350吨二级DTRO技术方案解读.docx

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350吨二级DTRO技术方案解读

1编制总则

1.1编制说明

在本项目中，我们提供了一套两级碟管式反渗透处理系统，型号为ROAW9155DTG135_35，日处理水量350吨，用于xxx生活垃圾卫生填埋场渗滤液处理。

由于膜本身的特点，要求进水温度高于5℃，在冬季渗滤液水温低于5℃时应停止运行，建议设备进水温度高于10℃，以充分提高膜的过滤效率。

出于对膜的保护，在冬季应保持渗滤液处理车间的室内温度必需高于5℃，防止设备及管路的冻伤。

本设备为两级碟管式反渗透，在进水水质不超过标书给出的数据的情况下，出水优于国家排放标准（GB16889-2008表2）。

设备完全自动控制，一键开机，可实现远程监控，对运行数据实时记录。

操作设备需要4个工作人员轮换值班，现场仅需1人巡视。

本文件为投标用初步设计文件，中标后我们会对渗滤液进行全面分析，重新优化设计，在不减少设备总价值（可能会增加）的情况下，对工艺设计、工程设计进行适当调整。

1.2编制依据

1.2.1.PALL公司DTRO处理渗滤液设计手册与运行导则；

1.2.2.DTRO中试设备在我国北京、重庆、上海等地垃圾填埋场的渗滤液处理试验资料；

1.2.3.DTRO系统在我国重庆长生桥垃圾填埋场、北京南宫堆肥场、北京阿苏卫垃圾填埋场、北京安定垃圾填埋场的运行资料。

1.2.4.碟管式反渗透在国内近百个项目成功的设计、安装、调试、运营和售后服务经验，部分项目分析报告见下表：

碟管式反渗透在国内处理渗滤液项目的部分数据

CODCr

（mg/L）

氨氮

（mg/L）

SS

（mg/L）

电导率

（μS/cm）

北京南

宫堆肥场

2003.11.193

进水

3900

705

376

出水

10

5.14

3.75

重庆

长生桥

垃圾

填埋场

2003.11.1

进水

7730

576

9700

11500

1RO出水

136

17.6

3.4

349

2RO出水

98.5

0.1

2.4

47.8

2003.9.27

1RO出水

79.4

26.5

0.25

350

2RO出水

29.6

5.44

0.5

50.8

2005.3.31

进水

7150

983

43

出水

10.2

11.8

1.13

2005.4.29

进水

17200

2241

1900

出水

38

0.1

1.5

北京

安定

填埋场

2003.9.18

南宫设备

进水

9300

1530

出水

29.5

5.38

2004-10-217

进水

6438

2649

790

40100

出水

1.2

12.8

5

122

北京

阿苏卫

2004.11.25

进水

4880

1280

545

18400

出水

8.1

2.01

5

20.4

注1：

南宫设备检测单位为北京市环境卫生监测站

注2：

长生桥垃圾填埋场检测单位为重庆市环境检测中心

注3：

其他样品全部由北京普尼理化检测中心测定

1.3编制原则

1.3.1.详细描述所采用工艺的技术核心

1.3.2.详细说明渗滤液处理系统的工艺流程

1.3.3.详细说明设备的技术参数和性能参数

2、项目综述

2.1项目简介

本项目采用两级碟管式反渗透的核心处理工艺，结合浓缩液的回罐，出水水质要求达到《生活垃圾填埋污染控制标准》（GB16889-2008）中表2规定的排放标准。

系统要求具有完备的计量、自动控制系统，可满足连续自动运行的需要。

2.2工程范围和主要内容

本项目工程范围：

（1）从渗沥液调节池开始，到出水口的渗滤液处理设备的供货和工艺设计；

（2）碟管式反渗透系统内部配套管线、电缆的连接；

（3）渗滤液处理设备的调试；

（4）渗滤液处理设备移交后一年质保期内的免费售后服务；

（5）操作人员培训；

（6）专用工具；

2.3渗沥液的特点分析

2.3.1渗滤液本身的特点

垃圾渗滤液处理难度大，实现其经济有效处理是垃圾填埋处理技术中的一大难题。

垃圾渗滤液的水质受垃圾成分、处理规模、降水量、气候、填埋工艺及填埋场使用年限等因素的影响，概括起来，垃圾渗滤液的特性如下：

（1）渗滤液前、后期水质变化大。

渗滤液的水质变化幅度很大，它不仅体现在同一年内各个季节水质差别很大，浓度变幅可高达几倍，并且随着填埋年限的增加，水质特征也在不断发生变化，如渗滤液的碳氮比、可生化性随着填埋年限的增加而降低。

通常在填埋初期，氨氮浓度较低，用生物脱氮就可去除渗滤液中的氨氮，但随着填埋年限的增加，氨氮浓度不断增加，最好采用物化法处理。

（2）有机物浓度高。

垃圾渗滤液中的CODcr和BOD5浓度最高可达几万毫克/升，与城市污水相比，浓度非常高。

高浓度的垃圾渗滤液主要是在酸性发酵阶段产生，pH值略低于7，低分子脂肪酸的COD占总量的80%以上，BOD5与COD比值为0.5～0.6，随着填埋场填埋年限的增加，BOD5与COD比值将逐渐降低。

（3）部分重金属离子含量高。

垃圾渗滤液是含有十多种重金属离子，其中铁和锌在酸性发酵阶段浓度较高，据报道，有的填埋场铁的浓度可高达2000mg/l左右，锌的浓度可达130mg/l左右，均超过一般的排放标准，需进行处理。

（4）氨氮含量高。

渗滤液的氨氮浓度较高，并且随着填埋年限的增加而不断升高，有时可高达1000～2000mg/l。

当采用生物处理系统时，需采用很长的停留时间，以避免氨氮或其氧化衍生物对微生物的毒害作用。

（5）营养元素比例失调。

一般的垃圾渗滤液中BOD5/TP大都大于300，与微生物生长所需的磷元素相差较大，因此在污水处理中缺乏磷元素，需要加以补给。

另一方面，老龄填埋场的渗滤液的BOD5/NH3-N却经常小于1，要使用生物法处理时，需要补充碳源。

2.3.2本项目的特点

本项目要求，渗滤液处理后优于《生活垃圾填埋污染控制标准》（GB16889-2008）中表2规定的排放标准，必需采用反渗透技术才能符合排放要求，考虑渗沥液水质波动的影响，确保出水达标，设计采用两级反渗透。

3渗滤液处理厂的设计

3.1执行标准

1.《中华人民共和国环境保护法》（1989）

2.《中华人民共和国固体废弃物污染环境防治法》1995

3.《生活垃圾填埋场污染控制标准》（GB16889-1997）；

4.《中水水质标准》（GB50336-2002）；

5.《城市杂用水标准》（GB/T18919-2002）；

6.《恶臭污染物排放标准》（GB14554-93）；

7.《城市环境卫生设施设置标准》（CJJ27-89）；

8.《城镇污水处理厂附属建筑和附属设备设计标准》（CJJ31）；

9.《室外排水设计规范》（GBJ14-871997）；

10.《建筑物防雷设计规范》（GB50057-94）；

11.《城市污水再生利用景观水质标准》（GB/T18921-2002）

12.《水质氨氮的测定》纳氏试剂法GB7478-1987

13.《水质五日生化需氧量（BOD5）的测定》稀释与接种法GB7488-1987

14.《水质悬浮物的测定》重量法GB/T11901-1989

15.《水质化学需氧量的测定》重铬酸盐法GB11914-1989

16.《生活垃圾填埋污染控制标准》（GB16889-1977）

17.《一般工业固体废物贮存、处置场污染控制标准》（GB18599-2001）

18.《生活垃圾填埋场环境检测技术要求》（GB/T18772-2002）

19.《生活垃圾渗沥水》（CJ/T3018.1～CJ/T3018.15系列标准）CJ/T3018.-1993

20.《生活垃圾填埋场环境监测技术标准》（CJ/T3037-1995）

21.《生活垃圾卫生填埋技术规范》（CJJ17-2004）

22.《碟管式反渗透高浓度处理设备》（Q/DXTDF001-2006）

3.2设计原则

处理工艺和设备选用成功的应用于类似本项目原水水质的其它工程的工艺和设备，确保运行稳定可靠，出水达标。

1.根据垃圾填埋场渗滤液中污染物含量高，水质水量多变的特点，选用技术先进、工艺可靠、性价比高的处理设备；

2.充分考虑垃圾填埋场各填埋阶段的水质及水量变化，按照最可靠的原水水质（包括溶解性固体）进行设计，确保系统具有一定的抗冲击负荷的能力。

3.为保证出水稳定达标排放，采用可靠的反渗透膜技术，处理工艺先进，运行稳定可靠，出水完全可以满足排放要求。

4.系统自动化程度高，可满足连续自动运行的需要；

5.充分考虑节能降耗，降低运行费用，采用投资最少、运行费用合理、易于维护和运行管理的工艺；

6.尽量采用先进完善的设施和设备来消除垃圾渗滤液处理过程产生的恶臭和噪声等二次污染问题；

7.从近期、远期要求的出水水质综合考虑，膜处理设备可扩容可移动。

3.3设计水量

设计日平均处理生活垃圾渗沥液350吨，设计富裕系数1.1，实际最大日处理能力可达385吨。

3.4设计进水指标

考虑到垃圾填埋场的渗沥液原水水质的变化范围大，我们根据平南填埋场所处地理位置及特点进行充分分析，结合设计文件要求系统应具备一定的抗冲击负荷的能力，将渗滤液进水水质按如下放大指标进行设计：

设计进水水质

项目

招标文件进水水质

设计进水水质范围

CODcr（mg/l）

11000

8000～20000

BOD5（mg/l）

3500

5000～8000

NH3－N（mg/l）

2000

500～2500

TN（mg/l）

2500

500～2800

SS（mg/l）

500

200～800

pH值

6-9

6～9

电导率（μS/cm）

20000

5000～25000

注：

1、系统可以适应一定水质变化波动；进水水质变化对出水水质影响不大。

注：

2、此设计充分考虑渗沥液前后的水质变化，设计进水水质在招标文件的基础上作了大幅度的放大，充分保证出水的达标排放。

其中电导率在大于25000μS/cm时能保证达标排放，但设备净水产率会相应下降，详见水量平衡。

3.5设计出水指标

根据设计文件要求，出水水质要求达到《生活垃圾填埋场污染控制标准》（GB16889-2008）中附表2规定的水污染物特别排放限值标准。

设计出水水质

项目

排放浓度限值

色度

40倍

化学需氧量（CODcr）（mg/l）

100

生化需氧量（BOD5）（mg/l）

30

悬浮物（mg/l）

30

氨氮（mg/l）

25

总氮（mg/l）

40

总磷（mg/l）

3

大肠菌值（个/L）

10000

总汞（mg/l）

0.001

总镉（mg/l）

0.01

总铬（mg/l）

0.1

六价铬（mg/l）

0.05

总砷（mg/l）

0.1

总铅（mg/l）

0.1

4、渗滤液处理系统工艺说明

4.1对工艺的基本要求

鉴于垃圾渗滤液的前述水质特点，为达到出水稳定达标排放，同时避免不必要的投资浪费，在进行工艺选择时应考虑以下基本要求：

（1）确保出水达标；

（2）能够适应不同季节、不同年份渗滤液浓度的波动；

（3）工艺流程简单，占地少，运行维护费用低；

（4）自动控制程度高，可满足连续自动运行的需要。

4.2工艺比较

4.2.1．DTRO工艺

DT膜技术即碟管式膜技术，分为DTRO（碟管式反渗透）和DTNF（碟管式纳滤）两大类，是一种专利型膜分离设备。

该技术是专门针对渗滤液处理开发的，1988年在德国政府的支持下，由PALL公司研制成功，1989年应用于德国Ihlenberg填埋场，至今已运行了十八年，目前设备状况良好，日处理1500吨渗滤液。

它的膜组件构造与传统的卷式膜着截然不同，原液流道：

碟管式膜组件具有专利的流道设计形式，采用开放式流道，料液通过入口进入压力容器中，从导流盘与外壳之间的通道流到组件的另一端，在另一端法兰处，料液通过8个通道进入导流盘中（如图2所示），被处理的液体以最短的距离快速流经过滤膜，然后180º逆转到另一膜面，再从导流盘中心的槽口流入到下一个导流盘（如图3所示），从而在膜表面形成由导流盘圆周到圆中心，再到圆周，再到圆中心的双”S”形路线，浓缩液最后从进料端法兰处流出。

DT组件两导流盘之间的距离为4mm，导流盘表面有一定方式排列的凸点。

这种特殊的水力学设计使处理液在压力作用下流经滤膜表面遇凸点碰撞时形成湍流，增加透过速率和自清洗功能，从而有效地避免了膜堵塞和浓度极化现象，成功地延长了膜片的使用寿命；清洗时也容易将膜片上的积垢洗净，保证碟管式膜组适用于处理高浑浊度和高含砂系数的废水，适应更恶劣的进水条件。

透过液流道：

过滤膜片由两张同心环状反渗透膜组成，膜中间夹着一层丝状支架（如图5），使通过膜片的净水可以快速流向出口。

这三层环状材料的外环用超声波技术焊接，内环开口，为净水出口。

渗透液在膜片中间沿丝状支架流到中心拉杆外围的透过液通道，导流盘上的O型密封圈防止原水进入透过液通道（如图3）。

如图4所示透过液从膜片到中心的距离非常短，且对于组件内所的过滤膜片均相等。

透过液

进料

浓缩液

碟管式膜柱流道示意图

DT膜片和导流盘

DT膜柱独特的结构使其具有以下特点，这也是膜分离工艺应用于渗滤液处理所必需的特性。

∙最低程度的膜结垢和污染现象

如前所述，DT组件具备4mm开放式宽流道及独特的带凸点导流盘，料液在组件中形成湍流状态，最大程度上减少了膜表面结垢、污染及浓差极化现象的产生，使得DT组件即使在高压200bar的操作压力下也能体现其优越的性能。

∙膜使用寿命长

DT膜组件有效避免膜的结垢，膜污染减轻，使反渗透膜的寿命延长。

DT的特殊结构及水力学设计使膜组易于清洗，清洗后通量恢复性非常好，从而延长了膜片寿命。

实践工程表明，在渗液原液处理中，一级DT膜片寿命可长达3年，甚至更长，接在其它处理设施后（比如MBR）寿命长达5年以上，这对一般的反渗透处理系统是无法达到的。

∙组件易于维护

　　DT膜组件采用标准化设计，组件易于拆卸维护，打开DT组件可以轻松检查维护任何一片过滤膜片及其它部件，维修简单，当零部件数量不够时，组件允许少装一些膜片及导流盘而不影响DT膜组件的使用，这是其它形式膜组件所无法达到的。

∙过滤膜片更换费用低

DT组件内部任何单个部件均允许单独更换。

过滤部分由多个过滤膜片及导流盘装配而成，当过滤膜片需更换时可进行单个更换，对于过滤性能好的膜片仍可继续使用，这最大程序减少了换膜成本，这是卷式、中空纤维等其它形式膜组件所无法达到的，比如当卷式膜出现补丁、局部泄漏等质量问题或需更换新膜时只能整个膜组件更换。

DT膜系统作为一种膜分离工艺相对传统的生化工艺具有如下优势：

∙出水水质好

反渗透膜对各项污染物都具有极高的去除率，出水水质好，对于出水水质要求不高的情况，可以使用纳滤膜；

∙出水稳定，受外界因素影响小

由于影响膜系统截留率的因素较少，所以系统出水水质很稳定，不受可生化性、炭氮比等因素的影响，对于处理不宜采用生化处理的老垃圾场渗滤液有着很大的优势；

∙运行灵活

DT膜系统作为一套物理分离设备，操作十分灵活，可以连续运行，也可间歇运行，还可以调整系统的串并联方式，来适应水质水量的要求；

∙建设周期短，调试、启动迅速

DT膜系统的建设主要为机械加工，附以配套的厂房、水池建设，规模很小，建设速度快。

设备运抵现场后只需两周左右的时间安装调试工作就可完成；

∙自动化程度高，操作运行简便

DT膜系统为全自动式，整个系统设有完善的监测、控制系统，PLC可以根据传感器参数自动调节，适时发出报警信号，对系统形成保护，操作人员只需根据操作手册查找错误代码排除故障，对操作人员的经验没有过高的要求；

∙占地面积小

DT膜系统为集成式安装，附属构筑物及设施也是一些小型构筑物，占地面积很小；

∙可移动性能强

可以安装在集装箱内，也可以安装在厂房里，一个项目结束后可以移至其它项目继续使用。

∙运行费用低

在达到高水平的排放标准的前提下，相对于其它工艺，投资省、运行费用低。

在同样可以达到一级标准的MBR＋单级RO和两级DTRO中，两级DTRO投资及运行费用要远低于MBR+RO。

4.2.2卷式膜工艺

传统的卷式膜更多的应用于给水、市政污水、中水回用、海水淡化等领域，包括卷式反渗透和纳滤。

这种膜组件是针对纯水领域设计的，德国从1986年开始尝试应用到渗滤液的处理中，但因为接下来的运行中出现了膜污染问题，从国外的工程实例来看目前已陆续报废，有些已被替换成碟管式反渗透设备。

由于卷式膜自身结构上的原因，决定了这种技术难以在渗滤液处理上广泛应用，卷式膜在1999年后很少应用到渗滤液处理上。

在这种膜组件中，膜片间有网状支撑层，隔网厚度通常为30~80um,而流道的空间非常小，容易被污染物堵塞及产生浓差极化。

所以对进水水质要求相当苛刻，必须进行复杂的预处理，使SDI小于5、悬浮物小于100mg/l。

并且一旦当预处理系统运行不稳定时，卷式膜就会很快堵塞，造成不断的停机清洗，而膜更换时必须成卷废弃，运行费用很高。

由于卷式膜对进水要求极其苛刻，所以卷式膜没有直接应用于渗滤液处理的可能性，但由于其填装密度高、价格便宜，有些项目将其与其它工艺相组合，作为其它工艺的后处理，比如作为MBR的后处理，MBR的膜分离采用UF膜，可以截留大部分大分子污染物，为卷式膜的应用创造了一定条件，但MBR的出水COD值通常在1000以上，远高于卷式膜的有机物浓度极限要求，同时渗滤液中含有大量的金属离子，具有极高浓度的TDS，所以卷式膜的有机物污染和结垢是难以避免的。

卷式膜自身的结构缺陷使得这种膜分离形式即便在具有极完善的预处理前提下仍然存在易堵塞、浓差极化的现象，膜的寿命和产水率受到严重影响。

卷式膜由于为传统的给水行业所设计，通常操作压力较低，膜系统的回收率也较低，拿与渗滤液净化接近的海水淡化来说，回收率通常只有40％－50％，即便是在低电导率的情况下，卷式膜的回收率通常也要低于75％，再加上卷式膜频繁的清洗，卷式膜的产水率受到严重影响，这使得渗滤液处理的浓缩液产量成倍增加，增加浓缩液处理的难度。

4.2.3MBR工艺

MBR，又称膜生物反应器，是生物处理与膜技术相结合的一种工艺，与传统工艺相比，MBR用膜分离技术代替了传统的泥水分离技术，膜分离技术的高效性决定了MBR相对传统生化工艺有如下优势：

∙水力停留时间与泥龄分离

膜技术可以全部截留水中的微生物，实现了水力停留时间和污泥龄的分离，使运行控制更加灵活，使延长污泥龄成为可能，这有利于增殖缓慢的硝化细菌的生长和繁殖，脱氮效率得到很大提高。

同时由于系统具有很长的泥龄，故产生的剩余污泥量很小；

∙出水水质高于传统生化工艺

膜技术不但可以截留水中的微生物，还可以截留部分大分子的难溶性污染物，延长污染物在反应器内的停留时间，增加难降解污染物的去除率，同时由于泥龄长，脱氮效果好，加上出水基本不含SS，所以MBR的出水水质要好于传统工艺；

∙占地面积小

由于膜系统的高截留率，使得反应器内可以保持高浓度的污泥浓度，通常是传统活性污泥法的3－5倍，高污泥浓度使得反应器容积较传统工艺小很多，加上高效率的深水供氧形式，生化部分占地面积要远小于传统工艺；

∙耐冲击性能强

高污泥浓度也使得系统的耐冲击负荷有所提高。

当然MBR作为一种生化工艺也同样具有生化工艺的缺点：

∙处理效果依赖于渗滤液的可生化性

由于MBR主要靠生化段去除污染物，故处理效果严重依赖于渗滤液的可生化性，对于可生化性差的中晚期渗滤液不适用；

∙影响因素多

影响出水水质的因素较多。

季节的变化、垃圾成分的变化、填埋场年限的变化、天气的变化、人为因素都会改变垃圾渗滤液的水质水量，对系统造成冲击负荷，进而影响的系统的出水水质。

同时系统的负荷、温度、pH值、碱度、DO值、泥龄等等参数控制不当，同样会影响出水水质；

∙出水不能满足高标准要求

垃圾渗滤液中含有大量不可生物降解的污染物，生化法是无法去除的，MBR的出水COD浓度和色度值都仍然较高，这也就决定了MBR处理渗滤液出水并不能达到较高的排放标准，要想满足高标准的出水要求则需要应用去除效率更高的膜技术或其它物理方法。

4.2.4传统的活性污泥及生物膜工艺

这里所说的传统活性污泥及生物膜工艺是指广泛应用于传统的市政污水及工业污水处理的生化工艺，生物膜法如接触氧化、生物滤池，活性污泥法如SBR、氧化沟、AO及其诸多的衍生工艺。

这些传统工艺均在市政污水及工业污水方面有很多成功的案例，但垃圾渗滤液有其显著的特点和诸多的不确定因素，这就给传统生化工艺的实施带来很大的困难，应用于处理渗滤液中，在以下几方面表现的不尽如人意：

∙针对可生化性差的渗滤液无能为力

垃圾渗滤液成份复杂，含有大量高分子难以生化降解的污染物，尤其是到填埋场晚期，渗滤液中的易降解有机物已在垃圾堆体中消耗殆尽，生化工艺对其基本没有处理效果。

∙污泥浓度低，占地面积大

传统生化工艺污泥浓度通常控制在2－5g/L，而垃圾渗滤液虽然水量较少，但污染物浓度极高，一个中型渗滤液处理项目所处理的污染物总量与一个中小型城市污水处理厂相当，占地面积巨大，这在很多地区是很难做到的。

∙难以应对渗滤液的高浓度、高毒性，抗冲击能力差

渗滤液具有高浓度、高毒性、水质水量变化大的特点，这些特点均会对生化系统造成很大的冲击，这是在其它污水中比较少见的，传统工艺由于污泥浓度低，面积大，混合效果差，从而易对局部区域的微生物造成毒害抑制作用，进而影响整个系统的处理效果。

∙出水水质差

由于渗滤液的可生化性差同时又具有较强的冲击性，使得传统生化工艺很难正常运行，出水水质较差，也极不稳定。

如想达到较高的排放标准，必须设膜分离作为系统的后处理，但由于传统生化泥水分离效果较差，生化出水还需经过较复杂的预处理才能进入膜系统。

∙实际应用少，设计参数不成熟

传统生化工艺所沿用的设计参数均为市政污水的设计参数，并不能很好的适用于渗滤液处理。

这些工艺曾在早期较多的应用于渗滤液处理，但由于上述的种种因素，大部分难以正常运行，出水不达标，或根本无法启动，目前的应用案例较少。

4.2.5．厌氧工艺

厌氧工艺广泛应用于高浓度有机污水，也适用于部分垃圾渗滤液处理，通常使用的厌氧反应器有上流式厌氧污泥床、厌氧滤池、完全混合式厌氧反应器等。

在垃圾渗滤液处理中应用厌氧工艺有如下优势：

∙能耗低，

厌氧不耗氧，只需要回流或搅拌，COD的去除率可以达到60－70％，在COD浓度很高的情况下，COD总量的去除是相当可观的，降低了整个系统的运行费用；

∙可以产生二次能源

厌氧可以产沼，沼气可以再利用，用来发电或产热；

∙二次污染小

厌氧产泥量小，减少了二次污染；

渗滤液除了含有高浓度的有机污染物外，还含有大量的氨氮、盐类、重金属等污染物，厌氧工艺在应用中也同样存在很多局限性：

∙过度的除碳造成反硝化困难

厌氧工艺对于除炭来说效果明显，但对氨氮没有去除率，相反还会增加氨氮的浓度，为后续的好氧除氨氮增加了负荷。

对于某些类型的渗滤液，如中、晚期的填埋场渗滤液，COD浓度相对较低，氨氮浓度则很高，炭氮比对于反硝化反应来说已经失衡，如果前处理中设厌氧工艺，后续的反硝化则需要投加炭源。

对于厌氧填埋工艺，由于垃圾填埋堆体和调节池本身就是厌氧反