水和空氣充分接觸以交換氣態物質和去除水中揮發性物質的水處理方法,或使氣體從水中逸出,如去除水的臭味或二氧化碳和硫化氫等有害氣體;或使氧氣溶入水中,以提高溶解氧濃度,達到除鐵、除錳或促進需氧微生物降解有機物的目的。

  影響氣體在氣液兩相之間轉移速率的因素有:該氣體在氣相中的分壓和在液相中的濃度、溫度、兩相介面面積和水的組成等。在相同溫度和分壓下,一種氣體在水中的溶解度(常稱平衡濃度)是恒定的;當該氣體的濃度大於平衡濃度時,則則從水中逸出;小於平衡濃度時,氣體溶入水中。水庫或湖泊往往由於藻類、原生動物和浮遊生物的繁殖或動植物殘體的腐爛而有臭味。致臭物質通常是揮發性有機物,可用噴泉、多階跌水、多層穿孔板落水和多層焦炭盤落水等曝氣裝置,使水流分散成薄膜狀或液滴狀而將其去除。

  地下水有時含有硫化氫、二氧化碳或過量的鐵、錳,也可用曝氣法處理。遊離二氧化碳有腐蝕性,水的堿度較低時,曝氣後水可經石灰石濾床過濾,使二氧化碳轉化為碳酸根,這時濾床中要有較長的接觸時間。地下水中溶解的鐵、錳一般是低價的重碳酸鹽,和空氣接觸後,因遊離二氧化碳濃度降低而溶解氧濃度提高,即能轉化為沉淀。鐵、錳含量一般不高,需氧不多,所以對曝氣的要求較低,而對接觸時間要求較高。

  在廢水的活性污泥法中,混合液的溶解氧必須用曝氣法補給。活性污泥法曝氣池采用的曝氣方法可分為兩類:氣泡曝氣法和表面曝氣法。前者是壓縮空氣通過管道和佈氣設備在水中形成細小的氣泡,向上浮動通過水層。後者是應用葉輪或旋刷劇烈攪動水面,不斷以新的界面和大氣接觸,氣泡曝氣法和表面曝氣法除供氧外,還具有攪拌作用,使活性污泥維持懸浮狀態。關於曝氣池的構造和設備見活性污泥法。此外,氣泡曝氣法還用於廢水處理廠的沉砂池以沖洗沉渣和防止廢水腐化(見沉淀)。