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生物脱氮除磷原理及工艺 1 引言氮和磷是生物的重要营养源,随着化肥、洗涤剂和农药普遍使用,天然水体中氮、磷含量急剧增加,水体中蓝藻、绿藻大量繁殖,水体缺氧并产生毒素,使水质恶化,对水生生物和人体健康产生很大的危害;然而, 我国现有的城市污水处理厂主要集中于有机物的去除,污废水一级处理只是除去水中的沙砾及悬浮固体；在好氧生物处理中,生活污水经生物降解,大部分的可溶性含碳有机物被去除;同时产生N NH -3、N NO --3和-34PO 和-24SO ,其中25%的氮和19%左右的磷被微生物吸收合成细胞,通过排泥得到去除；二级生物处理则是去除水中的可溶性有机物,能有效地降低污水中的5BOD 和SS , 但对N 、P 等营养物只能去除10%～ 20% , 其结果远不能达到二级排放标准;因此研究开发经济、高效的, 适于现有污水处理厂改造的脱氮除磷工艺显得尤为重要;2 生物脱氮除磷机理生物脱氮机理污水生物脱氮的基本原理就是在将有机氮转化为氨态氮的基础上,先利用好氧段经硝化作用,由硝化细菌和亚硝化细菌的协同作用,将氨氮通过反硝化作用转化为亚硝态氮、硝态氮,即,将3NH 转化为N NO --2和N NO --3;在缺氧条件下通过反硝化作用将硝氮转化为氮气,即,将N NO --2经反亚硝化和N NO --3经反硝化还原为氮气,溢出水面释放到大气,参与自然界氮的循环;水中含氮物质大量减少,降低出水的潜在危险性,达到从废水中脱氮的目的1;错误!硝化——短程硝化：O H HNO O NH 22235.1+→+硝化——全程硝化亚硝化+硝化：O H HNO O NH 22235.1+−−−→−+亚硝酸菌错误!反硝化——反硝化脱氮：O H H CO N OH CH CH HNO 2222333][222+++→+ 反硝化——厌氧氨氧化脱氮：O H N HNO NH 22232+→+反硝化——厌氧氨反硫化脱氮：O H S N SO H NH 2242342++→+废水中氮的去除还包括靠微生物的同化作用将氮转化为细胞原生质成分;主要过程如下：氨化作用是有机氮在氨化菌的作用下转化为氨氮;硝化作用是在硝化菌的作用下进一步转化为硝酸盐氮;其中亚硝酸菌和硝酸菌为好氧自养菌,以无机碳化合物为碳源,从+4NH 或-2NO 的氧化反应中获取能量;其中硝化的最佳温度在纯培养中为25-35 ℃,在土壤中为30-40 ℃,最佳pH 值偏碱性;反硝化作用是反硝化菌大多数是异养型兼性厌氧菌,DO< mg/L 在缺氧的条件下,以硝酸盐氮为电子受体,以有机物为电子供体进行厌氧呼吸,将硝酸盐氮还原为2N 或-2NO ,同时降解有机物2;生物除磷原理磷在自然界以2 种状态存在：可溶态或颗粒态;所谓的除磷就是把水中溶解性磷转化为颗粒性磷,达到磷水分离;废水在生物处理中,在厌氧条件下,聚磷菌的生长受到抑制,为了自身的生长便释放出其细胞中的聚磷酸盐,同时产生利用废水中简单的溶解性有机基质所需的能量,称该过程为磷的释放;进入好氧环境后,活力得到充分恢复,在充分利用基质的同时,从废水中摄取大量溶解态的正磷酸盐,从而完成聚磷的过程;将这些摄取大量磷的微生物从废水中去除,即可达到除磷的目的3;聚磷菌在厌氧条件下,分解体内的多聚磷酸盐产生ATP,利用ATP 以主动运输方式吸收产酸菌提供的三类基质进入细胞内合成PHB;与此同时释放出-34PO 于环境中1; 好氧吸磷过程聚磷菌在好氧条件下,分解机体内的PHB 和外源基质,产生质子驱动力将体外的-34PO 输送到体内合成ATP 和核酸,将过剩的 -34PO 聚合成细胞贮存物：多聚磷酸盐异染颗粒; 3 生物脱氮除磷工艺从生物脱氮除磷的机理分析来看,生物脱氮除磷工艺基本上包括厌氧、缺氧、好氧3 种状态,这3个不同的工作状态可以在空间上进行分离,也可以在时间上进行分离;近年来,随着对生物脱氮除磷的机理研究不断深入,以及各种新材料、新技术、新设备的不断运用,衍生出了许多新的生物脱氮除磷工艺,其中典型的几种处理工艺如下;SBR 工艺SBR 工艺是一种新近发展起来的新型处理废水的工艺,即为序批式好氧生物处理工艺,其去除有机物的机理在于充氧时与普通活性污泥法相同,不同点是其在运行时,进水、反应、沉淀、排水及空载5个工序,依次在一个反应池中周期性运行,所以该法不需要专门设置二沉池和污泥回流系统,系统自动运行及污泥培养、驯化均比较容易;该法处理焦化废水有着独有的优势：一是不要空间分割,时序上就能创造出缺氧和好氧的环境,即具有A ／O 的功能,十分有利于氨氮和COD 的去除;二是该法的沉淀是一种静止的沉淀,对污泥沉淀性能不好的废水,固液分离效果非常明显;三是该法可以省去二沉池,其占地面积相对要小一些;自动控制系统的发展和完善,为SBR 工艺的应用提供的物质基础;但因为SBR 是间歇运行的,为了解决连续进水问题,至少需要设置两套SBR 设施,进行切换运行;SBR 工艺流程图见图14;CAST 工艺CAST 实际上是一种循环SBR 活性污泥法,应器中活性污泥不断重复曝气和非曝气过程,生物反应和泥水分离在同一池内完成,与SBR 同样使用滗水器;污水首先进入选择器,污水中溶解性的有机物通过生物作用得到去除,回流污泥中硝酸盐也此时得到反硝化；然后进入厌氧区,此时为微生物释磷提供条件；第三区为主曝气区,主要进行BOD 降解,同时硝化反硝化;CAST 选择器设置在池首,防止了污泥膨胀; 3．3 MSBR 工艺连续流序批式活性污泥法工艺ModifiedSequencing Batch Reactor,简称MSBR;首先,污水进入厌氧池,回流活性污泥中的聚磷菌在此充分释磷,然后混合液进入缺氧池反硝化;反硝化后的污水进入好氧池,有机物在好氧条件下被降解,活性污泥充分吸磷后再进入起沉淀作用的SBR,澄清后上清液排放;此时另一边的SBR 在回流量的条件下进行反硝化、硝化或静置预沉;回流污泥首先进入浓缩池浓缩,上清液直接进入好氧池,而浓缩污泥进入缺氧池;这样,一方面可以进行反硝化,另一方面可先消耗掉回流浓缩污泥中的溶解氧和硝酸盐,为随后进行的厌氧释磷提供更为有利的条件;CAST 综合了以往除磷脱氮工艺的优点,保证了各污染物质降解的最大速率环境,去除有机污染物效率更高,脱氮除磷效果更好A/2工艺OA/2工艺传统OA/2工艺或称AAO工艺,在一个处理系统中同时具有厌氧区、缺氧区、好氧区,能够同时作到脱氮、O除磷和有机物的降解,其工艺流程见图2;污水进入厌氧反应区,同时进入的还有从二沉池回流的活性污泥,聚磷菌在厌氧条件下释磷,同时转化易降解COD、VFA为PHB,部分含氮有机物进行氨化;污水经过第一个厌氧反应器以后进入缺氧反应器,本反应器的首要功能是进行脱氮;硝态氮通过混合液内循环由好氧反应器传输过来,通常内回流量为2~4倍原污水流量,部分有机物在反硝化菌的作用下利用硝酸盐作为电子受体而得到降解去除;混合液从缺氧反应区进入好氧反应区,混合液中的COD浓度已基本接近排放标准,在好氧反应区除进一不降解有机物外,主要进行氨氮的硝化和磷的吸收,混合液中硝态氮回流至缺氧反应区,污泥中过量吸收的磷通过剩余污泥排除;该工艺流程简洁,污泥在厌氧、缺氧、好氧环境中交替运行,丝状菌不能大量繁殖,污泥沉降性能好5;它将厌氧段、缺氧段放在工艺的第一级, 充分发挥了厌氧菌群承受高浓度、高有机负荷能力的优势, 处理效果较好, 产生的污泥较一般的生物法少;可用于处理工业废水比重较大城市污水, 另外, 由于它是在普通活性污泥法的基础上发展起来的, 因而也较容易用于生物法处理的老污水厂的改造;A/2工艺改良O改良O A /2工艺是中国市政工程华北设计研究院提出的,工艺综合了A/O 工艺和改良UCT 工艺的优点,即在厌氧池之前增设厌氧/缺氧池;首先回流污泥和10%的污水进入厌氧/缺氧池进行反硝化以去除回流污泥中的硝酸盐;90%的污水进入厌氧区与回流污泥混合,在兼性厌氧发酵菌的作用下将部分易生物降解的大分子有机物转化为VFA ；聚磷菌释磷,同时吸收VFA 以PHB 的形式贮存于胞内;在缺氧区,反硝化菌利用污水中的有机物和经混合液回流而带来的硝酸盐进行反硝化,同时去碳脱氮；在好氧区,有机物浓度相当低,有利于自养硝化菌生长繁殖,进行硝化反应,同时聚磷菌过量摄磷;通过沉淀、排除剩余污泥达到除磷的目的;该工艺降低回流污泥中硝态氮对后续厌氧池的不利影响,有利于厌氧池的聚磷菌释磷,改善了泥水分离性能6;3．5 UCT 改良工艺改良的UCT 工艺University of Cape Town 脱氮除磷工艺由厌氧池、缺氧1 池、缺氧2 池、好氧池、沉淀池系统组成,有2 个缺氧池;缺氧1 池只接受沉淀池的回流污泥,同时缺氧1 池有混合液回流至厌氧池,以补充厌氧池中污泥的流失;回流污泥携带的硝态氮在缺氧1 池中经反硝化被完全去除;在缺氧2池中接受来自好氧池的混合液回流,同时进行反硝化,缺氧1 池出水中的N NO --3 带进厌氧池使之保持较为严格的厌氧环境,从而提高系统的除磷效率7;立体循环一体化氧化沟氧化沟是一种而有效的污水处理技术,具有稳定的处理效果,是污水生物处理技术之一;特别是用于污水脱氮,氧化沟比其它生物脱氮工艺费用低、TN 去除效率高;然而,与活性污泥法相比,氧化沟占地面积较大,在土地紧张的城市或地区,氧化沟的应用受到限制8;针对常规氧化沟存在的问题,成功地研究出立体循环一体化氧化沟;其特点是：① 氧化沟采用立体循环,在循环过程中完成降解有机物和脱氮过程;与现有氧化沟相比,占地面积可减少约50%;② 沉淀区与氧化沟合建,沉淀的污泥可自动回流到氧化沟内,可节省投资和能耗;③ 结构紧凑,运行操作简便;新型立体循环一体化氧化沟既保留氧化沟设备和运行操作简单等优点,又可减少占地面积; 4 结语污水生物脱氮除磷是当今水处理的热点与难点;新的脱氮除磷理论的提出,为生物脱氮除磷工艺指引了方向;如：SND 同时硝化反硝化工艺、SHARON 工艺、氧限制自氧硝化—反硝化工艺、厌氧氨氧化工艺以及短程硝化—厌氧氨氧化组合工艺等;但是,生物脱氮除磷工艺的发展已不仅仅要求对N,P 去除率,而且要求处理效果稳定,可靠的运行工艺;今后对此技术的研究应集中在以下方面：第一、加深除磷机理的研究;反硝化聚磷菌的出现解决了硝化菌与聚磷菌争夺碳源,污泥龄不同等主要矛盾;为新型同步脱氮除磷工艺提供了理论依据;但是对于反硝化聚磷菌的了解还不够全面,尤其是其除磷机理还待于进一步研究;应突破传统理论,从微生物的角度来调控工艺;第二、随着脱氮除磷工艺的进一步发展,许多研究者在进行小试时,都驯化出颗粒污泥,而颗粒污泥的出现改善了污泥膨胀这一难题;同时发现颗粒污泥对N,P 的去除要远远优于絮状污泥;今后在对颗粒污泥的研究上应更加深入,研究了解颗粒污泥外部的胞外聚合物是否对N,P 有吸附作用,并进一步研究颗粒污泥的形成机理,调整现有反应器的运行参数,从而加速颗粒污泥的形成,提高脱氮除磷效率;。
污水处理中的脱氮除磷工艺摘要：阐述城市污水生物脱氮除磷机理，简单分析生物脱氮除磷的处理工艺关键词：脱氮除磷；SBR工艺；A²/O工艺；立体循环一体化氧化沟；CAST 工艺1、引言城市污水中的氮、磷主要来自城市生活污水，来自农业施肥（氮）和喷洒农药（磷等），来自工业废水。
氮、磷的主要危害:氮和磷能够使湖泊等缓流封闭或半封闭的水体产生富营养化，而水体富营养化已成为全球的重大环境问题。
生物脱氮除磷作为解决水体富营养化的主要手段成为污水处理领域的重中之重。
为了达到较好的脱氮除磷效果，环境工作者对一些传统工艺进行了改进或设计出新工艺，本文简单介绍一些脱氮除磷工艺。
2、生物脱氮除磷机理2.1 脱氮机理脱氮首先利用设施内好氧段，由亚硝化细菌和硝化细菌的硝化作用，将转化为。
再利用缺氧段经反硝化细菌将反硝化还原为氮(),溢出水面释放到大气，参与自然界物质循环。
水中含氮物质大量减少，降低出水潜在危险性，从而达到从废水中脱氮的目的。
2.2 除磷原理在普通废水生物处理过程中，微生物除碳的同时吸收磷元素用以合成细胞物质和合成ATP等，但只去除污水中约19%左右的磷。
残留在出水中的磷还相当高。
故需用除磷工艺处理。
所谓的除磷就是把水中溶解性磷转化为颗粒性磷，达到磷水分离的效果。
聚磷菌成为生物除磷过程中最重要的菌群，其是一种高能化合物，水解时能放出能量。
在厌氧池中聚磷菌利用这些能量摄取有机物并释放出水解产生的磷酸，造成厌氧池中磷浓度的升高，废水中的有机物减少。
到了好氧池，聚磷菌将体内积蓄的有机物通过好氧呼吸氧化分解合成ATP，用这部分能量进行菌体的增殖和聚磷酸的合成，在此过程中不断完成磷的过度累积和最后的奢量吸收从而达到去除污水中磷的目的。
反应方程式如下:( 1) 聚磷菌摄取磷:ADP++能量→ATP+( 2) 聚磷菌的放磷:ATP+→ADP++能量3、生物脱氮除磷工艺3.1 SBR工艺SBR工艺由于操作灵活，脱氮除磷效果较好成为了新近发展起来的新型处理废水的工艺，得到广泛的应用。
污水处理工艺介绍1.污水处理的基本方法按处理方法的性质分：物理法：沉淀法、过滤、隔油、气浮、离心分离、磁力分离 化学法：混凝沉淀法、中和法、氧化还原法、化学沉淀法 物理化学法：吸附法、离子交换法、萃取法、吹脱、汽提 生物法：活性污泥法、生物膜法、厌氧工艺、生物脱氮除磷工艺按照水质状况及处理后水的去向分：一级处理：机械处理（预处理阶段）粗格栅及细格栅、沉砂池、初沉池、气浮池、调节池 二级处理：主体工艺为生化处理（主体）活性污泥法、CASS 工艺、A2/O 工艺、A/O 工艺、SBR 、氧化沟、水解酸化池。
三级处理：控制富营养化和重新回用高级催化氧化、曝气生物滤池、纤维滤池、活性砂过滤、反渗透、膜处理 中水回用一般都有消毒池：紫外线臭氧消毒池、 二氧化氯消毒池污水处理基本工艺流程：污水排入 排出三级处理 二级处理 一级处理2.污水的一级处理一级处理：机械处理（预处理阶段）调节池、粗格栅及细格栅、沉砂池、初沉池、气浮池、水解酸化池一、调节池调节池的作用：1.为了保证后续处理构筑物或设备的正常运行，需对污水的水量和水质进行调节。
2.酸性污水和碱性污水在调节池内进行混合，可达到中和的目的。
3.短期排出的高温污水也可用调节的办法来平衡水温。
二、格栅是由一组平行的金属栅条制成的金属框架，斜置在废水流经的渠道上，或泵站集水池的进口处，用以截阻大块的呈悬浮或漂浮状态的固体污染物，以免堵塞水泵和沉淀池的排泥管。
截留效果取决于缝隙宽度和水的性质。
按规格分为：粗格栅（50~100mm）、中格栅（10~40mm）、细格栅（3~10mm）三、沉砂池1.作用从污水中分离密度较大的无机颗粒，保护水泵和管道免受磨损，缩小污泥处理构筑物容积，提高污泥有机组分的含率，提高污泥作为肥料的价值。
2.沉砂池类型：①曝气式沉砂池②平流式沉砂池曝气式沉沙池：曝气沉砂池是在长方形水池的一侧通入空气，使污水旋流运动，流速从周边到中心逐渐减小，砂粒在池底的集砂槽中与水分离，污水中的有机物和从砂粒上冲刷下来的污泥仍呈悬浮状态，随着水流进人后面的处理构筑物。
污水生物处理原理引言概述：污水生物处理是一种常见的污水处理方法，通过利用微生物的作用来降解和去除污水中的有机物和氮、磷等污染物。
本文将从五个方面详细介绍污水生物处理的原理。
一、生物降解机理1.1 微生物的作用：污水中的有机物主要由微生物分解降解，微生物通过吸附、降解、转化等方式将有机物转化为无机物。
1.2 降解过程：微生物首先通过吸附将有机物吸附在细胞表面，然后通过酶的作用将有机物分解为较小的有机分子，最终转化为无机物。
1.3 降解产物：有机物的降解产物主要是二氧化碳和水，这些无害的无机物可以被环境快速分解和吸收。
二、生物脱氮机理2.1 反硝化作用：在污水生物处理过程中，一部分微生物可以利用硝酸盐作为氧化剂，将有机物中的氮氧化为氮气释放到大气中。
2.2 厌氧反硝化：厌氧条件下，一些厌氧微生物可以利用有机物作为电子供体，将硝酸盐还原为氮气。
2.3 亚硝酸盐氧化：在好氧条件下，一些特定的微生物可以将亚硝酸盐氧化为硝酸盐，从而实现氮的去除。
三、生物除磷机理3.1 磷的吸附：在污水处理过程中，一部分微生物可以通过吸附的方式将磷离子吸附在细胞表面。
3.2 磷的释放：当污水中的有机物浓度较低时，一些微生物会释放细胞内积累的磷，从而实现磷的去除。
3.3 磷的沉淀：通过添加化学物质，可以将污水中的磷与其结合形成不溶性的磷盐，沉淀下来，实现磷的去除。
四、生物处理系统4.1 活性污泥法：活性污泥法是一种常见的污水生物处理方法，通过将污水与活性污泥接触，利用微生物的作用将污水中的有机物降解。
4.2 人工湿地法：人工湿地法利用湿地植物和微生物的共同作用，将污水中的有机物和污染物去除，并实现水体的净化。
4.3 厌氧消化法：厌氧消化法通过在无氧条件下，利用厌氧微生物将有机物降解为沼气和沉淀物，实现有机物的去除和能源的回收。
五、生物处理优势5.1 低成本：相比于传统的化学处理方法，污水生物处理具有较低的运营成本，节约了能源和化学药剂的使用。
生物脱氮除磷工艺简介1、生物脱氮除磷工艺的进展从20世纪60年代开始，美国曾系统地进行了脱氮除磷物化方法研究，结果认为该法的主要缺点是药耗量大，产生的污泥多，特别对处理大量城市污水时，处理成本高。
因此，转入研究生物脱氮除磷工艺。
从20世纪70年代开始，在活性污泥法脱氮工艺（A/0工艺）逐步实现工业化，并在此基础上研究开发出了生物脱氮除磷工艺（如A2/0工艺等）。
以后，随着微生物学和细胞学在污水生化处理上的新应用，又不断出现了多种变形的生物脱氮除磷工艺，如MSBR等。
我国从20世纪80年代初开始生物脱氮除磷研究，80年代后期实现了工业化流程。
污水脱氮除磷可供选择的工艺通常有生物处理和物理化学处理两大类。
后者由于需要投加相当数量的化学药剂，存在运行费用高，残渣量大和运行管理难度大等缺陷，因此，城市污水处理中一般不推荐采用。
而一般生物处理又分为活性污泥和生物膜法两种。
目前对城市污水的生物脱氮除磷工艺，指的是活性污泥生物脱氮除磷工艺。
目前已实用的几种生物脱氮除磷工艺有：A2/O、氧化沟、SBR工艺以及以上三种工艺的系列改良工艺。
2、生物脱氮除磷的工艺原理简述（1）生物脱氮首先，污水中的蛋白质和尿素等在水解酶和尿素酶的作用下转化为氨氮，而后在有氧条件下和在硝化菌的作用下，氨氮被氧化为硝酸盐，这阶段称为硝化（即氨氮转化为硝酸盐）。
再以后，在缺氮条件和反硝化菌的参与作用，并有外加碳源提供能量，硝酸盐还原成气态氮（N2）逸出，这阶段称为反硝化（即硝酸盐的氮转化为氮气）。
整个脱氮过程就是氮的分解还原反应，反应能量从有机物中获取。
在脱氮过程中，硝化菌增长速度较缓慢，所以要有足够的污泥泥龄。
反硝化菌的生长主要在缺氧条件下进行，还要有充裕的碳源提供能量，才可能使反硝化作用顺利进行。
除上述条件以外，影响脱氮效率的因素还有溶解氧，温度和PH 值等。
硝化阶段，应有足够的溶解氧，其值一般应大于2g/L。
反硝化阶段为缺氧条件，溶解氧值宜为0.4mg/L左右。
污水处理生物除磷工艺（一）缺氧好氧活性污泥法(a/o工艺）当除磷为主要工艺时，可采用无内循环的厌氧/好氧工艺，基本工艺流程如下图所示。
厌氧/好氧工艺流程1.设计参数a/o工艺生物除磷设计参数见下表a/O工艺中生物除磷的设计参数2.工艺计算缺氧-好氧活性污泥法生物除磷的工艺计算包括厌氧池（区）容积和好氧池（区）容积。
具体计算公式如下表所示。
a/o工艺生物除磷容积基计算公式（二）磷肥除磷工艺phostrip工艺是由levin在1965年首先提出的，该工艺是在回流污泥的分流管线上增设一个脱磷池和化学沉淀池而构成的，其工艺流程见下图。
该工艺将在常规好氧活性污泥工艺中增加厌氧释磷池和化学沉淀池。
工艺流程如下：部分回流污泥（约10%~20%进水量）通过侧流进入厌氧池，在厌氧池中停留时间为8~12h，使磷从固相中释放并转移到水中；脱磷污泥流入好氧池，继续吸收磷。
厌氧池的上清液含有高浓度的磷（高达100mg/L以上）。
上清液排入石灰混凝沉淀池进行化学处理，生成磷酸钙沉淀。
含磷污泥可用作农业肥料，混凝沉淀池出水进入初沉池处理。
Phostrip工艺不仅可以去除高磷剩余污泥中的磷，还可以通过化学沉淀去除磷。
该工艺具有生物除磷和化学除磷的双重功能，因此Phostrip工艺具有高效脱氮除磷的功能。
phostrip工艺比较适合于对现有工艺的改造，只需在污泥回流管线上增设少量小规模的处理单元即可，且在改造过程中不必中断处理系统的正常运行。
总之，phostrip工艺受外界条件影响小，工艺操作灵活，脱氮除磷效果好且稳定。
但该工艺存在流程复杂、运行管理麻烦、处理成本较高等缺点。
四、厌氧／缺氧／好氧活性污泥法脱氮除磷工艺需要同时脱氮除磷时，可采用厌氧／缺氧／好氧(a2/o)工艺，基本工艺流程如下图。
A2/O工艺脱氮除磷工艺（一）一般规定进入系统的污水应满足以下要求：(1)脱氮时，污水中的五日生化需氧量(bod5)与总凯氏氮(tkn)之比宜大于4;(2)除磷时，污水中的bod5与总磷(tp)之比宜大于17;(3)同时脱氮、除磷时，宜同时满足前两款的要求；（4）好氧池（区）剩余碱度应大于70mg/L（按碳酸钙CaC03计算）；(5)当工业废水进水cod超过1000mg/l时，前处理可采用升流式厌氧污泥床反应器(uasb)等厌氧处理措施；在处理水质与城市污水类似的城市污水或工业废水时，主要设计参数可按下表规定取值。
