目录1 绪论 (2)1.1 纯氧曝气法概述 (2)1.2 结构及工作原理 (2)1.3 纯氧曝气法特点 (2)1.4 纯氧曝气法应用 (3)2 设计计算 (4)2.1 已知条件 (4)2.2 设计图 (4)2.3 主要公式及参考数据 (4)2.3.1 主要公式 (4)2.3.2 参考数据 (5)2.4 计算过程 (6)2.4.1 曝气池尺寸计算 (6)2.4.2 二沉池的计算 (9)2.4.3 进出水系统计算 (9)3 结束语 (12)4 参考文献 (13)5 工艺流程图 (14)6 附图 (15)1 绪论纯氧曝气活性污泥法处理技术已在国外污水处理工程得到广泛应用,本文介绍了该技术的供氧方式、原理以及目前成熟的供氧系统,通过对比分析纯氧曝气与空气曝气在饱和溶解氧浓度、氧转移速率等技术参数和经济性能方面的差异,论述了纯氧曝气的突出优点及其计算过程。

1.1 纯氧曝气法概述该工艺应用于密闭曝气池，可显著提高污泥浓度和改善污泥沉降性能，故特别适用于现有活性污泥处理厂的脱氮升级改造。

[4]此外，该工艺还广泛应用于污染河流的曝气复氧，由于设备简单可靠、不产生噪声和对流态不形成扰动等优点，尤其适合于具有旅游景观功能的市区河道的治理。

1.2 结构及工作原理纯氧曝气池主要由进水泵、充氧器、曝气池、二次沉淀池构成。

纯氧曝气污水处理工艺流程经初沉池预处理的城市生活污水, 先进入混合池与循环水以及回流污泥相混合, 混合后的污水用泵送入充氧器。

充氧器是一特制的、结构很简单的中空设备, 借助合理的水力设计, 污( 废) 水在充氧器只需停留min1即可达到 DO 为L~240。

充氧后的污( 废) 水通过生化~60mg/反应池底部的分布器进入生化反应池, 缓慢上流。

生化反应池内的活性污泥浓度为Lg/~4,由下而上污( 废) 水中的有机污染物在活性污泥作用下分解, DO 6被消耗, 到上部出水堰混合液的DO已降至L1。

经处理后的污( 废) 水~mg/3一部分作为循环水流至混合池, 另一部分流到二沉池, 经沉淀澄清后排放。

沉淀浓缩后的污泥部分回流到混合池,其余送至污泥处理系统。

氧气经缓冲罐通过调节阀进入充氧器, 根据工艺需要调节充氧器出口阀门可控制充氧器的工作压力( 一般控制在MPa06~.0) 。

循环水量可由控制系统自动调整, 以保证系.012统在最佳工艺条件下运行。

1.3 纯氧曝气法特点纯氧曝气工艺与空气曝气活性污泥法机理上基本是相同的，都是通过好氧微生物对污水中的有机物进行生化反应使污水得以净化。

所不同的是前者是向污水中充纯氧，后者是向污水中充空气。

[2]氧气法的一大特点就是处理效率明显高于空气法，与空气曝气法相比较，它有以下特点：(1)氧传递速率快，活性污泥浓度高，因此可提高有机物去除率，使曝气池容积大大缩小。

（2）剩余污泥量少，污泥具有良好沉降性，不易发生污泥膨胀。

（3）曝气池中能保持高浓度的溶解氧，有较好的耐冲击负荷能力。

但纯氧曝气需配备制氧设备，装置复杂，运转管理较麻烦。

（4）纯氧曝气系统的噪声远低于鼓风曝气系统，基本上不存在挥发性有机化合物(VOC)的气体逸散，减轻了污泥与废气的二次污染，降低了污水处理厂对周围环境的不利影响。

1.4 纯氧曝气法应用目前，天津、金山、扬子、齐鲁、大庆等石化公司均采用了纯氧曝气系统处理石油化工污水，石油化工企业排出的污水具有污水量大、化学成分复杂、污染物浓度高的特性。

进水的BOD值高达560～5 370 mg／L、COD值高达7500830m~g／L，有机生物量负荷为0．1 1, 1．71 kg BOD/ MLVSS·d。

采用纯氧曝气系统处理，BOD 的去除率高达98％～99％，COD的去除率高达90％-96％。

1989年在中国石化兰州化学工业公司化肥厂采用的一种新颖的纯氧曝气污水处理工艺来处理含甲醇、甲醛等物质的化工废水，经过两年的实际运转，处理效果良好(对甲醇的去除率为100％，对甲醛的去除率>97％，对BOD5去除率>92％)，处理成本低，充分显示了纯氧曝气工艺在技术和经济上的优越性。

通过多年实践开发了一种更为简单、经济、实用的纯氧曝气工艺, 其中的生物反应器( 相对于UNOX系统的曝气池) 不需要密闭, 因此还特别适用于老厂的扩容改造。

[3]2 设计计算2.1 已知条件（1）日设计污水流量：50000 m 3/d ；（2）设计进水水质：BOD 5：320mg/L ；沉淀处理后可去处30％；SS ：290 mg/L （3）设计出水水质：BOD 5：30mg/L ；SS:30 mg/L 2.2 设计图2.3 主要公式及参考数据 2.3.1 主要公式 （1）BOD 5 污泥负荷:nse s K N ρ= （2-1）式中，K=0.01259，n=1.1918，se ρ为曝气池出水的平均BOD 5 值，mg/L 。

（2）回流污泥浓度:SVIX r 610= (2-2)（3）反应池总容积:NXQS V o=（2-3）式中,V 为反应池总容积，m 3;Q 为设计流量，m 3/d;S 0 为进水BOD 5 浓度， mg/L ；N 为 BOD 5 污泥负荷，()d kgMLSS kgBOD ./5。

（4）水力停留时间：QVt 24=(2-4) 式中，t 为水力停留时间，h 。

（5）曝气池去除5BOD 而增殖的污泥量：bVX aQS X r -=∆ （2-5）式中，a =0.73，b =0.075 ， r S 为BOD 去除量()3/m kg ，8.0=MLSS MLVSS 。

（6）曝气系统平均需氧量：bVX aQS R r o += (2-6)式中，.0=a ，12.0=b （7）含氧百分比:()()A A t E E Q -⨯+-⨯=12179121 (2-7)（8）污水中的饱和浓度：()()⎪⎭⎫ ⎝⎛+=422026.0t bT S T SW Q P C C (2-8)（9）供气量:As E N G 3.00=(2-9) 式中，G S 为供气量，m 3/h ；E A 为氧的转移效率，﹪。

2.3.2 参考数据项目 数据水中溶解氧DO L mg /10~6 污泥负荷S N8.0~4.0泥龄d 15~8MLSS10000~6000MLVSS 6500~4000 曝气时间h 0.3~0.1 SVI 50~30容积负荷 2.3~4.2 回流比 50~25 停留时间h 3~12.4 计算过程 2.4.1 曝气池尺寸计算（1）5BOD 污泥负荷 725.0300159.01918.1=⨯=s N ()d kg kg ./（2）取40=SVI ，回流污泥浓度 2500040101066===SVI X r ()L mg / （3）污泥回流比 %100=r（4）流入曝气池的水质 ()2243.013200=-⨯=S ()L mg / （5）取L mg X /8000=，曝气池容积 ()3019318000725.022450000m X L QS V s =⨯⨯=⨯=（6）曝气池有效水深取5m ，则曝气池表面积 ()238651931m H V A === 池宽取7.5m ，则池长 ()m L 515.7386== 采用3廊道，则每廊道长()m 17351==所以，曝气池尺寸为 ()355.717m ⨯⨯，共三个 (7) 曝气时间 ()h Q V t 15000019312424=⨯==（8） 去除率及水质统计表 项目去除率（%） 水质/1.-L mg 初沉池曝气池二沉池总合原水初沉池出水 处理水BOD 5 30 86.6 90.6 320 224 30 SS3085.289.729020330 二沉池去除SS 量为 ()()d kg /864710852.00.3-1290500003-=⨯⨯⨯⨯ 曝气池去除BOD 5而增殖的污泥量，由公式（2-5）得()d kg X /45108.021931075.0866.015.05000073.0=⨯⨯⨯-⨯⨯⨯=∆ 污泥最大增量为 ()d kg /1315745108647=+由于回流污泥浓度L mg X r /25000=，则产生污泥体积为()d m /52625000101315733=⨯ (9) 由公式（2-6）得()h kgO R /36188.02193112.0866.015.0500005.020=⨯⨯⨯+⨯⨯⨯= 在穿孔管距池底0.3m ，即淹没水深2.7m ，水温20℃时，L mg C S /2.9= 穿孔管出口处绝对压力()MPa P b 1283.0027.01013.0=+=，在%6=A E ，空气离开液面时的含氧百分比为()()%20%10006.01217906.0121=⨯-⨯+-⨯=t Q污水中的饱和浓度()T SW C 由公式（2-8）得()()L mg C SW /2.1042202026.01283.02.920=⎪⎭⎫⎝⎛+⨯=取9.0,5.0==βa ，则)()L mg C SW /18.92.109.0=⨯=θ (T℃)如果平均需氧时，曝气池中保持L mg D /20=以上，所有脱氧清水中的最大需氧量0N 为()()()()()L kgO aC CC R N SW SW /102795.0218.92.103618024.12202000=⨯-⨯=⨯⨯-=-θθ 这样，按需氧量供给，可以保证平均需氧时水中溶解氧要求，所以供气量由公式（2-9）得()h m G S /57108606.03.0102793=⨯=假定空气由氮气、氧气组成，其体积比为178.3，则所需通入纯氧的量为()h m /119474178.35710863=+最大时供给纯氧量为()h m G s /1672641194744.13max =⨯= (10)所需空气压力（相对压力）h h h h h p ∆++++=4321式中，h1＋h 2 为供风管道沿程与局部阻力之和，取 0.2m ；h 3 为曝气器淹没水头；h 4 为曝气器阻力，取 0.4m ； ∆h 为富余水头，取 0.5m 。

m h h h h h p 9.64321=∆++++=（11）曝气器数量计算（以单组反应池计算）4314.02318.3520=⨯⨯==c q N h (12)供风管道计算（以单组反应器计算）若单侧供气（向单侧廊道供气）流量 ()s m G Q s s /086.03600132785313313max 1=⨯⨯=⨯= 流速 s m 10=v 管径 ()m v Q s 105.010086.044d 1=⨯⨯==ππ 取支管管径为 100mm若双侧供气（向两侧廊道供气）流量 ()s m G Q s s /17.03600132785323323max 2=⨯⨯=⨯=流速 s m 10=v 管径 ()m v Q s 15.01017.044d 2=⨯⨯==ππ 取支管管径为 150mm 2.4.2 二沉池的计算表面负荷q 取1.5()h m m ./3，污水沉淀时间t 取2h ，水平流速v 取4mm/s 沉淀池总面积 ()214444313.15.150000m q Q A =⨯⨯==沉淀区的有效水深 ()m qt h 325.11=⨯== 沉淀区有效容积 ()3143332314444m Ah V =⨯== 沉淀池长度 ()m vt L 29246.36.3=⨯⨯== 长深比核算86.93291>==h L 合格 沉淀池总宽度 ()m L A b 4982914444=== 沉淀池总高度 ()m A V h 31444443332===2.4.3 进出水系统计算 (1)进水管单组反应池进水管设计流量 ()s m Q Q /193.086400350000331=⨯== 管道流速 s m v /8.0= 管道过水断面面积 ()2124.08.0193.0m v Q A === 管径()m Ad 55.014.324.044=⨯==π取进水管管径550mm (2)回流污泥管单组反应池回流污泥管设计流量 ()s m r Q Q r /193.018640035000033=⨯⨯== 管道流速 s m v /8.0= 取回流污泥管管径1000mm (3)进水井进水孔过流量 ()()s m Q r Q /386.08640035000023132=⨯⨯=+=孔口流速 s m v /6.0=孔口过水断面面积 ()22643.06.0386.0m v Q A ===孔口尺寸取m m 2.12⨯进水井平面尺寸取 m m 0.40.4⨯ （4）出水堰及出水井按矩形堰流量公式计算 2386.1bH Q =()()s m r R QQ 3372.01318640045000014=++⨯⨯=++=堰上水头 m Q 11.01086.172.032=⎪⎭⎫⎝⎛⨯=出水孔过流量 s m Q Q 34372.0== 孔口流速 s m 6.0=v 孔口过水断面面积 242.16.072.0m Q A ===υ孔口尺寸取 3.0m ×2.0m 出水井平面尺寸取 4.0m ×4.0m（5）出水管单组反应池出水管设计流量 ()s m Q Q /386.0325== 管道流速 s m 0.1=v 管道过水断面面积 ()25386.00.1386.0m v Q A ===管径 ()m 0.704d ==πA 取出水管管径 700mm校核管道流速 ()s m A Q v /0.17.04386.023=⨯==π3 结束语通过这次设计我了解了纯氧曝气法处理生活污水的整个工艺流程，并且通过纯氧曝气法与空气曝气法的对比，知道了在活性污泥处理系统中应用纯氧曝气，不只是替代常规的空气曝气装置，更重要的是由于纯氧的用用可导致活性污泥工艺中许多重要技术参数发生显著的改变，从而形成一种活性污泥工艺中许多重要技术参数发生显著的改变，从而形成一种活性污泥工艺的变型，即纯氧活性污泥工艺。