原水首先经过曝气步骤、保留罐和多媒体过滤。
该工厂面临的挑战超出了水处理的技术要求。它坐落在密苏里河沿岸的一个现有城市公园里，所以
对于这座城市来说，拥有一个能够无缝融入公园和周围市中心地区的设施是很重要的。
在评估曝气设备时，很明显没有安装大通风曝气器的方便位置。唯一可能的地点是需要更换一座美观的钟楼。
设计工程师熟悉用于臭氧应用的直列气体接触系统，并很高兴地听到相同的设备可以有效地用于曝气系统。最后，由两个空气喷射橇和一个24英寸PFR组成的曝气设备被方便地安装在建筑物的地下室。
该系统于2020年启动，能够充分地对原水进行曝气，使其氧化高达2毫克/升的铁，随后由多媒体过滤器去除。
对抗污染
在爱荷华州一个1.6 mg / d的地下水处理设施中，一个在线扩散系统被用于预滤池曝气，以处理铁和氨。扩散设备可达到的最高DO水平为3 ~ 4mg /l。如此低的DO浓度不足以支持过滤器内的完全硝化，因此，剩余的氨增加了对氯的需求，并抑制了工厂在其处理过的出水中保持稳定的氯残留量的能力。
扩散器污垢已成为一个主要问题。工厂管理人员试图使用两个扩散器来处理污垢，这样一个扩散器可以一直运行，而另一个可以停止使用进行清洁。即使经常清洗，扩散器似乎已经到了无法修复的地步。
在这个特殊的工厂，有一些挑战。水直接从井中泵入压力过滤器，而不使用储罐。由于氨的硝化需要相对较高的氧气，因此需要提高DO的水平。
这是一个改造的情况，所以几乎没有空间来增加设备。由于占地面积有限，需要保持主线压力，通风曝气器不是一个可行的选择。
2019年秋季，安装并调试了带有10英寸PFR的单滑直排曝气系统。该系统被设计为在进入多媒体过滤器之前将DO增加到7-8 mg/l -足够的氧气支持从氨完全硝化到硝酸盐所必需的生物活性。空气喷射滑橇由变频驱动器(VFD)控制，因此系统可以在不使用任何不必要的泵送能量的情况下优化，以达到理想的DO水平。
由于占地面积小、可扩展性强、维护需求低，带文丘里喷雾器的侧流系统在曝气方面越来越受欢迎，不仅提高了下游处理系统的效率，还提高了曝气过程本身的效率。