纯氧曝气是利用纯氧(富氧)代替空气进行曝气的活性污泥法生物处理过程。
为了充分利用氧气，曝气是在一个加盏密封的池中进行的，池子分为气相部分与液相部分。为了使污水在池中形成稳定性好的几个完全的混合区段，根据表面曝气机的作用半径大小，将纯氧曝气池分成互相连通的格，呈一系列凹段。污水、氧气、回流污泥均从池的第一段流入。通过设于每段隔墙上部(气一液交界面处)的气窗及设于池底部隔墙上的液窗，氧气、污水及回流污泥的混台液，分别依次流入其它各段。通过曝气生物氧化作用，使污水中的BOD逐段降低，同时气相中的氧纯度也逐步降低，即B0D与氧浓度是等梯度下降的。这样既有利于污水中需氧量的满足，又有利于氧捣充分利用，使排出尾气中氧浓度降到经济极限值。
在每段上，为了使得气液充分混台，配置有表面曝气机。采用离心泵型式的叶轮，使池中水先沿叶轮上升，而后抛向周边，形成小的水跃，再沿每段隔墙向下，后至池中心再向上，又经叶轮提升再抛向饲边，这样周而复始，连续运行。增快了氧向污水中的传质速率，使污永得到很好的充氧效果。
为了得到比较好的水力条件，在池子每段底部都装有一个十字形的整流板。为防止水跃波及池壁，消耗能量，影响液体稳定向下流动，在每段的一面隔墙上均设一块防振板。 为了保证池子的密封性，出水槽做成水封槽。表面曝气机的传动轴穿越池顶部分，采用水槽进行轴封。取样管、仪表安装孔，均用淹没套管进行封闭。 为了防止表面器气机在搅拌污水的过程中，由于产生泡辣堵塞气窗，在每段气窗处设有消泡水管。通过位于池顶部的阀门、窥镜掌握冲洗水量，使气相部分畅通。
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