为了恢复水中的溶解氧，现行的水处理成熟的工艺，都必须采用鼓风曝气。处理1吨污水应用罗茨风机至少需耗电0.4kw/h～0.8kw/h之间，该罗茨风机噪音很大，又需增加消除噪音的费用和建风机房及增设管理人员费用,它们是直接运行费用居高不下的主要一环，特别是若要求将污水处理达到地表水III类，仅“鼓风曝气”这一块的费用就将增加4~5倍。

遵循大气复氧双膜理论，鼓风曝气的传质要经过好几道过程：采用微孔曝气就会增加气压损失；气泡内部空气由气相进入水相是一次传质；气泡表面氧气扩散到水体是二次传质；从生物絮凝体表面扩散到微生物是三次传质；气泡上升过程中氧气分压不断减低是沿程损失；气泡一出水面就破裂，故希望气泡上浮的速度较慢，因而不能应用加大鼓风量的方法来加大曝气量等等，这就限制了鼓风曝气的供氧效率的提高。所以鼓风曝气的动能利用率很低仅有10%—15%。这也是当今所有好氧生物处理工艺共同的特点。这就是我们从技术上必须突破的“音障”。

势能增氧生态床（利用势能）的大气复氧

20世纪以来由火力发电（利用动能）到水力发电（利用势能）是一大革命；污水处理好氧工艺由鼓风曝气法进行大气复氧（利用动能）到用“势能增氧生态床”进行大气复氧（利用势能）也将是一大革命。

增氧生态床的结构为浅层、多层结构，填料（可用卵石、黄砂）在每一层中按颗粒大小级配分层铺砌，目的是增加比表面积，这就是生态学角度的“岛”；并在生态床两头加设增氧机，该增氧机是利用水力学中负压原理（即虹吸）设计，目的是增加溶解氧含量。增氧生态床（利用势能）充分利用水泵的扬程来设计它的层数（每一层高0.3m，30层高为9m），仅二次水泵提升即可将生活污水自动处理达到地表水III类标准。这样就完全恢复水体的自净能力和恢复水体生态平衡。低水头水泵提升每立米水的耗电一般为0.125 kw·h-1～0.15 kw·h-1（若按电费每kw·h-1为0.9元计算），则需0.225元～0.27元，故可将污水处理的直接运行成本降为0.3元/吨左右。

势能增氧生态床的工作原理

污水自第一层进入增氧机1时，污水是自下而上运动，由于生态河床2中的填料是大颗粒在下，小颗粒在上，故污水中携带的悬浮物质自下而上被截留。生态河床2中的水位上升到增氧机中的虹吸管顶部4并超过后，则由于虹吸作用的产生，污水以较大的流速自虹吸管中向下一层排出。生态河床2中的填料由于大颗粒在下，小颗粒在上，其填料中的污水很顺畅地自上而下由小颗粒向大颗粒方向运动，通向虹吸管，很快被吸干，且由于虹吸流速较大，被截留在填料中的悬浮物（包括脱落的生物膜）也顺畅地由上而下（由小颗粒孔隙向大颗粒孔隙）进入虹吸管被排出，最后进入二沉池。这就避免了悬浮颗粒及脱落的生物膜的堵塞，可使其长久运行不堵。南京腊梅食品厂的工程运行2年后翻修时发现，第二层以后的填料完整如新。

与此同时，由于填料中污水被吸干，大气也随着进入，并沿大颗粒孔隙向小颗粒孔隙自下而上的与所有填料中的水膜相接触而进行大气复氧，使得填料表面的水膜中的溶解氧迅速增加（见大气复氧双膜理论）。每一层的污水被吸干后，虹吸自动断开，由于其上一层的来水有一段间歇时间，故使得填料中水膜的大气复氧时间很充分，且由于水膜很薄，其中的溶解氧很快向饱和值接近。

由于污水不断的进入，（或上一层的污水向下一层排入）生态河床2中的水位再次上升，排入的污水与填料水膜中的溶解氧很快对流扩散混合，则污水中的溶解氧也迅速增加，使得填料上所附的生物膜处于很好的好氧状态，好氧微生物得以在充分好氧的环境中生长、繁殖，分解污水，使其得到净化。当生态河床2中水位再次上升超过虹吸管顶部时，又将污水吸干排入下一层，周而复始的运动。多层的生态河床不断地自上而下传递，上层得到增加溶解氧的污水被传递到下层时，该层填料中的水膜又与大气之间进行大气复氧，再次增加污水中的溶解氧，污水每向下一层传递一次溶解氧都要再次增加，层次越多（同时填料的生物膜也越多，势能利用也越多）溶解氧增加越多，水质变好越快，标准也越高。从而革除了应用罗茨风机鼓风曝气，得到了势能增氧生态床的新工艺。