曝氣是活性污泥法處理廢水的重要環節，曝氣在曝氣池中完成。因此曝氣池的設計在整個生化處理工藝設計中也就占到十分重要的地位。曝氣池容積的計算有兩種算法，如下：
1、有機負荷計算法
計算曝氣區容積，常用的是有機負荷計算法。負荷有兩種表示方法，即污泥負荷和容積負荷。一般採用污泥負荷，計算過程如下：
1）確定污泥負荷
污泥負荷一般根據經驗值確定，可以參照有關成熟經驗中的數值。
表1：部分活性污泥工藝參數和特點
工藝類型
污泥齡/d
污泥負荷kgBOD5/kgMLSS
容積負荷kgBOD5/m3.d
MLSSmg/L
水力停留時間/h
回流比
BOD5去除率/%
備註
傳統活性污泥法
5--15
0.2—0.4
0.3—0.8
1500--3000
4--8
0.25—0.75
85--95
用於低濃度生活污水、易受衝擊負荷的影響
完全混合法
5--15
0.2—0.6
0.6—2.4
2500--4000
3--5
0.25—1.0
85--95
可用於一般污水，耐衝擊負荷；易發生絲狀菌膨脹
階段進水
5--15
0.2—0.4
0.4—1.4
2000--3500
3--5
0.25—0.75
85—95
應用範圍廣泛
改良曝氣
0.2—0.5
1.5—5.0
0.2—2.4
200--1000
1.5--3
0.05—0.25
60--75
用於中等濃度的污水，出水中可能含有細胞組織
接觸穩定
5--15
0.2—0.6
0.9—1.2
（1000—3000）注（4000—10000）釋
（0.5—1.0）（3—6）
0.5—1.5
80--90
用於現有處理系統的改擴建和小型處理廠
延時曝氣
20--30
0.05—0.15
0.15—0.25
3000--6000
18—36
0.5—1.5
75--95
工藝靈活，適用於小城鎮、小型處理廠和需要消化的場合
高負荷法
5--10
0.4—1.5
1.6--16
4000-10000
2--4
1.0—5.0
75--90
適用於用渦輪曝氣機供氧且控制絮體大小的一般污水處理廠
純氧曝氣
3--10
0.25—1.0
1.6--.3.2
2000--5000
1--3
0.25—0.5
85--95
適用於高濃度廢水且可用空間狹窄的地方，能抵抗衝擊負荷
氧化溝
10--30
0.05—0.30
0.1—0.2
3000--6000
8--36
0.75—1.5
75--95
適用於小城鎮，有大片可用土地，供氧靈活
SBR
/
0.05—0.3
0.1—0.24
1500—5000.備註
12--50
/
85--95
適用於小城鎮，可用土地較小的地方，供氧靈活
深井曝氣
/
0.5—5.0
/
/
0.5--5
/
85--95
適用於一般的高濃度廢水，該工藝可抵抗衝擊負荷
合併硝化工藝
0.10—0.25（0.02—0.20）解
0.1—0.32
2000-2500
6--15
0.5—1.5
85--95
常用的生物脫氮工藝
單獨硝化工藝
0.05—0.20（0.04—0.15）
0.05—0.16
2000--3500
3--6
0.50—2.00
85--95
適用於現有處理系統的升級及氮的排放標準嚴格的地方
註：接觸池 釋：污泥穩定池 解：TKN/MLVSS 備註：MLVSS/m變化決定於運行周期
2）確定所需要微生物的量
微生物的量（XV）是由所要處理的有機物的總量和單位微生物在單位時間內處理有機物的能力（即污泥負荷）決定的。
根據污泥負荷的定義：Ns=Q（SO-Se）/（XV）,可得公式如下：
（XV）= Q（SO-Se）/ Ns
式中：
V——曝氣池容積，m3
Q——進水設計流量，m3/d
SO——進水的BOD5濃度， mg/L
Se——出水的BOD5濃度， mg/L
X——混合液揮發性懸浮固體，（MLVSS）濃度 mg/L
Ns——污泥負荷，kgBOD5/（kgMLVSS.d）.
3）計算曝氣池的有效池容
確定了微生物的總量後，需要有污泥濃度的數值才能計算曝氣池的容積。污泥濃度根據所用工藝的污泥濃度的經驗值選擇，一般在3000—6000mg/L之間。經過實驗或其他方式確定了回流比、SVI值後也可以根據下式計算：
X=Rrf106/SVI(1+R)
式中：
R——污泥回流比，%
r——二次沉澱池中污泥綜合係數，一般為1.2左右
f——MLVSS/MLSS
曝氣池容積的計算公式如下：
V=（VX）/X=Q（SO-Se）/（XNS）
式中：
Q——廢水量，m3/d
Q（SO-Se）——每天的有機基質降解量，kg/d
V——曝氣池有效容積，m3
4）確定曝氣池的主要尺寸
主要確定曝氣池的個數、池深、長度以及曝氣池的平面形式等。按照每日的處理量來確定池體的個數，同時，由於工藝的不同，曝氣池的式樣和個數各不相同，因此在實際的設計中需要我們有現場的實際地形圖和整體效果圖來做依據，這樣設計出來的池體才可以滿足工藝處理需要，並且與周圍的環境和諧一致。
2、動力學方法
也可用動力學方法計算曝氣池的容積。計算過程如下：
1）確定所需的動力學常數的值
包括Y、Kd、Ks、umax,在沒有實驗數據時可以根據表2、表3 選擇適當的數值。
表2：生活污水的Y、Kd值
產率係數（Y）
衰減係數（Kd）
0.4—0.8mgVSS/mgBOD50.25—0.45mgVSS/mgCOD
0.0020—0.0029h-1
表3：幾種工業廢水的Y、Kd值
工業廢水名稱
Y
Kd
工業廢水名稱
Y
Kd
合成纖維廢水
0.38
0.10
紙漿和造紙廢水
0.76
0.016
亞硫酸鹽漿粕廢水
0.55
0.13
製藥廢水
0.77
/
含酚廢水
0.70
/
釀造廢水
0.93
/
2）確定污泥齡
根據公式1/θmin= (Y×umax×SO/ SO+Ks)-Kd可以確定θmin 值。
θmin=1/(Y×umax-Kd)
式中：umax——基質達到飽和濃度時，微生物的最大比增殖速率，d-1
實際活性污泥處理系統工程中所採用的θC(污泥齡.d)值，應大於θmin值，實際取值按公式1/θmin= Y×umax-Kd乘以安全係數。安全係數一般在2—20。也可以根據經驗進行取值，參照表1數據。
3）確定所需的微生物量
根據公式1/θC=[Y×umax×(SO-Se)/ (SO-Se)+KsIn SO/ Se]-Kd來確定微生物的量，可以得到微生物量的計算公式：
（XV）=QθCY(SO-Se)/(1+KdθC)
4）確定曝氣池的容積
首先確定微生物濃度，其方法與前面的負荷設計法相同。
V=(VX)/X
根據有關公司對出水濃度進行校核；或者根據污泥負荷的定義對污泥負荷進行校核。這兩種方法取其中一種就可以。