柠檬酸废水厌氧处理工艺优化研究
柠檬酸废水处理技术

柠檬酸综合废水的处理工艺1废水水质与水量某柠檬酸厂生产过程中排放多股废水(浓糖水、洗糖水、洗滤布水等),重要具有大量的可溶性有机物(糖类、脂肪酸、蛋白质、淀粉等),其可生化性很好、不具有毒有害物质、展现黄色。
该厂柠檬酸产量为6X10't∕a,其废水水质、水量见表1。
表1柠檬酸综合废水水质、水量水量(m 3/d) C0D(mg∕1) BOD(mg∕1) PH温度 (℃)SS(mg∕1)色度(倍) 7000 1000060003~560-70 10002502工艺流程柠檬酸废水采用以预处理、厌氧UASB 为主体,三级好氧为后处 理日勺工艺流程(见图Do燃气利用2.1预处理废水首先通过预处理除去固体物质、减少水温、均化水质。
预处理构筑物包车间来水I.初沉池2.调节池3.冷却塔4.UASB5.中沉池6.HT (沉淀池7.一体式口化沟儿病熨床9,终沉池图1废水处理工艺流程图括初沉池、调整池、冷却塔,经预处理后废水水温降至37°C左右,到达中温厌氧发酵所需的规定,同步它还能保证处理系统运行的稳定性。
2.2UASB反应器建有2座UASB反应器,总体尺寸为40mX24mX12.8m,有效区高度为9.8mo每座反应器的总体积为6144命(为目前我国最大的单体单室反应器),有效体积率也高达76%。
实际运行的水力停留时间为32h,容积负荷为8kgC0D∕(m3∙d),CoD清除率为92%〜93%,这在我国大型的UASB反应器中也是较高日勺[k2]o2.3中沉池由于厌氧出水中带有一定的I污泥,而好氧进水规定污泥含量较低,因此在UASB反应器后建一座中沉池用来清除大部分的厌氧污泥。
2.4曝气沉淀池柠檬酸废水中具有大量的Ca-厌氧出水C/高达700〜900mg∕1),如不清除会对好氧设备及构筑物产生较大影响,曝气沉淀池就是针对清除Ca?♦而设计的。
在池中Ca?+因适量曝气形成钙盐沉淀或被污泥吸附最终通过排放污泥将其清除。
IC厌氧处理柠檬酸废水产沼气的优化

Key words citric acid wastewater;anaerobic treatment;biogas yield;BoxBehnke design; response surface optimization
柠檬酸是以发酵方式生产的产量最大的有机酸,中国的柠檬酸产量占世界总产量的80%以上[1]。柠檬酸生产过程产生大量高浓度有机废水,每生产1 t柠檬酸产生化学需氧量Chemical oxygen demand,COD浓度为20 000 mgL的废水10~15 m3。柠檬酸废水生化需氧量Biochemical oxygen demand,BOD浓度高,具有良好的可生化性,而且不含生物抑制剂,易于进行生物处理,更由于生物法具有运行成本低、操作方便等特点[2],成为柠檬酸废水处理的主要方式。柠檬酸废水的生物处理一般采用厌氧好氧联合处理法,厌氧处理阶段能够产生大量的沼气,用于沼气发电,因此,提高沼气产率可以提高企业的效益[3],减少能源的损失浪费,是把环境保护、能源回收与生态良性循环结合起来的处理技术,具有较好的经济效益和社会效益[4]。
图1至图3为预酸化时间、厌氧水力停留时间和厌氧进水COD浓度之间交互作用对沼气产率影响的曲面图和等高线,反映了各因素之间的交互作用。利用DesignExpert 7.0.0软件对试验数据进行二次多项式回归拟合,建立沼气产率对预酸化时间A、厌氧水力停留时间B和厌氧进水COD浓度C的回归模型 Y=0.4700.011A+0.032B0.031C+0.090AB0.042AC+1.500E003BC0.066A20.063B20.045C2。
柠檬酸废水的厌氧处理

ISSN 1009-8984CN 22-1323N长春工程学院学报(自然科学版)2017年第18卷第1期J.Changchun Inst.Tech.(Nat.Sci.Edi.),2017,Vol.18,No.1 24/2999-103doi:10.3969/j.issn.1009-8984.2017.01.024柠檬酸废水的厌氧处理收稿日期:2016-11-01作者简介:王建辉(1980-),男(汉),长春,副教授,博士主要研究污水处理及资源化利用技术。
王建辉,王 璐(吉林建筑大学市政与环境工程学院,长春130118)摘 要:由于我国柠檬酸的大量生产加工,其废水已经对环境造成了一定程度的污染。
目前在工业上采用了很多物理、化学和生物法对其进行降解处理,但效果不尽相同。
简单阐述了几种针对柠檬酸废水的厌氧生物处理技术和他们在处理中的明显成效,对不同方法的原理和工艺流程进行了比较,分析了厌氧消化在如柠檬酸废水这样的高质量浓度有机废水处理领域的现状及前景。
关键词:柠檬酸废水;厌氧生物处理;厌氧好氧组合工艺中图分类号:X52文献标志码:A 文章编号:1009-8984(2017)01-0099-050 前言柠檬酸是一种重要的有机酸,又名枸橼酸,无色晶体,无臭,有很强的酸味,易溶于水。
它也是一种食用酸味剂,现在广泛应用于食品饮料、材料、铸造、纺织、医药化工、电子等行业领域。
柠檬酸以玉米、薯干为主要原料制成。
在发酵和提取的生产工序中,残留着未形成柠檬酸的有机物如杂酸,以及当提取不彻底时部分流失的柠檬酸。
有数据显示,每1t柠檬酸的生产可产生7.5m3左右的废水,有时甚至达到15m3,产生的废液含有大量蛋白质、有机酸、发酵残留物质、氨氮、菌体所分泌的酶等有机物,其中的BOD5和COD值会达到万级以上,而我国的柠檬酸生产量和出口量一直居于世界首位,每年所产生的废水便成为了不可忽视的环境污染源,其主要污染物质量浓度参考表1。
柠檬酸厂污水处理工艺流程

1.水解酸化反应
柠檬酸厂废水首先进入水解酸化反应池,通过调节pH值和温度,使有机物发生水解和酸化反应。这一步骤可以有效降低废水中的COD和BOD。
2.沉淀池
经过水解酸化反应后的废水进入沉淀池,通过静置作用,使废水中的悬浮物和一部份污泥沉淀到池底。沉淀池可以进一步减少废水中的悬浮物和COD。
柠檬酸厂污水处理工艺流程
一、引言
柠檬酸厂生产过程中产生的废水含有高浓度的有机物和酸性物质,如果直接排放到环境中会对水体造成严重污染。因此,制定一套科学合理的污水处理工艺流程对于保护环境和可持续发展至关重要。本文将详细介绍柠檬酸厂污水处理工艺流程。
二、污水特性分析
柠檬酸厂废水的主要特性包括高浓度有机物、高浓度酸性物质、高COD(化学需氧量)和高BOD(生化需氧量)等。在制定污水处理工艺流程之前,需要对污水进行详细的特性分析,以便确定适合的处理工艺。
四、生化处理工艺
1.好氧生物处理
经过预处理后的废水进入好氧生物处理池,通过加入适量的氧气和细菌,使废水中的有机物被细菌降解为CO2和水。好氧生物处理可以有效降低废水中的COD和BOD。
2.好氧-厌氧生物处理
为了进一步降低废水中的有机物浓度,经过好氧生物处理后的废水进入好氧-厌氧生物处理系统。在好氧条件下,细菌将废水中的有机物降解为CO2和水;在厌氧条件下,细菌将废水中的硝酸盐还原为氮气。这一步骤可以进一步降低废水中的COD和氮气含量。
五、深度处理工艺
1பைடு நூலகம்活性炭吸附
经过生化处理后的废水进入活性炭吸附池,通过加入活性炭,吸附废水中的有机物和余氯等物质。活性炭吸附可以进一步提高废水的水质。
2.膜分离
经过活性炭吸附后的废水进入膜分离系统,通过超滤膜或者反渗透膜,将废水中的弱小颗粒、胶体和溶解物质分离出去。膜分离可以有效提高废水的澄清度和水质。
柠檬酸综合废水的处理工艺

处理目标
减少废水中的有机物和重金 属含量
去除有害物质,降低废水毒 性
达到国家或地方规定的排放 标准
实现废水的资源化利用,减 少对环境的负担
02
处理工艺流程
预处理
去除大颗粒杂质 调节pH值 去除油类物质 去除重金属离子
生化处理
好氧处理:利用好氧菌氧化 有机物,产生二氧化碳和水
厌氧处理:利用厌氧菌分解 有机物,产生沼气和二氧化 碳
改进方向
优化反应条件: 通过调整温度、 压力等参数, 提高处理效率。
引入新型催化 剂:探索和开 发高效、环保 的催化剂,降 低处理成本。
改进工艺流程: 整合现有工艺, 减少中间环节, 降低能耗和物
耗。
加强资源回收: 对处理过程中 Hale Waihona Puke 生的有用物 质进行回收利 用,实现资源
化。
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汇报人:XX
应用范围
柠檬酸废水处理
食品加工废水处理
制药废水处理
化工废水处理
成功案例
某化工厂采用柠檬酸综合废水处理工 艺,处理后水质达到排放标准,减少 了环境污染。
某污水处理厂采用柠檬酸综合废水处 理工艺,提高了处理效率,降低了运 行成本。
某饮料企业采用柠檬酸综合废水处理 工艺,实现了废水的资源化利用,降 低了生产成本。
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柠檬酸综合废水的处理工
艺
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目录
01 02 03 04 05 06
处理工艺概述 处理工艺流程 处理工艺原理 处理工艺设备 处理工艺应用与案例 处理工艺的优缺点与改进方向
01
处理工艺概述
废水来源
柠檬酸生产 废水
设备冷却水
清洗废水
柠檬酸厂污水处理工艺流程

柠檬酸厂污水处理工艺流程一、引言柠檬酸厂是一种化学工厂,生产柠檬酸的过程中会产生大量的废水。
为了保护环境和合规要求,对柠檬酸厂的污水进行处理是必要的。
本文将详细介绍柠檬酸厂污水处理的工艺流程。
二、污水特性柠檬酸厂的污水特性主要包括有机物质浓度高、酸性较强、COD(化学需氧量)和BOD(生化需氧量)含量较高等。
因此,对柠檬酸厂污水进行处理时,需要考虑这些特性。
三、工艺流程柠檬酸厂污水处理的工艺流程通常包括预处理、生化处理和深度处理。
1. 预处理预处理主要是对污水进行初步的处理,以去除大颗粒悬浮物和固体颗粒。
预处理的步骤包括:- 水解酸化:将污水置于酸性条件下,通过酸化反应将部份有机物质转化为可生化降解的物质。
- 筛网过滤:利用筛网对污水进行过滤,去除大颗粒悬浮物和固体颗粒。
2. 生化处理生化处理是对预处理后的污水进行进一步的处理,以降解有机物质。
生化处理的步骤包括:- 好氧处理:将污水送入好氧生物反应器,通过好氧微生物的作用,将有机物质降解为CO2和H2O。
- 好氧沉淀:将好氧处理后的污水进行沉淀,去除悬浮物和生物污泥。
- 好氧二沉池:将好氧沉淀后的污水再次进行沉淀,以进一步去除悬浮物和生物污泥。
3. 深度处理深度处理主要是对生化处理后的污水进行进一步的处理,以去除残存的有机物质和微量污染物。
深度处理的步骤包括:- 活性炭吸附:将污水通过活性炭床,以吸附残存的有机物质和微量污染物。
- 膜分离:利用微滤、超滤或者反渗透等膜分离技术,进一步去除污水中的有机物质和微量污染物。
- 消毒:对处理后的污水进行消毒,以杀灭残留的细菌和病原体。
四、监测和控制在柠檬酸厂污水处理过程中,需要进行监测和控制,以确保处理效果和合规要求。
监测和控制的内容包括:- 污水流量监测:监测污水的流量,以确保处理设施的运行稳定。
- 水质监测:监测污水中的COD、BOD、悬浮物等指标,以评估处理效果。
- pH值控制:控制污水的pH值,以适应后续处理工艺的要求。
柠檬酸废水处理案例分析

柠檬酸废水处理案例分析柠檬酸厂生产规模较大,每天产生的柠檬酸废水约1500吨。
废水处理系统的设计主要有预处理、混凝沉淀、中和处理和生物处理等环节。
首先,对废水进行预处理。
柠檬酸废水中含有大量固体颗粒和悬浮物,需要通过格栅、除砂器和调节池等设备进行物理预处理。
格栅可以过滤掉较大颗粒的物质,除砂器可以去除废水中的沙粒等固体物质,调节池可以将废水进行混合、稀释和调节pH值。
其次,废水进入混凝沉淀池。
在此环节中,需要向废水中加入混凝剂,如聚合氯化铝,通过化学反应使废水中的悬浮物和泥沙结团。
混凝沉淀池通过设计合理的水力停留时间,使得大部分固体颗粒沉淀到底部,形成污泥。
清洁的水从上方流出,净化效果比较显著。
接下来是中和处理环节。
柠檬酸废水中含有大量酸性物质,需要通过加碱调节pH值。
中和反应通常采用石灰石粉末作为中和剂。
石灰石粉末与废水中的酸性物质反应生成水和盐,同时将废水的pH值调节到中性。
最后,通过生物处理来去除废水中的有机物。
柠檬酸废水中的有机物可通过好氧和厌氧生物处理来降解。
在好氧处理池中,通过通入大量的氧气,使废水中的有机物被微生物降解为二氧化碳和水。
在厌氧处理池中,由于缺氧环境,微生物将有机物分解为甲烷等可燃气体和二氧化碳。
柠檬酸厂的废水处理系统经过实践表明,在处理过程中需要严格控制各处理环节的操作参数,如混凝剂和中和剂的投加量、反应时间等,以确保废水处理效果达到标准要求。
同时,对于产生的污泥也需要进行处理,如污泥脱水和干化,以降低废物的处理量。
总之,柠檬酸废水处理是一项复杂的工程,需要结合实际情况设计合理的处理方案。
通过适当的物理、化学和生物处理技术,可以有效地去除废水中的有害物质,达到环保要求。
这对于柠檬酸生产企业的可持续发展和环境保护具有重要意义。
国内柠檬酸废水处理方法研究进展

2010年 第 9期 第 37卷 总第 209期
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113
国 内柠 檬 酸 废 水 处 理 方 法 研 究 进 展
周/口I友/X超,【 (安徽 丰原 生物 化 学股份 有 限公 司 生物 工程技 术 中心 ,安徽 蚌 埠 233010)
[摘 要]中 国是世界 上最大 的柠 檬酸 生产 和 出 口国,但柠 檬酸 生 产工 艺的 固有特 点使 其 生产过 程 中产 生大 量高 浓度 废水 ,对 环境造 成 严重污
(2)固形物含量高 ,主要原 因是废 水中钙离子浓度高 。 (3)由于生产工艺不 同,硫酸根含 量波动很大。 (4)废水产生量大且 不均 匀。 柠檬 酸废水 的这 些特点决定 了生化反应器 与处理 工艺 的 选 择 。
2 柠 檬 酸 废 水 处 理 方 法
目前 ,我 国主 要 采 用 生 物 法 对 柠檬 酸废 水 进 行 处 理 ,主 要 有 以下 几 种 方 法 。 2.1 厌 氧生物 法
中国是世界上最大 的柠檬酸生产 国和 出口国。目前 ,国内 柠 檬 酸 生产 一 般 采 用较 为 成 熟 的深 层 液 体 发 酵 法 ,即 利 用 黑 曲 霉孢子 自身产 生的淀粉酶 ,将薯干 、玉米等原料糖化 ,合成柠 檬 酸 。在柠 檬 酸 的合 成过 程 中 ,有 大 量 的废 水 产 生 ,大 约 每 生 产 1 t柠檬酸就有 1.5 t的废水 。柠檬 酸废 水的水质 成分十分复 杂、有机污染物浓度高、酸度大、处理难度较高 。这样 的废 水 如不加处理直接排放 ,将 对环境造 成严重的污 染。随着 社会 对 环境 的日益重视 ,更要求加强对柠檬 酸废 水处理工艺 的研究。
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柠檬酸废水厌氧处理工艺优化研究陈程程1,张强2*,裴振洪3,刘同军1,祁庆生4,王加宁2(1.山东轻工业学院食品与生物工程学院,山东济南250353;2.山东省科学院生物研究所,山东省应用微生物重点实验室,山东济南250014;3.日照鲁信金禾生化有限公司,山东日照276800;4.山东大学生命科学学院,山东济南250100)摘要[目的]得到更高的COD 去除率以指导柠檬酸工业废水的处理。
[方法]研究了柠檬酸废水厌氧处理过程中主要可控因素酸化时间、厌氧水力停留时间以及厌氧进水COD 浓度对COD 去除率的影响,并用响应面法进行了COD 去除率优化。
[结果]酸化时间与其他2个因素基本没有交互作用,厌氧停留时间和厌氧进水COD 浓度对COD 去除率有显著影响,而且有交互作用。
优化的最佳工艺条件为酸化时间1.53h ,厌氧水力停留时间3.52h ,厌氧进水COD 浓度2698mg /L ,预测最大COD 去除率为93.31%,验证试验实际测得去除率为93.23%。
[结论]用响应面法优化柠檬酸废水厌氧处理过程,可得到较好的优化结果。
关键词柠檬酸废水;COD 去除率;响应面分析;工艺优化中图分类号S273.5文献标识码A 文章编号0517-6611(2012)24-12229-03Process Optimization on Anaerobic Treatment of Citric Acid Wastewater CHEN Cheng-cheng et al (College of Food and Bioengineering ,Shandong Institute of Light Industry ,Jinan ,Shandong 250353)Abstract [Objective ]The aim was to obtain higher COD removal rate so as to guide the process of citric acid industrial wastewater.[Meth-od ]The effects of controllable factors ,acidification time ,hydraulic retention time ,and influent COD concentration ,in-anaerobic treatment process of citric acid wastewater on COD removal rate were studied and the COD removal rate was optimized by response surface method.[Re-sult ]There was no interaction between acidification time and the other two factors.It was showed that hydraulic retention time and influent COD concentration had significant effect on COD removal rate and there was interaction between the two factors.The optimum COD removingprocess conditions was as follows :acidification time 1.53h ,hydraulic retention time 3.52h and influent COD concentration 2698mg /L.Un-der the optimized conditions ,the COD removal rate was 93.31%and it was much closed to the experimental result ,93.29%.[Conclusion ]Using response surface method to optimize the anaerobic treatment of citric acid wastewater can result in optimized achievement.Key words Citric Acid Wastewater ;COD removal rate ;Response surface methodology ;Process optimization作者简介陈程程(1986-),女,安徽淮北人,硕士研究生,研究方向:工业污水处理,E-mail :chencheng1211@126.com 。
*通讯作者,助理研究员,博士,从事微生物工程研究,E-mail :zhbuaiji @sina.com 。
收稿日期2012-03-29柠檬酸是一种重要的食品添加剂和化工原料,广泛应用于食品工业、医药工业、化学工业等,是以发酵方式生产的产量最大的有机酸,但其生产过程中会产生大量高浓度废水。
目前,对柠檬酸废水处理方法的研究很多,包括生物处理法[1-2]、乳化液膜法[3]、光合细菌法[4]等。
但乳化液膜法等几种方法在对柠檬酸废水处理的研究上还不成熟,且成本较高,并没有在柠檬酸工业上应用。
柠檬酸废水生化需氧量(BOD )浓度较高,具有良好的生化性,易于进行生物处理,且生物法运行成本低、操作方便,是柠檬酸废水处理的主要方式。
生物法处理柠檬酸废水的厌氧阶段产生的沼气和颗粒污泥可给企业带来经济效益[5],而好氧阶段是一个耗能阶段,不产生任何效益。
因此,厌氧阶段出水中COD 浓度的高低直接影响好氧阶段的处理成本投入并最终影响废水处理阶段的整体效益。
目前对柠檬酸废水处理的研究虽然较多,但未见柠檬酸废水厌氧处理系统COD 去除工艺优化的相关报道。
笔者针对柠檬酸废水厌氧处理阶段COD 的去除率,对处理过程中的主要可控因素进行优化,以期得到更高的COD 去除率以指导柠檬酸工业废水的处理。
1材料与方法1.1试验废水试验所用废水为日照鲁信金禾生化有限公司柠檬酸生产过程中的混合废水。
1.2试验装置IC 厌氧罐(试验模型)是根据工业上应用的IC 厌氧处理器的结构制作,高50cm 、直径20cm ,有效容积15L ;试验用酸化池为不锈钢板焊接而成,尺寸80cm ˑ50cm ˑ50cm ;保定兰格蠕动泵用于定量进水。
厌氧试验流程为:生产混合废水根据试验设计酸化不同时间后经稀释泵入IC 厌氧罐,IC 厌氧出水回流用于稀释酸化池的高浓度废水,IC 罐内产生的沼气经过水封进入流量计最后进入集气瓶(图1)。
图1试验装置流程示意1.3试验方法COD 浓度用重铬酸钾法[6]测定;用滴定法分别测定VFA [6]和NH 3-N [6],以跟踪厌氧系统的运行状态;Box-Benhnken 中心组合设计试验,对结果进行响应面分析。
2结果与分析2.1响应面试验通过对各影响因素的单因素分析(由于试验影响因素及检测指标较多,试验结果另文发表),确定该试验的主要影响因素为预酸化时间、厌氧水力停留时间、进安徽农业科学,Journal of Anhui Agri.Sci.2012,40(24):12229-12231,12234责任编辑李菲菲责任校对卢瑶水COD 浓度,用Design-Expert 7.0.0软件,采用Box-Benhnken 中心组合设计,以COD 去除率为响应值对预酸化时间、厌氧水力停留时间、进水COD 浓度进行3因素3水平响应面分析,试验因素及水平设计见表1,响应面试验结果见表2。
表1响应面分析因素及水平水平因素预酸化时间(X 1)∥h厌氧停留时间(X 2)∥h 进水浓度(X 3)∥mg /L-13.02.0250004.53.5400016.05.05500表2Box-Behnken 试验设计及响应值试验号因素X 1X 2X 3去除率(Y )∥%试验值预测值1-1-1081.6983.5721-1081.5981.263-11088.6188.94411092.4190.535-10-193.0093.67610-193.0095.897-10187.7084.81810182.5481.8790-1-190.5087.951001-192.5491.53110-1171.7772.771201181.2883.831300089.9990.631400092.4190.631589.4990.63方差分析显示,F 模型=6.050、F X 1=0.030、F X 2=11.970、F X 3=29.210、F X 1X 2=0.420、F X 1X 3=0.740、F X 2X 3=1.560、F X 21=0.024、F X 22=9.480、F X 23=1.350、F 失拟项=5.460;P 模型=0.0308、P X 1=0.8698、P X 2=0.0180、P X 3=0.0029、P X 1X 2=0.5435、P X 1X 3=0.4281、P X 2X 3=0.2673、P X 21=0.8830;P X 22=0.0275、P X 23=0.2974、P 失拟项=0.1588。
由此得出,回归模型显著(P 模型=0.0308),失拟项对于纯误差不显著(F 失拟项=5.46)。
酸化时间X 1的P 值大于0.05,说明酸化时间长短对COD 去除率的影响不显著;厌氧水力停留时间X 2及二次项X 22的P 值都小于0.05,说明厌氧水力停留时间对COD 去除率的影响显著;厌氧进水COD 浓度X 3的P 值小于0.01,说明其对COD 去除率的影响极其显著;各交互相的影响均不明显。
该模型的相关系数R 2为0.9159,表明模型相关度较好。
2.2回归模型及最大值预测利用Design-Expert7.0.0软件对表2试验数据进行二次多项式回归拟合,得到去除率对酸化时间(A )、厌氧水力停留时间(B )和厌氧进水COD 浓度(C )的回归模型为:Y 1=90.63-0.18A +3.66B -5.72C +0.97AB -1.29AC +1.87BC +0.24A 2-4.80B 2-1.81C 2,软件得到的响应面结果见图2 4。
由图2可以看出,厌氧水力停留时间在2.0 3.5h 和厌氧进水浓度在2500 5500mg /L 内,随着厌氧停留时间的增加及进水COD 浓度的降低,COD 去除率增加,而在厌氧水力停留时间4.25 5.00h 时,COD 去除率随厌氧进水COD 浓度的增加而减小。