雙膜理論認(rèn)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(dòng)，屬紊流狀態(tài)；氣膜和液膜間屬層流狀態(tài)，不存在對(duì)流，在一定條件下會(huì)出現(xiàn)氣壓梯度和濃度梯度。如果液膜中氧的濃度低于水中氧的飽和濃度，空氣中的氧繼續(xù)向內(nèi)擴(kuò)散透過(guò)液膜進(jìn)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。顯然，克服液膜障礙***有效的方法是快速變換“氣-液”界面。曝氣攪拌正是如此，具體的做法就是：減少氣泡的大小，增加氣泡的數(shù)量，提高液體的紊流程度，加大曝氣器的安裝深度，延長(zhǎng)氣泡與液體的接觸時(shí)間。曝氣設(shè)備正是基于這種做法而在污水處理中被廣泛采用的。
污水進(jìn)入水廠，經(jīng)過(guò)格柵池至集水間，由水泵提升到平流沉砂池，經(jīng)初沉池沉淀后，大約可去除SS 45%,BOD 25%.污水進(jìn)入曝氣池中曝氣，可從一點(diǎn)進(jìn)水，采用傳統(tǒng)活性污泥法，也可采用多點(diǎn)進(jìn)水的階段曝氣法。在二次沉淀池中，活性污泥沉淀后，回流至污泥泵房。二沉池出水經(jīng)加氯處理后，排入水體。
曝氣池一般和沉淀池組成聯(lián)合工藝流程。設(shè)置在曝氣池前面的稱(chēng)初次沉淀池，設(shè)置在曝氣池后面的稱(chēng)為二次沉淀池,分別用于廢水的預(yù)處理和后處理。曝氣池也有和二次沉淀池合建的。這種設(shè)施由曝氣區(qū)、導(dǎo)流區(qū)、沉淀區(qū)、回流區(qū)四部分組成。導(dǎo)流區(qū)的作用是使污泥凝聚和使氣水分離，為沉淀創(chuàng)造條件。在曝氣區(qū)內(nèi)廢水與回流污泥充分混合,然后經(jīng)導(dǎo)流區(qū)流入沉淀區(qū),澄清后的水經(jīng)溢流堰排出。沉淀污泥沿曝氣區(qū)底部回流入曝氣池。這種設(shè)施結(jié)構(gòu)緊湊，流程短，可以節(jié)省污泥回流設(shè)備。
又創(chuàng)造出一些新型曝氣方法，如深井曝氣、純氧或富氧曝氣和配合其他生物處理方法的曝氣等。深井曝氣一般用直徑1～6米、深達(dá)50～150米的曝氣池,利用水壓來(lái)提高水中氧的移轉(zhuǎn)速率,以高效去除污水中BOD（生化需氧量）。這種曝氣池已在英國(guó)、德意志聯(lián)邦共和國(guó)、法國(guó)、加拿大、美國(guó)、日本先后投入運(yùn)行或?qū)嶒?yàn)運(yùn)行。純氧曝氣是按鼓風(fēng)曝氣方法向水中鼓入純氧或富氧空氣，池型一般如鼓風(fēng)曝氣池,上加密封蓋,以充分提高充氧效率。另外還在研究和發(fā)展一些特殊型式的曝氣池，如生物接觸氧化和生物膜載體流化床曝氣池等（見(jiàn)生物膜法）。曝氣池在朝著高效率、小體積、節(jié)省能源的方向發(fā)展。
