纯氧曝气活性污泥法

(六）纯氧曝气活性污泥法

纯氧曝气活性污泥法是利用纯度在90%以上的氧气作为氧源，向污水中输送。普遍采用的运行方式是密闭式多段混合推流式（见图3-7),即每段为完全混合式，从整体上看，段与段之间又是推流式。纯氧曝气活性污泥法也有采用敞开方式运行的。

压力信号供氧一进水一氧气、污水、回流污泥一起进入曝气池第一段的一端，再通过设于每段隔墙上部的气窗和设于每段隔墙下部的液窗，氧气和混合液依此流经其他各段。污水中的有机物和池内气相中的氧浓度逐段降低，即bod5与氧浓度等梯度下降的，这样既有利于池内活性污泥微生物需氧量的满足，又有利于氧的充分利用，使尾气中氧浓度降低到经济的低限值。尾气从后一段排出，混合液进人二沉池进行泥水分离。纯氧曝气池的首段设置压力传感器控制供氧管道上的调节阀，因为池内的气相压力随着耗氧量的增加而降低，所以维持池内气相压力稳定，即可实现根据耗氧量的多少自动增减供氧量。纯氧曝气池的尾段设置气相含氧量测定仪控制尾气排放管道上的调节阀，当尾段气相含氧量低于40%~50%后，打开调节阀将尾气排出曝气池。

纯氧曝气活性污泥法的优点是曝气池污泥浓度高，抗冲击负荷能力强，特别适用于处理含有难降解有机物质的工业废水；曝气时间短，动力消耗至少比空气曝气节约60%以上；一般采用多级封闭式，臭味不易扩散，周围环境好，而且在冬季可起到保温作用；活性污泥沉降、浓缩、脱水性能较好，而且剩余污泥量比空气曝气法少三分之一以上；自动控制水平较高，各操作阶段和各运行参数都可通过计算机加以控制，管理方便。其缺点是不适于处理易挥发有机物含量较高的工业废水，封闭的纯氧曝气池内可燃气浓度较高时，有产生爆炸的可能，纯氧曝气池周围要设为防火区；封闭的纯氧曝气池内热量不易损失，而且没有有效散热的手段，因此夏季进水温度较高时，一旦混合液的温度升高，无法采取有效手段进行控制。

1.纯氧曝气的特点

纯氧曝气活性污泥法和传统活性污泥法的机理基本上是相同的，都是通过好氧微生物对污水中的有机物进行生物化学反应使污水得到净化。

和传统活性污泥法相比，纯氧曝气向污水中充人的是纯氧，因为纯氧的浓度是空气中氧浓度(21%)的4.7倍，所以纯氧曝气池内气相的氧分压是空气曝气池内气相的氧分压的4.7倍。因此，由亨利定律可知，纯氧曝气池内混合液的饱和氧浓度和充氧速率都要比空气曝气池内混合液高大约4.7倍。纯氧曝气池内混合液的氧浓度可超过10mg/L,而空气曝气池内一般只能维持在 [#]mg/L左右0

由于纯氧曝气池内混合液的溶解氧浓度高，就使得溶解氧向活性污泥菌胶团的渗透力更大，从而有助于菌胶团颗粒中心的好氧状态。这样一来活性污泥微生物的活性即吸附分解有机物的能力就可以保持在较高的水平，也就是提高了污水处理的效果和承受冲击负荷有毒物质侵害的能力。

纯氧曝气池内混合液的MLSS也远高于空气曝气，可以达到 [#]~7g/L,活性污泥微生物的代谢能力较强，处理相同污水的水力停留时间只需要空气曝气的1/2~ [#]/3,因此池容相应减小。在高溶解氧条件下，活性污泥微生物的自身氧化作用较强，因而产泥量比空气曝气大为减少，处理lkgBOD5的产泥量只有0.2kg左右。

纯氧曝气池一般采用封闭式，产生的废气量极少，只有空气曝气的1%，日处理能力为10kt的纯氧曝气池的尾气排放只需要一根直径ZW100的管道即可，而且还根据运行情况使用尾气阀门随时调节排放量。因此纯氧曝气可以减少污泥与废气有可能造成的二次污染。

2.充氧方式

密闭式纯氧曝气法的曝气方式一般采用机械表面曝气，敞开式纯氧曝气法的曝气方式一般采用射流式曝气器或能将纯氧引人到水中并予以细碎化的水下叶轮搅拌曝气器。

为了保证适应进水水质波动时，混合液中溶解氧能持续保持在2～8mg/L，通常将纯氧曝气池的第一段和第二段的表面曝气机电机设置为具有能调整转速的双速电机，表曝机在有机负荷发生变化时始终拥有足够的充氧能力。

使用表面曝气机充氧时，每个表面曝气机正下方的池底上装有一个十字整流挡板，作用是使表面曝气机下的水流条件稳定，提高氧的传输效果。为防止水流在池内形成来回的摆动，消耗能量和影响混合液向下的正常稳定流动，在每段还都装有一块防振荡挡板。

为防止纯氧从曝气池泄漏出去，引发一些不安全问题，在建设和运行管理中都必须设法保证池体的气密性。因此，池壁应使用气密性能好的材料，而且内壁要涂刷环氧树脂等涂料。曝气池的进水口一般设置在池体的底部或中部，不仅出水槽做成水封槽，而且表面爆气机的转动轴穿越池顶部分，也采用水封槽进行轴封，要定期向槽内加水。取样管、仪表安装孔等，均采用混合液淹没套管形式进行封闭。

3.UNOX纯氧曝气法的自控系统

UNOX纯氧曝气工艺过程的控制依靠一些在线仪表，将工艺过程参数的实际值转化为电信号后，传递到中心控制室的计算机和仪表系统，再将控制信号传递到马达控制系统，对UNOX系统的自控设备进行指令，从而实现纯氧曝气系统正常、安全、且节能地运行。其主要控制仪表有：①安装在第一段的气相压力表；

②安装在第一段的可燃气浓度分析仪；③每段都安装有溶解氧测定仪；④尾气含氧量检测仪；⑤安装在进水管道、回流污泥管道、氧气管道上的流量计；⑥安装在进水管道上的PH计等；

⑦安装在氧气管道、尾气管道和吹扫空气管道上的电动阀门；

⑧安装在第一段的温度计等。

UNOX纯氧曝气法的控制回路有三个，即供氧控制回路、溶解氧控制回路和尾气含氧量控制回路。

(1)供氧控制回路

纯氧曝气池第一段气相的氧气压力随进水BOD5负荷的变化而变化，即BOD5负荷增加，活性污泥微生物的耗氧量随之上升，气相的氧气压力因此会降低。借助于安装在第一段的气相压力表和设在现场的压力变送器，将第一段气相压力的电信号传递到中心控制室的计算机和仪表系统，作为控制供氧量的参数。同时安装在氧气管道电动阀上的反映阀门开度的电信号也被输送到计算机，计算机再根据气相氧气压力信号的变化和阀门开度的电信号，将控制信号传递到马达控制系统，通过继电器调整供氧电动阀的开度，从而实现供氧量的控制。如果BOD5负荷增加，气相氧气压力降低，供氧电动阀的开度加大，供氧量增加；当供氧量增加到气相氧气压力升高到超过设定值的一定程度后，供氧电动阀的开度开始减小，直到气相氧气压力接近设定值。反之，如果BOD5负荷降低，气相氧气压力升高，供氧电动阀的开度减小，供氧量减少；当供氧量减少到气相氧气压力降低到低于设定值的一定程度后，供氧电动阀的开度开始加大，直到气相氧气压力接近设定值。

(2)溶解氧控制回路

纯氧曝气池每段都安装有溶解氧测定仪，随时对各段溶解氧进行测定，并通过溶解氧变送器将信号传递到中心控制室的计算机系统，计算机根据各段溶解氧的实际情况及时调整各段表曝机的运转情况。如果测得某段溶解氧低于设定值，计算机会自动将该段表曝机的双速电机置于高速；反之，如某测得某段溶解氧高于设定值，计算机会自动将该段表曝机的双速电机置于低速。从而实现充氧能耗处于低水平。

(3)尾气含氧量控制回路

安装在纯氧曝气池末端尾气排放管上的含氧量检测仪，随时对尾气含氧量进行测定，并将信号传递到中心控制室的计算机系统。如果尾气中的含氧量超过设定值，计算机通过与尾气排放管上的电动阀连锁，自动调节阀门的开启度。含氧量过高，将排放阀开度减小，减少尾气排放量；含氧量过低，将排放阀开度加大，增加尾气排放量。从而保证氧的有效利用。

4.尾气中氧含量的控制

为实现纯氧曝气系统的优越性，必须综合考虑水量、水质、气液比、输入氧纯度等各种因素，确定一个合理的氧利用率，此时总需用功率小，经验表明此时对应的排放的尾气中氧含量要在45%左右。在这种条件下，即使上述组合发生较大的变化，也能保证运行相对平稳，不会引起需用功率的剧烈增加。

如果氧的利用率继续提高，比如低于空气中的氧含量21%时，显然是不经济的，因为输人的是纯氧，而在密闭的纯氧曝气池内向污水中充氧，却在氧分压小于空气中氧分压的条件下进行，这样肯定会比空气曝气耗费更多的总溶氧能耗。不仅如此，想在混合液中保持较高的溶解氧也很困难。另外，氧的利用率过高，必然造成排放的废气量很少，因而氧曝池内发生可燃气体高度积聚的可能性也会增加，可燃气浓度达到一定程度，必然导致报警，增加运拧的不安全性,使纯氧曝气池系统经常利用空气吹扫，既增加电耗，又不利于出水水质。因此，尾气含氧量应控制在40%~50%之间，其流量约为进气量的10%~20%。此时氧的利用率在90%左右。

5.运行管理注意事项.(1)纯氧曝气池是多段密闭型池体，污水中的有机物和池内气相中的氧浓度逐段降低，混合液溶解氧浓度可达到8~10mg/L，甚至更高。为避免溶氧动力的浪费，混合液溶解氧控制在4g/L即可。

(2)严格控制池内可燃气浓度，一般将其报警值设定为LEL25%。一旦超限，就发出报警并能使系统自动关闭供氧阀门，打开尾气阀；同时打开吹扫空气阀门将池内可燃气排放出去。池内可燃气浓度是直接影响纯氧曝气池运行安全的关键指标，可燃气探头的测定值必须准确可靠，必须按照有关规定定期校验复核。

(3)为避免池内压力超标，曝气池首尾两段的正压负压双向安全阀要定期进行校验复核。

(4)池内溶解氧含量的高低，不仅影响处理效果，也与氧曝系统的动力消耗直接相关。溶解氧探头的测定值必须准确可靠，必须按照有关规定定期校验复核。如果溶解氧出现异常变化，除了进水水质发生变化等因素外，也有可能是溶解氧探头出现了问题。

(5)气室内积累大量的泡沫，会影响氧气的正常流动和各种控制仪表的准确性。因此要避免纯氧曝气池泡沫的积累，设法控制进水中产生泡沫物质的含量，否则要有有效的消泡手段。