純氧曝氣活性汙泥法

(六）純氧曝氣活性汙泥法

純氧曝氣活性汙泥法是利用純度在90%以上的氧氣作爲氧源，向汙水中輸送。普遍采用的運行方式是密閉式多段混合推流式（見圖3-7),即每段爲完全混合式，從整體上看，段與段之間又是推流式。純氧曝氣活性汙泥法也有采用敞開方式運行的。

壓力信號供氧一進水一氧氣、汙水、回流汙泥一起進入曝氣池第一段的一端，再通過設于每段隔牆上部的氣窗和設于每段隔牆下部的液窗，氧氣和混合液依此流經其他各段。汙水中的有機物和池內氣相中的氧濃度逐段降低，即bod5與氧濃度等梯度下降的，這樣既有利于池內活性汙泥微生物需氧量的滿足，又有利于氧的充分利用，使尾氣中氧濃度降低到經濟的低限值。尾氣從後一段排出，混合液進人二沉池進行泥水分離。純氧曝氣池的首段設置壓力傳感器控制供氧管道上的調節閥，因爲池內的氣相壓力隨着耗氧量的增加而降低，所以維持池內氣相壓力穩定，即可實現根據耗氧量的多少自動增減供氧量。純氧曝氣池的尾段設置氣相含氧量測定儀控制尾氣排放管道上的調節閥，當尾段氣相含氧量低于40%~50%後，打開調節閥將尾氣排出曝氣池。

純氧曝氣活性汙泥法的優點是曝氣池汙泥濃度高，抗沖擊負荷能力強，特別適用于處理含有難降解有機物質的工業廢水；曝氣時間短，動力消耗至少比空氣曝氣節約60%以上；一般采用多級封閉式，臭味不易擴散，周圍環境好，而且在冬季可起到保溫作用；活性汙泥沉降、濃縮、脫水性能較好，而且剩余汙泥量比空氣曝氣法少三分之一以上；自動控制水平較高，各操作階段和各運行參數都可通過計算機加以控制，管理方便。其缺點是不適于處理易揮發有機物含量較高的工業廢水，封閉的純氧曝氣池內可燃氣濃度較高時，有產生爆炸的可能，純氧曝氣池周圍要設爲防火區；封閉的純氧曝氣池內熱量不易損失，而且沒有有效散熱的手段，因此夏季進水溫度較高時，一旦混合液的溫度升高，無法采取有效手段進行控制。

1.純氧曝氣的特點

純氧曝氣活性汙泥法和傳統活性汙泥法的機理基本上是相同的，都是通過好氧微生物對汙水中的有機物進行生物化學反應使汙水得到淨化。

和傳統活性汙泥法相比，純氧曝氣向汙水中充人的是純氧，因爲純氧的濃度是空氣中氧濃度(21%)的4.7倍，所以純氧曝氣池內氣相的氧分壓是空氣曝氣池內氣相的氧分壓的4.7倍。因此，由亨利定律可知，純氧曝氣池內混合液的飽和氧濃度和充氧速率都要比空氣曝氣池內混合液高大約4.7倍。純氧曝氣池內混合液的氧濃度可超過10mg/L,而空氣曝氣池內一般只能維持在 [#]mg/L左右0

由于純氧曝氣池內混合液的溶解氧濃度高，就使得溶解氧向活性汙泥菌膠團的滲透力更大，從而有助于菌膠團顆粒中心的好氧狀態。這樣一來活性汙泥微生物的活性即吸附分解有機物的能力就可以保持在較高的水平，也就是提高了汙水處理的效果和承受沖擊負荷有毒物質侵害的能力。

純氧曝氣池內混合液的MLSS也遠高于空氣曝氣，可以達到 [#]~7g/L,活性汙泥微生物的代謝能力較強，處理相同汙水的水力停留時間只需要空氣曝氣的1/2~ [#]/3,因此池容相應減小。在高溶解氧條件下，活性汙泥微生物的自身氧化作用較強，因而產泥量比空氣曝氣大爲減少，處理lkgBOD5的產泥量只有0.2kg左右。

純氧曝氣池一般采用封閉式，產生的廢氣量極少，只有空氣曝氣的1%，日處理能力爲10kt的純氧曝氣池的尾氣排放只需要一根直徑ZW100的管道即可，而且還根據運行情況使用尾氣閥門隨時調節排放量。因此純氧曝氣可以減少汙泥與廢氣有可能造成的二次汙染。

2.充氧方式

密閉式純氧曝氣法的曝氣方式一般采用機械表面曝氣，敞開式純氧曝氣法的曝氣方式一般采用射流式曝氣器或能將純氧引人到水中並予以細碎化的水下葉輪攪拌曝氣器。

爲了保證適應進水水質波動時，混合液中溶解氧能持續保持在2～8mg/L，通常將純氧曝氣池的第一段和第二段的表面曝氣機電機設置爲具有能調整轉速的雙速電機，表曝機在有機負荷發生變化時始終擁有足夠的充氧能力。

使用表面曝氣機充氧時，每個表面曝氣機正下方的池底上裝有一個十字整流擋板，作用是使表面曝氣機下的水流條件穩定，提高氧的傳輸效果。爲防止水流在池內形成來回的擺動，消耗能量和影響混合液向下的正常穩定流動，在每段還都裝有一塊防振蕩擋板。

爲防止純氧從曝氣池泄漏出去，引發一些不安全問題，在建設和運行管理中都必須設法保證池體的氣密性。因此，池壁應使用氣密性能好的材料，而且內壁要塗刷環氧樹脂等塗料。曝氣池的進水口一般設置在池體的底部或中部，不僅出水槽做成水封槽，而且表面爆氣機的轉動軸穿越池頂部分，也采用水封槽進行軸封，要定期向槽內加水。取樣管、儀表安裝孔等，均采用混合液淹沒套管形式進行封閉。

3.UNOX純氧曝氣法的自控系統

UNOX純氧曝氣工藝過程的控制依靠一些在線儀表，將工藝過程參數的實際值轉化爲電信號後，傳遞到中心控制室的計算機和儀表系統，再將控制信號傳遞到馬達控制系統，對UNOX系統的自控設備進行指令，從而實現純氧曝氣系統正常、安全、且節能地運行。其主要控制儀表有：①安裝在第一段的氣相壓力表；

②安裝在第一段的可燃氣濃度分析儀；③每段都安裝有溶解氧測定儀；④尾氣含氧量檢測儀；⑤安裝在進水管道、回流汙泥管道、氧氣管道上的流量計；⑥安裝在進水管道上的PH計等；

⑦安裝在氧氣管道、尾氣管道和吹掃空氣管道上的電動閥門；

⑧安裝在第一段的溫度計等。

UNOX純氧曝氣法的控制回路有三個，即供氧控制回路、溶解氧控制回路和尾氣含氧量控制回路。

(1)供氧控制回路

純氧曝氣池第一段氣相的氧氣壓力隨進水BOD5負荷的變化而變化，即BOD5負荷增加，活性汙泥微生物的耗氧量隨之上升，氣相的氧氣壓力因此會降低。借助于安裝在第一段的氣相壓力表和設在現場的壓力變送器，將第一段氣相壓力的電信號傳遞到中心控制室的計算機和儀表系統，作爲控制供氧量的參數。同時安裝在氧氣管道電動閥上的反映閥門開度的電信號也被輸送到計算機，計算機再根據氣相氧氣壓力信號的變化和閥門開度的電信號，將控制信號傳遞到馬達控制系統，通過繼電器調整供氧電動閥的開度，從而實現供氧量的控制。如果BOD5負荷增加，氣相氧氣壓力降低，供氧電動閥的開度加大，供氧量增加；當供氧量增加到氣相氧氣壓力升高到超過設定值的一定程度後，供氧電動閥的開度開始減小，直到氣相氧氣壓力接近設定值。反之，如果BOD5負荷降低，氣相氧氣壓力升高，供氧電動閥的開度減小，供氧量減少；當供氧量減少到氣相氧氣壓力降低到低于設定值的一定程度後，供氧電動閥的開度開始加大，直到氣相氧氣壓力接近設定值。

(2)溶解氧控制回路

純氧曝氣池每段都安裝有溶解氧測定儀，隨時對各段溶解氧進行測定，並通過溶解氧變送器將信號傳遞到中心控制室的計算機系統，計算機根據各段溶解氧的實際情況及時調整各段表曝機的運轉情況。如果測得某段溶解氧低于設定值，計算機會自動將該段表曝機的雙速電機置于高速；反之，如某測得某段溶解氧高于設定值，計算機會自動將該段表曝機的雙速電機置于低速。從而實現充氧能耗處于低水平。

(3)尾氣含氧量控制回路

安裝在純氧曝氣池末端尾氣排放管上的含氧量檢測儀，隨時對尾氣含氧量進行測定，並將信號傳遞到中心控制室的計算機系統。如果尾氣中的含氧量超過設定值，計算機通過與尾氣排放管上的電動閥連鎖，自動調節閥門的開啓度。含氧量過高，將排放閥開度減小，減少尾氣排放量；含氧量過低，將排放閥開度加大，增加尾氣排放量。從而保證氧的有效利用。

4.尾氣中氧含量的控制

爲實現純氧曝氣系統的優越性，必須綜合考慮水量、水質、氣液比、輸入氧純度等各種因素，確定一個合理的氧利用率，此時總需用功率小，經驗表明此時對應的排放的尾氣中氧含量要在45%左右。在這種條件下，即使上述組合發生較大的變化，也能保證運行相對平穩，不會引起需用功率的劇烈增加。

如果氧的利用率繼續提高，比如低于空氣中的氧含量21%時，顯然是不經濟的，因爲輸人的是純氧，而在密閉的純氧曝氣池內向汙水中充氧，卻在氧分壓小于空氣中氧分壓的條件下進行，這樣肯定會比空氣曝氣耗費更多的總溶氧能耗。不僅如此，想在混合液中保持較高的溶解氧也很困難。另外，氧的利用率過高，必然造成排放的廢氣量很少，因而氧曝池內發生可燃氣體高度積聚的可能性也會增加，可燃氣濃度達到一定程度，必然導致報警，增加運拧的不安全性,使純氧曝氣池系統經常利用空氣吹掃，既增加電耗，又不利于出水水質。因此，尾氣含氧量應控制在40%~50%之間，其流量約爲進氣量的10%~20%。此時氧的利用率在90%左右。

5.運行管理注意事項.(1)純氧曝氣池是多段密閉型池體，汙水中的有機物和池內氣相中的氧濃度逐段降低，混合液溶解氧濃度可達到8~10mg/L，甚至更高。爲避免溶氧動力的浪費，混合液溶解氧控制在4g/L即可。

(2)嚴格控制池內可燃氣濃度，一般將其報警值設定爲LEL25%。一旦超限，就發出報警並能使系統自動關閉供氧閥門，打開尾氣閥；同時打開吹掃空氣閥門將池內可燃氣排放出去。池內可燃氣濃度是直接影響純氧曝氣池運行安全的關鍵指標，可燃氣探頭的測定值必須准確可靠，必須按照有關規定定期校驗複核。

(3)爲避免池內壓力超標，曝氣池首尾兩段的正壓負壓雙向安全閥要定期進行校驗複核。

(4)池內溶解氧含量的高低，不僅影響處理效果，也與氧曝系統的動力消耗直接相關。溶解氧探頭的測定值必須准確可靠，必須按照有關規定定期校驗複核。如果溶解氧出現異常變化，除了進水水質發生變化等因素外，也有可能是溶解氧探頭出現了問題。

(5)氣室內積累大量的泡沫，會影響氧氣的正常流動和各種控制儀表的准確性。因此要避免純氧曝氣池泡沫的積累，設法控制進水中產生泡沫物質的含量，否則要有有效的消泡手段。