纯氧曝气活性污泥水处理工艺是利用体积分数>90%的纯氧取代空气曝气。纯氧曝气活性污泥工艺以其建厂投资低、能耗低、占地面积小、污水处理效率高、耐冲击负荷能力强、剩余污泥量少、旧厂改造简捷等优势得到了推广应用。自20世纪60年代实现工业化以来，70年代该技术获得了快速的发展。据不完全统计，到90年代全球已有2000多家改造和新建的纯氧曝气活性污泥污水处理厂投入使用。

1989年中国石化兰州化学工业公司化肥厂建成处理能力2400 m3/d的废水处理装置，用来处理甲醇和甲醛车间、乌洛托品和硫酸二甲酯车间排放的废水，其制氧以外各项目总投资175万元(该厂有空分制氮装置，氧气作为副产品用于污水处理)。该废水成分复杂，污染物浓度高，水质波动大，COD浓度有时高达20 000mg/L(平均值为150018mg/L)，而且废水中含有较高浓度的对微生物有害的物质甲醛(200～900mg/L)等，用传统的活性污泥法不能处理，因此采用了纯氧曝气活性污泥工艺。处理系统有2套纯氧曝气装置，每套包括进水泵、充氧器、生化反应池， 共用调节池、混合池及二沉池，氧气由厂内原有的空分制氧供给。装置投运后，甲醇去除率为100%，甲醛去除率>97%，BOD去除率>92%，在车间事故排放高浓度废水的冲击下也能很快恢复正常运行，废水处理直接成本为0.46元/m3，充分显示了纯氧曝气活性污泥工艺在技术经济上的优越性。