目前，對城市生活污水及工業有機廢水最合理的處理是活性污泥法 。活性污泥法的整個過程很復雜 ，其中除了有氣相中氧向水中擴散的傳質過程 ，還有在微生物作用下 ，溶解氧氧化有機物的過程。

污水中的有機物在活性污泥微生物的作用下，一部分氧化，一部分轉化為新生細胞，使微生物增殖。當有機物減少到一定程度后，微生物的細胞自身會在溶解氧作用下氧化分“解而消亡。微生物的生命過程可分為三個階段，即指數增殖期、靜止期和死亡期。在指數增殖期，活性污泥中微生物的氧氣利用速度達到最高值，此時也就要求在短時間內供給大量溶解氧。這是去除有機物的關鍵階段。高速度、高效率去除有機物的高速率活性污泥法就是控制微生物繁衍始終在指數增殖期。這樣活性污泥濃度高、曝氣時間短，去除有機物效率高。由于曝氣時間短，曝氣器容積可以減小。同時，由于泥齡短，絲狀菌得不到充分繁殖，從而控制了活性污泥的膨脹現象，使污泥易于沉降。

然而，如采用空氣曝氣操作，則因氧氣傳質速率低、溶解氧濃度小，不能滿足高速率法對溶解氧的要求，使此法不能實用。純氧曝氣則解決了高速率法的這一難點，使它得以推廣應用。微生物的死亡期是在有機物濃度降得很低的情況下發生的。

此時，微生物靠內源呼吸以及死細菌以取得營養物來維持生命，同時開始自身氧化，降解為CO2、H2O及NH3。這是降低剩余污泥量的重要時期。微生物不再繁殖，而是轉變為非污泥物。

純氧曝氣對含鐵地下水處理過程的影響

地下水除鐵的方法通常是將溶于水中的Fe2+氧化成Fe3+，從而形成難溶于水的Fe(OH)3。

其工藝有自然氧化除鐵、地層除鐵及接觸氧化除鐵三種。自然氧化除鐵工藝的除鐵效果不高，設備多且體積大，目前已很少采用。地層除鐵工藝是將含有溶解氧的水周期性地灌入井周圍的地層內。此時，地層中砂礫表面吸附的Fe2+，被氧化成Fe3+，并進一步水解成為RFe(OH)2。R表示砂礫，即銹砂層。當地下水流過這層銹砂時，水中Fe2+與銹砂發生離子交換吸附，從而使水中Fe2+被除去。銹砂層離子交換吸附的能力是有限的。當吸附接近飽和時，地層除鐵能力明顯下降，就應再向地層中回灌含氧水，使地層銹砂上的Fe2+氧化為Fe3+，恢復其離子交換吸附的能力。

抽灌比為由地層抽出的除鐵水量與回灌含氧水量之比，它是地層除鐵最重要的經濟指標。抽灌比越高越經濟。所以，提高回灌水中溶解氧的濃度，使回灌水量降低，抽灌比升高是地層除鐵經濟運行的關鍵。顯然，純氧曝氣與空氣曝氣相比可使回灌水量大大降低，地層除鐵的經濟性提高 。

目前，在國外已有采用純氧曝氣地層除鐵新工藝，并已收到很高的效益 。

我國地下水除鐵采用較廣的是接觸氧化除鐵工藝。這種工藝是將地下水曝氣溶氧后，直接送至過濾器，不另設反應池及沉降槽。

接觸氧化除鐵工藝是催化氧化過程，此氧化速率不受水中CO2的影響。此工藝中曝氣目的主要是向水中溶入足夠的氧氣。因此，采用純氧替代空氣曝氣可以減小設備體積，且有水質不會因曝氣而造成再污染的優點。