浅谈纯氧曝气活性污泥法处理技术

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2 0 1年2月1期城市道教和防洪概要：纯氧曝气活性污泥工艺技术已在海外污水处理项目中得到广泛应用，介绍了该技术的供氧方法、原理和目前成熟的供氧系统，对比了纯氧曝气与空气曝气的饱和溶解氧浓度、氧气迁移率等技术参数和经济特性差异，讨论了纯氧曝气的显著优点。还介绍了纯氧曝气工艺对城市污水处理、工业废水处理、河流污染改善等的工艺。关键词：纯氧曝气；活性污泥；饱和溶解氧浓度；氧传输速度的图片分类编号：t u 9 2.1文件识别代码：a文件编号：1 0 9-7 1 6(2 0 1 2)0 1-0 6 5-0 3草稿日期：2 0 1-1 0-1 3作者简介：Chen Shuai (1 9 8)陈帅1、谭雪军1、蒋灵岩2 (1)。上海市政工程设计院(集团)有限公司，上海200 0 9 2；2.上海城市污水处理有限公司白龙岗污水处理厂，上海2 0 1 2 0 1)纯氧曝气活性污泥处理技术1概述活性污泥工艺是最常用的污水处理技术，空气曝气法是活性污泥处理工艺中最常用的供氧方法，但空气中的氧气含量只有2%，氧气溶解度低，污水处理设施体积大，建设和运行成本高。纯氧活性污泥处理工艺是利用纯氧代替空气曝气，与空气曝气相比，处理效果和投资方面有利，需求不断增加。2纯氧的来源如下：(1)现场氧：目前氧的制造主要有低温分离氧生产和变压吸附氧(P S A，V P S A)工艺，两种制氧工艺见比较表1。利用逆压吸附制氧工艺经济，污水处理厂能主动掌握氧气来源，特别适用于大型污水处理厂。(2)管道输送采购氧气：适用于氧气工厂中比较近的污水工厂，但相应的基础设施成本增加。(3)购车氧气：仅限小型污水处理厂。(4)利用附近空气站的空氧最经济。是利用氮气孔分所里的空氧。3根据纯氧曝气原理(1)氧饱和浓度亨利定律：特定温度下特定气体的溶解液浓度与该气体在液体水平上的平衡压力成正比(1)。P22=hccs (1)表达式：C s 平衡水中氧的饱和浓度，m g/l；h c 亨利常数，p a l/m g；p o 2氧气气体平衡分压，p a .亨利定律解决了混合气体中溶质气体进入液体状的问题，并提供了定量关系。表1低温分离制氧工艺和变压吸附制氧工艺的比较类别项目低温空气分离制氧厂变压吸附制氧厂分离原理空气液化、氧气和氮共沸点分离加压吸附、真空解吸、氧氮吸附能力不同，分离装置的主要特征是复杂工艺、更多设备、包括空气压缩系统、空气预冷系统、空气净化系统、膨胀机组、传热系统和精馏塔真空泵和吸附塔等工艺特性在-1 6 0 -1 9 0 低温下运行室温操作特性运行时间长，一般需要在1 5 4 0h下连续运行，不能中断，短停机，恢复操作条件长启动时间短，一般不超过3 0 m I n，连续操作和维护功能复杂的设备结构，高加工精度低维护技术困难，低维护成本低土木和安装特性安装面积，高工厂和基础，高安装周期，技术困难，高安装成本，小安装空间，无特殊要求工厂，低安装周期，低安装成本低氧气成本中小型氧气功耗，约0.5 1.0k w h/m 3低氧气消耗约0.3 2 0.3 5 k w h/m 3安全装置受压力容器规格控制，能引起碳氢化合物的局部凝聚，爆炸的可能操作压力低，不受压力容器规格控制，不引起碳加氢化合物的局部絮凝防洪排水6 5城市道和防洪2 0年1月1期(2)氧气移动速度路易斯和怀特曼制定的“双模理论”，是曝气过程中的氧气模式理论。 根据理论：氧传递的决定性阻力集中在液膜上。氧传递的动力主要是存在于气膜中的氧分压梯度和液膜中的氧浓度阶梯。因此，氧传递速度方程如下：d C=d t=KL a (C s- C) (2)表达式：KL a -总氧传递系数，l/h；c s 液体饱和和溶解氧浓度，m g/l；C 液体的实际溶解氧浓度，m g/L .氧饱和度差异(C s- C)的增加，以形式(2)表示氧传递速度的增加。根据亨利定律，增加气体，只增加液晶氧的分压，使C s值尽可能增加，从而增加氧的传递速度。4纯氧曝气系统纯氧曝气活性污泥法是基于传统活性污泥法的西方国家高效污水处理方法1。目前主要的纯氧曝气系统包括：(1)美国碳公司开发的U N O X系统：使用密封曝气机和叶轮式氧气测量仪曝气机，将池内部分为多个段，每个段安装一个表曝光器。该系统采用密封曝气池，可充分利用氧气，但加盖曝气池印章会提高工程成本，该技术应用表面曝气，曝气能耗高。(2)改进了美国F I l e r/K r u g e r公司开发的O A S E S E S系统：U N O X，曝气池分割成多个单元，其中每个单元在单元顶部排成一行，氧气离心压缩机从顶部发送到池的第一个网格级别，通过水下叶轮空心轴进入水下叶轮，并从水下叶轮喷嘴熔化到处理的污水中(3)由德国M E S E R公司开发的B I o x-N系统：该工艺由开放式曝气池、纯氧曝气中的微气泡由特殊橡胶材料制成的软管制成，在橡胶软管壁上均匀分布微小的孔，氧气产生小于2米的微气泡，从而扩大了气体、液体、固相接触面积，提高了传质效率和氧气利用率。同时，橡胶软管上的小孔就像止回阀，不逆流水槽的下水道。(4)英国R O C集团的V I t o x系统：锥形喷射流中气体氧气的流入，在压力面上均匀快速分布，氧气高的液体通过多级喷嘴喷射系统溶解在污水中。该系统在下水道中氧气的溶解度达到95%以上，采用暴露型曝气池，管理简单，维护方便，有助于对现有污水厂的升级改造。(5)美国P R A X A I R公司I-S O T M系统：I-S OT M是机械供氧系统，它将氧气从浮标顶部注入，并与叶轮一起转动进气导向器，使氧气在低功耗状态下溶解。布莱就像是不溶解的氧气再次与叶轮一起旋转，引入注入管，提高氧气使用效率的罩板。5纯氧曝气与空气曝气的比较5.1氧饱和浓度对比1L水与压力1111t m，温度2 0 的纯氧和空气接触，计算水中氧的饱和浓度值C s。(1)水中纯氧的C s值氧纯度为9.9%，p O21a t m；请检查Hx=4.0 1 0 4a t m。根据亨利定律：P O2=Hx XO2，格式：po 2氧分压，P a；hx 亨利常数，a t m；Xo 23354-平衡氧气气体的摩尔分数，XO 2=NO2/(NO2 NW)；n o 2平衡时水的氧摩尔数，m o l；N w -1l水驱数，m o l，其中N w=10 0/1 8=5.6m o L . N O2/(N O2 NW)=xo2=PO2/hx=1/hx=4.0hx=4.0 1 0 4a t m n O2/(n O2 NW)=xo2=PO2/hx=0.2 1/4.0 1 0 4=5.2 4 1 0-6n O2=2.9 1 0-4m o l C s=2.27 4用纯氧曝气计算，氧饱和度是水中空气曝气的4.7倍。5.2氧传递速度纯氧曝气和空气曝气的溶解氧浓度比较见表2。C s- C(纯氧)C s- C(空气)=4.1 6-1 0 9.3 1-2=4。6 7是空气曝气4.6 7倍的纯氧曝气。5.3技术参数对比纯氧曝气与空气曝气的典型技术参数比较2表2纯氧曝气与空气曝气的溶解氧浓度比较曝气系统Cs值c值纯氧曝气4.1 66 1 0空气曝气9。3 11 2洪水倍数6 2 0 1 2年1月1期城市道教和防洪见表3。5.4经济分析Chen zhitai 3等使用V P S A氧和开放式微气泡纯氧曝气活性污泥工艺模拟设计1万t/d城市污水处理厂，与使用相同规模空气曝气的污水处理厂相比，建设投资减少约3 0%，m 3污染水处理减少约2% 5%，每年约2 .可以实现8 1 0 6k W h的节能效果。徐冰清在即墨污水处理厂扩建工程中应用了纯氧曝气工艺。分析了纯氧曝气的经济性。根据目前全国大部分污水处理厂的处理标准，污水处理的平均成本为1。1元/m 3，随着西门子污水处理厂的扩展，采用纯氧曝气技术的单位处理为0 .9 0 8元/m 3，低于全国平均水平。李志娟5指出，在曝气时间、曝气池容积、地面积累的情况下，纯氧曝气的曝气时间一般为空气曝气量的1/3 1/4，因此曝气池的体积也相差3 4倍，全处理站的总装机面积约为2%。在能源方面，纯氧曝气的能耗减少了3 0%左右，运营成本降低了1 0% 2 0%。纯氧曝气的基础设施成本在基础设施成本方面节约1 0 2 0%，泥浆生产成本约3 0%。6纯氧曝气的纯氧曝气活性污泥处理技术已经在国外多个行业得到了实际应用。美国依次建设了酿酒厂废水、果酱罐头厂废水、造纸工业废水、有机化学废水处理的多个纯氧曝气废水处理设施。日本在石油化工厂的废水处理中利用纯氧曝气技术。据不完全统计，全世界有2 0多个改造、新建的纯氧曝气活性污泥污水处理厂投入运行。我国2000年代引进了用于石油化学工业废水处理的纯氧曝气活性污泥处理技术，将天津和金山、扬子、泽鲁、大庆等石油化学公司为石油化学处理开发的U N O X纯氧曝气活性污泥工艺用于石油化学废水处理，B O D5去除率最高为9% 9%，C O D去除率最高为9% 9%，效果良好中国石化兰州化工化肥厂利用纯氧曝气污泥处理工艺对含甲醇、甲醛等的化学废水进行了两年的实际运行，结果表明甲醇的去除率为1 0%，甲醛的去除率为9 7%，B O D5的去除率为9 2%，处理效果好，成本低的纯氧曝气工艺技术经济优势得到充分证明。山东齐默市污水处理厂扩建工程使用点进水反转A/A/O工艺，在A/A/O工艺的好氧部分使用纯氧曝气技术，使污水处理厂运行稳定，污染物全部排出。江苏王子造纸(南通)有限公司M C(造纸生产线)阶段废水处理厂的处理规模为1 .7 4万m 3/d，是以纯氧曝气U N O X系统为核心的处理过程，实际运行中废水处理厂运行稳定，B O D5、C O DC r和s的去除率分别为9 1。4%，8 9%，9%和7%，达到制浆造纸工业水污染物排放标准。近年来，对在河流和湖泊污染控制方面应用纯氧曝气的研究越来越受到关注。纯氧曝气可以快速提高水的溶解氧水平，恢复和强化水中好氧微生物的活力，加快污染物分解速度，水在短时间内得到净化，水质可以在短时间内得到改善。上海环境科学研究院在苏州

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