為了恢復(fù)水中的溶解氧，現(xiàn)行的水處理成熟的工藝，都必須采用鼓風(fēng)曝氣。處理1噸污水應(yīng)用羅茨風(fēng)機(jī)至少需耗電0.4kw/h～0.8kw/h之間，該羅茨風(fēng)機(jī)噪音很大，又需增加消除噪音的費(fèi)用和建風(fēng)機(jī)房及增設(shè)管理人員費(fèi)用,它們是直接運(yùn)行費(fèi)用居高不下的主要一環(huán)，特別是若要求將污水處理達(dá)到地表水III類，僅“鼓風(fēng)曝氣”這一塊的費(fèi)用就將增加4~5倍。

遵循大氣復(fù)氧雙膜理論，鼓風(fēng)曝氣的傳質(zhì)要經(jīng)過好幾道過程：采用微孔曝氣就會(huì)增加氣壓損失；氣泡內(nèi)部空氣由氣相進(jìn)入水相是一次傳質(zhì)；氣泡表面氧氣擴(kuò)散到水體是二次傳質(zhì)；從生物絮凝體表面擴(kuò)散到微生物是三次傳質(zhì)；氣泡上升過程中氧氣分壓不斷減低是沿程損失；氣泡一出水面就破裂，故希望氣泡上浮的速度較慢，因而不能應(yīng)用加大鼓風(fēng)量的方法來加大曝氣量等等，這就限制了鼓風(fēng)曝氣的供氧效率的提高。所以鼓風(fēng)曝氣的動(dòng)能利用率很低僅有10%—15%。這也是當(dāng)今所有好氧生物處理工藝共同的特點(diǎn)。這就是我們從技術(shù)上必須突破的“音障”。

勢(shì)能增氧生態(tài)床（利用勢(shì)能）的大氣復(fù)氧

20世紀(jì)以來由火力發(fā)電（利用動(dòng)能）到水力發(fā)電（利用勢(shì)能）是一大革命；污水處理好氧工藝由鼓風(fēng)曝氣法進(jìn)行大氣復(fù)氧（利用動(dòng)能）到用“勢(shì)能增氧生態(tài)床”進(jìn)行大氣復(fù)氧（利用勢(shì)能）也將是一大革命。

增氧生態(tài)床的結(jié)構(gòu)為淺層、多層結(jié)構(gòu)，填料（可用卵石、黃砂）在每一層中按顆粒大小級(jí)配分層鋪砌，目的是增加比表面積，這就是生態(tài)學(xué)角度的“島”；并在生態(tài)床兩頭加設(shè)增氧機(jī)，該增氧機(jī)是利用水力學(xué)中負(fù)壓原理（即虹吸）設(shè)計(jì)，目的是增加溶解氧含量。增氧生態(tài)床（利用勢(shì)能）充分利用水泵的揚(yáng)程來設(shè)計(jì)它的層數(shù)（每一層高0.3m，30層高為9m），僅二次水泵提升即可將生活污水自動(dòng)處理達(dá)到地表水III類標(biāo)準(zhǔn)。這樣就完全恢復(fù)水體的自凈能力和恢復(fù)水體生態(tài)平衡。低水頭水泵提升每立米水的耗電一般為0.125 kw·h-1～0.15 kw·h-1（若按電費(fèi)每kw·h-1為0.9元計(jì)算），則需0.225元～0.27元，故可將污水處理的直接運(yùn)行成本降為0.3元/噸左右。

勢(shì)能增氧生態(tài)床的工作原理

污水自第一層進(jìn)入增氧機(jī)1時(shí)，污水是自下而上運(yùn)動(dòng)，由于生態(tài)河床2中的填料是大顆粒在下，小顆粒在上，故污水中攜帶的懸浮物質(zhì)自下而上被截留。生態(tài)河床2中的水位上升到增氧機(jī)中的虹吸管頂部4并超過后，則由于虹吸作用的產(chǎn)生，污水以較大的流速自虹吸管中向下一層排出。生態(tài)河床2中的填料由于大顆粒在下，小顆粒在上，其填料中的污水很順暢地自上而下由小顆粒向大顆粒方向運(yùn)動(dòng)，通向虹吸管，很快被吸干，且由于虹吸流速較大，被截留在填料中的懸浮物（包括脫落的生物膜）也順暢地由上而下（由小顆?？紫断虼箢w粒孔隙）進(jìn)入虹吸管被排出，最后進(jìn)入二沉池。這就避免了懸浮顆粒及脫落的生物膜的堵塞，可使其長(zhǎng)久運(yùn)行不堵。南京臘梅食品廠的工程運(yùn)行2年后翻修時(shí)發(fā)現(xiàn)，第二層以后的填料完整如新。

與此同時(shí)，由于填料中污水被吸干，大氣也隨著進(jìn)入，并沿大顆?？紫断蛐☆w粒孔隙自下而上的與所有填料中的水膜相接觸而進(jìn)行大氣復(fù)氧，使得填料表面的水膜中的溶解氧迅速增加（見大氣復(fù)氧雙膜理論）。每一層的污水被吸干后，虹吸自動(dòng)斷開，由于其上一層的來水有一段間歇時(shí)間，故使得填料中水膜的大氣復(fù)氧時(shí)間很充分，且由于水膜很薄，其中的溶解氧很快向飽和值接近。

由于污水不斷的進(jìn)入，（或上一層的污水向下一層排入）生態(tài)河床2中的水位再次上升，排入的污水與填料水膜中的溶解氧很快對(duì)流擴(kuò)散混合，則污水中的溶解氧也迅速增加，使得填料上所附的生物膜處于很好的好氧狀態(tài)，好氧微生物得以在充分好氧的環(huán)境中生長(zhǎng)、繁殖，分解污水，使其得到凈化。當(dāng)生態(tài)河床2中水位再次上升超過虹吸管頂部時(shí)，又將污水吸干排入下一層，周而復(fù)始的運(yùn)動(dòng)。多層的生態(tài)河床不斷地自上而下傳遞，上層得到增加溶解氧的污水被傳遞到下層時(shí)，該層填料中的水膜又與大氣之間進(jìn)行大氣復(fù)氧，再次增加污水中的溶解氧，污水每向下一層傳遞一次溶解氧都要再次增加，層次越多（同時(shí)填料的生物膜也越多，勢(shì)能利用也越多）溶解氧增加越多，水質(zhì)變好越快，標(biāo)準(zhǔn)也越高。從而革除了應(yīng)用羅茨風(fēng)機(jī)鼓風(fēng)曝氣，得到了勢(shì)能增氧生態(tài)床的新工藝。