污水處理廠的過曝氣是運(yùn)行中的一種工況。正常運(yùn)行下，污水氣體(曝氣量)、水(進(jìn)水水質(zhì)、水量)和污泥(活性污泥濃度)處于動(dòng)態(tài)平衡，但這種平衡會(huì)因外界環(huán)境因素的不斷變化而不斷被打破，進(jìn)而進(jìn)入新的平衡。過曝氣的定義是指在運(yùn)行中，曝氣系統(tǒng)提供的氧氣比活性污泥系統(tǒng)中微生物降解污水中有機(jī)物所需的氧氣多，導(dǎo)致活性污泥系統(tǒng)中氧氣豐富，生物池中溶解氧含量過高(4mg/L以上)。
在操作人員的頭腦中，一個(gè)普遍的想法是，在過曝的情況下，活性污泥中的微生物會(huì)在降解污水中的有機(jī)物后開始自我消耗，從而達(dá)到活性污泥的內(nèi)源呼吸期，使活性污泥自我消化，從而降低活性污泥的產(chǎn)量。
在計(jì)算活性污泥產(chǎn)泥量的傳統(tǒng)公式中：
ΔX=Y(S0-Se)Q-KdVXV
ΔX：是每日增長的揮發(fā)性污泥量(VSS)
Q：為每日進(jìn)水量
S0-Se：為每日進(jìn)出水的有機(jī)物BOD5的差值，也可以用COD，但要乘以一個(gè)B/C的系數(shù)。
Kd：活性污泥微生物的自身氧化率，生活污水一般比較低，在0.07左右。
Xv：曝氣池內(nèi)的揮發(fā)性懸浮固體濃度，MLVSS
V：曝氣池體積。
從公式中可以看出，污泥的生長主要來自有機(jī)物的去除量和污泥的自氧化量。污泥自身氧化率由于在生活污水中Kd值的取值會(huì)比較低為0.07，工業(yè)廢水中污泥的自氧化率在0.5~0.65。這兩個(gè)值對(duì)于之前的增長量來說是相對(duì)較低的值。正常滿負(fù)荷運(yùn)行時(shí)，活性污泥的自氧化量會(huì)相對(duì)較小，但在污水處理廠運(yùn)行初期，進(jìn)水不足；有機(jī)負(fù)荷不足的情況下，公式前端的值會(huì)比較小，后端的值會(huì)比較大。這時(shí)候污泥的增長會(huì)很小甚至是負(fù)數(shù)。注意這種情況是進(jìn)水水質(zhì)水量決定的，也是平衡意義上的過曝的表現(xiàn)。
活性污泥的內(nèi)源呼吸期，是在活性污泥絮凝體外界污水中的有機(jī)物已經(jīng)不能滿足微生物生長所需的營養(yǎng)，微生物開始分解，代謝自身的細(xì)胞物質(zhì)，以維持生命活動(dòng)。在這個(gè)過程中，微生物還在微弱增殖，但是速率遠(yuǎn)低于自身的氧化速率，活性污泥量開始減少，但是內(nèi)源呼吸降解的是細(xì)胞內(nèi)易降解的部分，對(duì)于難降解的細(xì)胞壁和細(xì)胞質(zhì)等物質(zhì)無法利用，因此活性污泥是不可能依靠?jī)?nèi)源呼吸完全消失的。也可以看到隨著進(jìn)入到內(nèi)源呼吸期以后，污泥量出現(xiàn)了下降，但是下降的趨勢(shì)平緩，遠(yuǎn)遠(yuǎn)達(dá)不到對(duì)數(shù)增殖期的增長量。
在實(shí)際污水廠的進(jìn)水中，污泥產(chǎn)量不僅僅來自于微生物對(duì)有機(jī)物的降解過程的自我繁殖，還有一部分是進(jìn)水中的無機(jī)顆粒，這部分大部分以SS形式存在，特別是SS中的無機(jī)成分，是不可生物降解的，是構(gòu)成污水廠污泥產(chǎn)量的另一個(gè)主要來源，這部分無機(jī)成分不論曝氣如何過量都是無法去除的，所以過曝的情況下，這部分污泥是無法減量的。在過曝的期間，部分的難降解的有機(jī)物并不能被常規(guī)的曝氣去除，在一些特殊的工業(yè)廢水中，盡管通過40～50小時(shí)的曝氣，仍有部分難降解COD存在，并且活性污泥的數(shù)量并沒有預(yù)期中大量減少。在污水廠的工藝調(diào)整中通過過量曝氣來大量減少污泥產(chǎn)量的做法很少應(yīng)用到工程實(shí)際中來，更多的是通過精細(xì)的工藝管理，合理的生物控制，有效的去除無機(jī)顆粒，充分挖掘生物作用等方式來減少污泥產(chǎn)量等
在一些研究中表明活性污泥在F/M低的情況下，曝氣池中的微生物耗盡污水中的食物時(shí)，會(huì)在其細(xì)胞周圍排泄出一層粘性薄膜也就是EPS。曝氣池內(nèi)的保持的活性污泥的懸浮狀態(tài)使細(xì)胞周邊的EPS碰撞并最終粘合在一起，形成更大更多的絮狀物，這也是非絲狀膨脹的一種表現(xiàn)，在表觀上就是污泥的生物泡沫的大量出現(xiàn)，結(jié)合當(dāng)時(shí)的環(huán)境因素，容易誘發(fā)污泥膨脹。
過量曝氣不僅僅帶來污泥增殖還是減量的困擾，對(duì)工藝運(yùn)行也造成更多的問題，除了上述的污泥泡沫和非絲狀菌的膨脹問題以外，污水廠過量曝氣會(huì)導(dǎo)致內(nèi)回流的硝化液中含有大量的游離氧，不利于反硝化區(qū)的缺氧環(huán)境的形成，過量曝氣還會(huì)造成污泥老化，細(xì)小的活性污泥絮體從絮凝體上剝離開，在二沉池形成云霧狀的懸浮物，造成出水水質(zhì)的惡化，還有最重要的是過量曝氣使污水廠的能耗居高不下，造成能源的浪費(fèi)。
在一些污水廠可以通過合理的風(fēng)機(jī)組合來降低曝氣量，但是有些污水廠的風(fēng)機(jī)設(shè)備沒有多種組合，過量曝氣可以通過間歇運(yùn)行曝氣風(fēng)機(jī)來進(jìn)行，很多污水廠擔(dān)心間歇曝氣會(huì)導(dǎo)致曝氣裝置(曝氣管、曝氣盤)堵塞，或者活性污泥的懸浮狀態(tài)無法形成，在實(shí)際中一些污水廠已經(jīng)進(jìn)行間歇曝氣的運(yùn)行，包括一些工藝設(shè)計(jì)就為間歇曝氣的運(yùn)行方式，都已經(jīng)表明，間歇運(yùn)行不會(huì)改變活性污泥的基本特性，可以在實(shí)際中進(jìn)行使用。
過量曝氣帶來的工藝運(yùn)行問題在日常運(yùn)行中是多數(shù)工藝問題的來源，需要污水廠的運(yùn)行人員認(rèn)真面對(duì)，并采取足夠的重視，合理的調(diào)控曝氣量，不應(yīng)利用過曝來簡(jiǎn)單的消減泥量而帶來更為復(fù)雜的工藝運(yùn)行問題，合理的、適應(yīng)的、精準(zhǔn)的、節(jié)能的曝氣量的管控是今后污水廠運(yùn)行的主要方向。