纯氧曝气在污水处理和河道复氧中的应用

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1、纯氧曝气在污水处理和河道复氧中的应用出　　自：《中国给水排水》1999年第8期发表时间：1999-8-17凌晖王诚信史可红(赫司特中国投资公司梅塞尔代表办公室)　　由于纯氧的压力高于空气中氧的分压，纯氧曝气可显著提高氧的转移速率。德国梅塞尔（MESSER）集团开发的微气泡纯氧曝气技术(BIOX工艺)，将微孔曝气和纯氧曝气的优点结合起来,采用微孔软管曝气垫，在水深5m处的氧利用率高达80％。该工艺应用于敞开曝气池，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。此外，该工艺还广泛应用于污

2、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纯氧曝气和空气曝气的比较曝气过程中氧的传输速率(即溶解氧浓度的变化率)和氧亏值成正比，如式(1)所示。所谓氧亏值是氧饱和浓度和实际达到的溶解氧浓度之差。　　dc／dt=KLA/V（Cs-CT)(1)　　式中　KL——氧传递系数，h-1　Cs——饱和溶解氧浓度，mg/L　CT——实际溶解氧浓度，mg/L，氧亏值为（Cs-CT)　　在空气曝气时氧的分压为21kPa，而纯氧曝气时氧压力可达101kPa。于是，

3、纯氧曝气时氧饱和浓度是43.74mg/L(20℃),这是空气曝气时9.17mg/L的4.8倍。如果实际要求达到溶解氧浓度5mg/L,则空气曝气时氧亏值是4.17mg/L,而纯氧曝气时氧亏值高达38.74mg/L。显然，纯氧曝气时溶解氧的增长速率是空气曝气时的38.74/4.17=9.3倍。2微气泡纯氧曝气活性污泥工艺　　在活性污泥工艺中应用纯氧曝气，不应简单地被看作只是替代常规的空气曝气装置，更重要的是由于纯氧的应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的变型，即纯氧活性污泥工艺。表

4、1中列示了同一污水的常规活性污泥工艺和纯氧活性污泥工艺的相关技术参数比较。表1纯氧活性污泥工艺和常规活性污泥工艺典型技术参数的比较参数纯氧活性污泥工艺常规活性污泥工艺溶解氧（mg/L）4～81～4水力停留时间（h）1～33～8污泥浓度（mg/L）4500～80001000～3000容积负荷[kgBOD/(m3.d)]2.40～4.000.48～1.00污泥回流比（%）0.2～0.50.3～1.0回流污泥浓度（mg/L)15000～350005000～15000污泥体积指数30～70100～150污泥产率（VSS/BOD去

5、除）0.4～0.550.5～0.75　　相比之下，纯氧活性污泥工艺的性能改善具体表现在以下各方面：可以在很高的曝气池污泥浓度下保持高的溶解氧浓度；可以在很高的有机负荷下运行并具有很高的基质去除率；显著提高污泥的沉降速率和改善污泥的脱水性能；在相同的负荷下产生较少的剩余污泥；整个处理系统的运行稳定性、抗冲击能力均有改善。　　BIOX工艺的核心是一种应用纯氧的微气泡软管曝气垫，这种曝气垫由多根微气泡曝气软管平行铺设于长方形钢质框架中所构成。软管的材料是一种具有优良弹性和耐久性的特种橡胶，软管外径26mm、内径16mm、壁厚5

6、mm，软管壁上均匀分布微细的小孔。当进气压力大于要求的开启压力0.05MPa时，小孔开启而产生微气泡；当进气压力低于0.05Mpa或停止供气时，小孔自动关闭，从而有效地防止污水进入管内，起到类似“单向阀“的功能。软管中氧气的供气压力通常为0.2～0.4MPa。采用较高供气压力的优点：保证软管内沿整个长度存在稳定均匀的气流；在池底铺设软管时对水平度不存在苛刻的要求，使施工安装大为简便；可在一定范围内调节氧气流量，从而获得不同的曝气强度。　　由式(1)可知，曝气过程中溶解氧浓度的变化率不仅和氧亏值成正比，而且和气液相界面面积

7、A成正比。显然，微气泡可增大气液相界面面积，是提高氧传递速率的重要条件之一。BIOX工艺中软管小孔开启时生成的微气泡直径小于2mm，在水深5m处氧的利用率可高达80%，而通常应用穿孔管或微孔扩散器进行空气曝气时，氧的利用率分别只有6%～8%和10%～12%。很高的氧传递速率特性对于提高曝气池内污泥浓度和改善处理系统对冲击负荷的适应性都是十分必要的。　　BIOX工艺的氧气来源可以用变压吸附（PSA）现场制氧设备，也可由安装在现场的液氧贮罐供给，后者应用更为普遍。液氧经蒸发器气化后通过稳压和计量装置调节至要求的压力和流量，然

8、后经分配装置进入曝气软管，BIOX纯氧曝气系统见图1。　　液氧贮罐定期由液氧槽车灌注，操作十分简便安全。由于液氧有很高的纯度，故尽管采用了微孔曝气软管，系统中不需要任何气体净化预处理，这也是和空气曝气的不同之处。　　BIOX工艺已广泛应用于各种污水处理工程中，其中主要有以下三个方面:　　①超负荷污水处理厂的“部分