空氣氧化是利用空氣中的氧氣氧化廢水中有機物和還原性物質的一種處理方法，是一種常規處理含硫廢水的方法。空氣氧化的能力較弱，為提高氧化效果，氧化要在一定條件下進行。如采用高溫、高壓條件，或使用催化劑。

　　目前，從經濟等方面考慮，國內多采用催化劑氧化法，即在催化劑作用下，利用空氣中的氧將硫化物氧化成硫代硫酸鹽或硫酸鹽。采用的催化劑有醌類化合物、錳、銅、鐵、鈷等金屬鹽類，以及活性炭等。一般認為，該處理方法反應時間長，能耗較大。

　　煉油廠廢水處理工藝所采用的空氣氧化法包括一段空氣氧化法、一段催化空氣氧化法和兩段催化空氣氧化法等。

　　一段空氣氧化法是較老的處理含硫廢水的一種方法。理論上氧化1kg硫化物生成硫代硫酸鹽需要1kg氧，相當于4。33kg空氣。由于其中一部分硫代硫酸鹽會進一步氧化成硫酸鹽，因此空氣用量還會增加。目前，該法已較少使用。

　　一段催化氧化法中，氧化塔填充銅和鐵族的金屬催化劑，pH值呈微堿性(7～9)，溫度100℃，水與充足的空氣接觸后，廢水中硫化物大部分氧化成硫酸鹽。

　　兩段催化空氣氧化法是一種含硫廢水制硫的方法。含硫廢水通過裝有催化劑的第一段空氣氧化后，廢水中的硫化鈉和硫化氨分別氧化成硫酸鈉、硫代硫酸鈉和硫酸銨，然后廢水進入第二段催化空氣氧化塔，生成元素硫和氨。

　　化學藥品反應除硫

　　
　　采用化學藥品與硫化物反應，生成沉淀物、氣體物質或其它產物，從而達到除硫的目的。該法很直觀，也是使用較早的方法之一。常用的有堿液吸收法和沉淀法。

　　堿液吸收法是利用硫離子在酸性條件下轉化為硫化氫氣體，再利用氫氧化鈉溶液吸收生成硫氫化鈉回收。

　　堿吸收法有硫化氫產生，故對設備耐蝕性、密封性要求較高，而且單獨使用該法對硫化物的去除率不高。

　　沉淀法采用硫酸亞鐵做沉淀劑，使硫離子轉化為難溶的硫化物沉淀而加以去除。該法生成的細小沉淀物沉淀性能較差，后續泥水分離困難，硫酸亞鐵投加量大，處理費用較高，因此該法目前使用不多。

　　有氧生物氧化

　　在含硫廢水的生化處理中，菌種的選取是一個很關鍵的問題。只有選擇那些在細胞外形成單質硫的細菌作為含硫廢水處理的菌種，才能達到所需的處理效果，并且還應避免在生物作用過程中，硫化物轉化成硫酸鹽。研究表明，通過控制硫化物與氧的比例、硫化物濃度及硫化物的污泥負荷，用無色硫細菌在有氧的條件下氧化硫化物，最終可將硫化物氧化為單質硫，以及少量硫酸鹽。

　　1993年荷蘭Paques公司首次用Thiopaq工藝，采用無色硫細菌以一定的生產規模去除經厭氧處理的造紙工業含硫廢水．經不斷改進，已在生物脫硫領域得到應用．該工藝的核心是一個具有專利權的氣升式生物反應器，在該反應器中，硫細菌在接近常溫常壓條件下將硫化物氧化成單質硫。該法采用稀碳酸鈉溶液吸收H2S，生成NaHS，與常規方法利用NaOH溶液吸收HzS相比，避免了對吸收液的二次處理，節省了費用。

　　生物接觸氧化法又稱固定式活性污泥法，它兼有活性污泥和生物膜法的優點．楊柳燕等人用二段生物接觸氧化法對經汽提后的含硫廢水進行了中試研究。結果表明生物接觸氧化法處理含硫廢水對進水水質變化的適應能力較強，出水水質穩定，污泥生成量少，不產生污泥膨脹的危害．此外，該法生物膜上的生物相豐富，除細菌外，還存在求異菌屬的絲狀菌、多種菌屬的原生、后生動物，容易形成穩定的生物系。

　　缺氧生物處理

　　研究人員在生物處理硫化物的實驗研究中，采用光合細菌進行厭氧氧化，將硫化物氧化為單質硫去除。Murtuza等人報道利用綠硫菌(GSB)，使用內徑為1．6mill的Tygon材質管固定膜連續流光生物反應器處理含硫化氫廢水。最大含硫負荷可達1451mg/Ih，停留時間僅需6．74min，S2一基本去除。該技術需要大量輻射能，且當廢水中出現硫顆粒后，透光度會大大降低，影響處理效果。

　　利用反硝化細菌氧化硫化物是另一種缺氧生物處理，但反應中需要硝酸鹽，限制了該技術的使用。