一种单循环二级溶气系统及其溶气方法，包括主管路及依次连通在主管路上的循环泵和溶气器，所述溶气器包括依次连通在主管路上的一级溶气器和二级溶气器，所述一级溶气器的底部设有一级溶气器进气管口，所述二级溶气器的底部通过进气管与外部供气管连通；所述主管路的进液口与外部供液管连通、出液口连通有分离罐；所述分离罐的顶部设有出气管口、中部设有进液管口、底部一侧设有出液管口、底部另一侧设有检测管口，其中所述进液管口与主管路连通；所述分离罐的出气管口与一级溶气器的一级溶气器进气管口之间连通有残气管。本发明解决了现有溶气设备需要较大的反应容器或较高的工作压力，且只有一次溶气工作过程，溶气效率较低的问题。