CN119797666B - 一种藻类去除与营养元素协同治理装置及方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种藻类去除与营养元素协同治理装置及方法，涉及藻类去除与营养元素协同治理技术领域，其技术方案要点是：包括藻液预处理室、营养元素强化去除室和藻类降解室，所述藻液预处理室和藻类降解室之间设有隔膜，营养元素强化去除室和藻类降解室之间设有隔膜。本发明具有高效除藻、强化营养元素治理及能源回收的协同作用，操作过程绿色低碳，适用于湖泊、水库等藻华水体的综合治理。

Description

一种藻类去除与营养元素协同治理装置及方法

技术领域

本发明涉及藻类去除与营养元素协同治理技术领域，更具体地说，它涉及一种藻类去除与营养元素协同治理装置及方法。

背景技术

水体富营养化是当前全球水资源污染的主要问题之一，其核心是水体中过量的氮、磷等营养元素导致藻类的过量繁殖，进而引发藻华现象。藻华不仅破坏水体生态平衡，还可能导致溶解氧迅速下降、水生生物大规模死亡，并且某些藻类(如蓝藻)还会释放藻毒素，严重威胁生态环境和人类健康。更为重要的是，在藻类死亡后，其细胞破裂释放的有机质和营养元素会进一步加剧水体富营养化，可能导致藻华的反复爆发，形成恶性循环。因此，如何有效去除藻类并同步处理其释放的营养元素，成为解决水体富营养化的关键技术难题。

目前，藻类治理技术主要包括化学、物理和生物三大类方法。化学方法通过投加硫酸铜、过氧化氢等药剂快速杀灭藻类，虽然见效快，但容易造成二次污染，同时存在高成本和安全隐患问题；物理方法如过滤、遮光和超声波技术，适用于小范围治理，但能耗高、设备成本大，难以在大规模水体中推广；生物方法则通过引入滤食性生物或功能微生物，较为环保且效果持久，但反应时间长、受环境条件限制大，难以满足应急治理需求。尽管上述技术各有优势，但其共同不足在于：无法同时解决藻类的去除和死亡后释放营养元素的同步治理问题。藻类死亡后释放的氮、磷等营养物质会重新进入水体循环，成为下一轮藻华爆发的“温床”。此外，现有技术的能源利用效率低，通常未能将藻类治理与能源回收相结合，导致运行成本较高。

MFCs作为一种新兴的污染物治理和能源回收技术，近年来在水处理领域备受关注。MFCs利用电活性微生物降解水体中有机污染物并产生电能，具有绿色环保、高效和低成本的优势。然而，当前基于MFCs的研究多集中于污水处理领域，在藻类去除和营养元素同步治理中的应用尚不成熟，尤其是在实现藻类去除、营养元素治理和能源回收三者协同作用方面尚属空白，鉴于此，本发明人提出一种藻类去除与营养元素协同治理装置及方法。

发明内容

本发明的目的是提供一种藻类去除与营养元素协同治理装置及方法，以藻类去除、营养元素去除和能源回收为核心目标，形成一种绿色、高效、低碳的综合治理方法，最终实现对藻华水体的全面治理。

本发明的上述技术目的是通过以下技术方案得以实现的：

本发明第一方面提供一种藻类去除与营养元素协同治理装置及方法，包括藻液预处理室、营养元素强化去除室和藻类降解室，所述藻液预处理室和藻类降解室之间设有隔膜，营养元素强化去除室和藻类降解室之间设有隔膜。

结合第一方面，本发明进一步设置为：还包括导线、第一电阻和第二电阻，所述藻类预处理室、藻类降解室和营养元素强化去除室内分别设有第一阴极电极、阳极电极和第二阴极电极，所述导线将第一阴极电极、第一电阻和阳极电极串联成第一电流回路，所述导线将第二阴极电极、第二电阻和阳极电极串联成第二电流回路。

藻类预处理室中的第一阴极电极为碳毡、碳棒、碳粒或碳布等有利于氧气电化学还原生成过氧化氢的电极。所述藻类降解室中的阳极电极和营养元素强化去除室中的第二阴极电极为碳毡、碳刷、碳粒或碳布等有利于微生物附着的电极。导线为铜线、铝线或钛丝。

结合第一方面，本发明进一步设置为：所述隔膜为阳离子交换膜、阴离子交换膜或双极膜。

结合第一方面，本发明进一步设置为：所述藻液预处理室远离藻类降解室的一端设有第一进气口，所述藻液预处理室的顶部设有第一出水口，所述藻液预处理室的侧面还设有第一进水口。

结合第一方面，本发明进一步设置为：所述藻类降解室的顶部设有第二出水口，所述藻液预处理室的侧面设有第二进水口。

结合第一方面，本发明进一步设置为：所述营养元素强化去除室远离藻类降解室的一端设有第二进气口，所述藻液预处理室的顶部设有第三出水口，所述藻液预处理室的侧面设有第三进水口。

结合第一方面，本发明进一步设置为：所述营养元素强化去除室远离藻类降解室的一端设有第二进气口，所述营养元素强化去除室的顶部设有第三出水口，所述营养元素强化去除室的侧面设有第三进水口。

结合第一方面，本发明进一步设置为：所述第一阴极液为含有藻类的河水、湖水、水库水或池塘水；所述电活性微生物和营养元素强化去除微生物的接种物为氧化沟工艺污水处理厂氧化沟中的污泥；所述阳极液组成为：1g/L乙酸钠；0.1g/L铜绿微囊藻藻粉；0.15g/L硫酸钾；50mM HEPES缓冲液(pH＝7.4)；微量元素1mL/L；所述藻类降解室中微量元素组成为：MgSO₄:3.0g/L；MnSO₄·H₂O:0.5g/L；NaC l:1.0g/L；FeSO₄·7H₂O:0.1g/L；CaCl₂·2H₂O:0.1g/L；CoC l₂·6H₂O:0.1g/L；ZnC l₂:0.13g/L；CuSO₄·5H₂O:0.01g/L；KAl(SO₄)₂·12H₂O:0.01g/L；H₃BO₃:0.01g/L；Na₂MoO₄:0.025g/L；N i C l₂·6H₂O:0.024g/L；Na₂WO₄·2H₂O:0.024g/L；所述第二阴极液为：NaHCO₃:1g/L；NH₄C l:0.18g/L；50mM HEPES缓冲液(pH＝7.4)；微量元素12.5mL/L；所述营养元素强化去除室中微量元素组成成分与所述藻类降解室中微量元素组成相同。

本发明第二方面还提供一种藻类去除与营养元素协同治理方法，包括如下步骤：

S1.启动装置。在藻类预处理室加入第一阴极液，同时利用蠕动泵通过第一进气口以1-100mL/min的流速向藻类预处理室通入空气或氧气；在藻类降解室加入阳极液，接种氧化沟工艺污水处理厂氧化沟中的污泥；在营养元素强化去除室加入第二阴极液，接种氧化沟工艺污水处理厂氧化沟中的污泥，同时利用蠕动泵通过第二进气口以1-100mL/min的流速向营养元素强化去除室间歇通入空气；

S2.驯化电活性微生物和营养元素强化去除微生物，在闭路条件下，将上述三室置于室温24℃-28℃下驯化和运行；第一阴极液、阳极液和第二阴极液的更换周期为2-4d，当第一电流回路和第二电流回路的输出电压至少连续3个周期稳定在相似值时，表明藻类降解室中电活性微生物和营养元素强化去除室中营养元素强化去除微生物驯化和启动成功。

S3.运行装置，步骤S1中的第一阴极液更换为2.0×10⁹个/L铜绿微囊藻和0.066g/L NaCl溶液，在装置运行2-4d后，将阳极液更换为处理后的第一阴极液，同时补充更换后的第一阴极液，在装置继续运行2-4d后，将第二阴极液更换为处理后的阳极液与1g/LNaHCO₃和12.5mL/L微量元素，同时将处理后的第一阴极液注入藻类降解室，并补充更换后的第一阴极液，依此操作，以2-4d为运行周期持续运行。

结合第二方面，本发明进一步设置为：所述第一进气口中的空气或氧气为持续进气，进气速率为40-80mL/min；所述第二进气口中的空气或氧气为间歇进气，进气速率为40-80mL/min，进气时间为0.1-7200min，停止进气时间为0.1-7200min。

综上所述，本发明具有以下有益效果：

(1)三室协同作用、高效除藻：藻类预处理室原位生成过氧化氢快速灭活藻类；藻类降解室从死亡藻类有机质中提取化学能，实现能源自供；营养元素强化去除室强化氮磷去除，三室分工明确且协同高效。

(2)绿色低碳运行、兼顾能源回收：利用电活性微生物代谢藻类有机质提供电能，支持电化学生成过氧化氢，同时实现电能回收，无需额外碳源或外接电力，运行低能耗且环保。

(3)强化氮磷去除、防止二次污染：通过营养元素强化去除室进一步去除水体中氮磷营养元素，抑制藻类死亡后养分释放引发的二次污染，确保治理效果长期稳定。

(4)模块化设计、广泛适用：装置采用模块化结构设计，可根据污染程度和治理规模调整运行参数，能灵活适用于不同类型的富营养化水体(如湖泊、水库)的治理，特别在野外和偏远地区具有显著的应用潜力和经济价值。

附图说明

图1是三室MFCs装置的结构示意图；

图2是实施例1的藻类预处理室中过氧化氢生成量随时间的变化；

图3是实施例1的藻类预处理室中藻类最大光量子效率(Fv/Fm)随时间的变化；

图4是实施例1的藻类预处理室中氨氮和总氮浓度随时间的变化；

图5是实施例1的藻类预处理室中总磷浓度随时间的变化；

图6是实施例1的藻类降解室中氨氮和总氮浓度随时间的变化；

图7是实施例1的藻类降解室中总磷浓度随时间的变化；

图8是实施例1的营养元素强化去除室中氨氮和总氮浓度随时间的变化；

图9是实施例1的营养元素强化去除室中总磷浓度随时间的变化；

图10是实施例1的三室MFCs的输出功率密度。

图中：1藻液预处理室；2第一进水口；3第一阴极电极；4第一进气口；5导线；6第一出水口；7第一电阻；8第二电阻；9第二出水口；10第三出水口；11第二进气口；12第三进水口；13第二阴极电极；14营养元素强化去除室；15隔膜；16第二进水口；17阳极电极；18藻类降解室。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

实施例1：

步骤一：构建三室MFCs装置，如图1所示。藻类预处理室1、藻类降解室18和营养元素强化去除室14均为有机玻璃材质，三个反应室规格相同，外部为立方体结构，内部为圆柱体空腔，每个腔室容积为50mL，以隔膜15阳离子交换膜(CM I-7000)隔开。

藻类预处理室的第一进水口2、第一进气口4、第一出水口6、藻类降解室的第二进水口16、第二出水口9和营养元素强化去除室的第三进水口12、第二进气口11、第三出水口10均为内径4mm的直通式气管快速接头。

步骤二：设置电极与电流回路。将第一阴极电极3(碳棒和碳毡)、阳极电极17(碳棒和碳毡)和第二阴极电极13(碳棒和碳毡)分别置于藻类预处理室1、藻类降解室18和营养元素强化去除室14，碳棒(北京三业碳材料公司)表观尺寸为碳毡(北京三业碳材料公司)为表观尺寸为3.0cm×1.5cm×1.0cm。利用导线5(铜线)将第一阴极电极3、第一电阻7和阳极电极17串联成第一电流回路，同时也将第二阴极电极13、第二电阻8和阳极电极17串联成第二电流回路。在装置启动阶段，第一电阻7和第二电阻8均设置为1000Ω；在装置运行阶段，第一电阻7和第二电阻8均设置为50Ω。

步骤三：启动装置。在藻类预处理室1加入40mL第一阴极液，其组成为：NaC l:0.066g/L，同时利用蠕动泵通过第一进气口4以60mL/min的流速向藻类预处理室1通入空气。在藻类降解室18加入30mL阳极液，其组成为：1g/L乙酸钠；0.1g/L铜绿微囊藻藻粉；0.15g/L硫酸钾；50mM HEPES缓冲液(pH＝7.4)；微量元素1mL/L(组成为：MgSO₄:3.0g/L；MnSO₄·H₂O:0.5g/L；NaC l:1.0g/L；FeSO₄·7H₂O:0.1g/L；CaC l₂·2H₂O:0.1g/L；CoC l₂·6H₂O:0.1g/L；ZnC l₂:0.13g/L；CuSO₄·5H₂O:0.01g/L；KAl(SO₄)₂·12H₂O:0.01g/L；H₃BO₃:0.01g/L；Na₂MoO₄:0.025g/L；N i C l₂·6H₂O:0.024g/L；Na₂WO₄·2H₂O:0.024g/L)，接种南昌市朝阳污水处理厂氧化沟污泥10g。在营养元素强化去除室14加入30mL第二阴极液，其组成为：NaHCO₃:1g/L；NH₄C l:0.18g/L；50mM HEPES缓冲液(pH＝7.4)；微量元素12.5mL/L(组成同上)，接种南昌市朝阳污水处理厂氧化沟污泥10g，同时利用蠕动泵通过第二进气口11以60mL/min的流速向营养元素强化去除室11间歇通入空气，间歇通气的周期为6h，先持续通气3h，再停止通气3h。

步骤四：驯化电活性微生物和营养元素强化去除微生物。在闭路条件下，将三室MFCs装置置于室温26±2℃下驯化和运行。第一阴极液、阳极液和第二阴极液的更换周期为3d。当第一电流回路和第二电流回路的输出电压至少连续3个周期稳定在相似值时，表明藻类降解室18中电活性微生物和营养元素强化去除室14中营养元素强化去除微生物驯化和启动成功。

步骤五：运行装置。将步骤三中的第一阴极液更换为40mL的2.0×10⁹个/L铜绿微囊藻和0.066g/L NaCl。在装置运行2d后，将阳极液更换为处理后的第一阴极液，同时补充更换后的第一阴极液。在装置继续运行2d后，将第二阴极液更换为处理后的阳极液与1g/LNaHCO₃和12.5mL/L微量元素(组成同上)，同时将处理后的第一阴极液注入藻类降解室18，并补充更换后的第一阴极液。依此操作，以2d为运行周期持续运行。在装置运行5周期后，定期取样，分析藻类预处理室1中的过氧化氢浓度、藻类最大光量子效率(Fv/Fm)、氨氮浓度、总氮浓度和总磷浓度，分析藻类降解室18中的氨氮浓度、总氮浓度和总磷浓度，分析营养元素强化去除室14中的氨氮浓度、总氮浓度和总磷浓度。

步骤六：表征装置产电性能。在装置运行第10周期，利用线性扫描伏安法分别表征阳极-第一阴极组成的MFCs和阳极-第二阴极组成的MFCs的输出功率。

对照例1：

本对照例中的三室MFCs装置在开路条件下运行，即实施例1中步骤五阳极电极17与第一阴极电极3之间的第一电流回路断开，不联通；同时，阳极电极17与第二阴极电极13之间的第二电流回路断开，不联通。其余运行条件均与实施例1保持一致。

结果：在三室MFCs装置运行的一个周期内，藻类预处理室中过氧化氢浓度快速增加至3.14±0.16mg/L，随后逐渐降低并稳定在2.70m/L左右；而在开路条件下，并未观察到过氧化氢生成(图2)。这说明三室MFCs装置通过电活性微生物提取藻类生物质中的能量可电化学生成过氧化氢。藻类最大光量子效率(Fv/Fm)由初始的0.33±0.01逐渐降低至0，而在开路条件下，藻类最大光量子效率(Fv/Fm)并未显著变化(图3)，说明藻类在电化学生成过氧化氢的作用下被快速灭活。与此同时，藻类预处理室中氨氮和总氮浓度逐渐增加，在48h时分别达4.94±0.62mg/L和41.18±1.06mg/L，显著高于开路下的3.35±0.19mg/L和7.63±0.25mg/L(图4)。总磷浓度在48h时也逐渐增加至6.56±0.50mg/L，同样显著高于开路下的0.95±0.23mg/L(图5)。这些结果说明电化学生成的过氧化氢可促进藻类释放氮、磷营养元素。

在藻类降解室中，氨氮浓度由4.94±0.10mg/L降低至1.57±0.10mg/L(去除率：68.1％，图6)，总氮浓度由40.53±0.74mg/L降低至12.22±1.61mg/L(去除率：69.9％，图6)，总磷浓度由6.55±0.13mg/L降低至5.43±0.13mg/L(去除率：17.1％，图7)。这些结果说明藻类降解室对氮、磷营养元素具有一定的去除能力，且对氮元素的去除能力明显优于磷元素。

在营养元素强化去除室中，氨氮浓度由1.57±0.10mg/L降低至0.01±0.02mg/L(去除率：99.4％，图8)，总氮浓度由12.22±0.65mg/L降低至3.91±0.31mg/L(去除率：67.9％，图8)，总磷浓度由5.43±0.12mg/L降低至0.26±0.06mg/L(去除率：95.2％，图9)。这些结果说明营养元素强化去除室对氮、磷元素均具有极高的去除能力。

此外，阳极-第一阴极组成的MFCs和阳极-第二阴极组成的MFCs的最大输出功率分别为28.5mW/m²和23.6mW/m²(图10)。同时，在闭路条件下，藻类降解室和营养元素强化去除室出水中氨氮、总氮和总磷浓度均低于开路条件下的浓度(图6-图9)。

以上结果说明三室MFCs装置能够有效回收藻类中的化学能，并促进氮、磷营养元素的去除。

工作原理：

本发明包括藻类预处理室、藻类降解室和营养元素强化去除室三个反应单元。藻类预处理室为MFCs的化学阴极，通过电化学法将氧气还原生成过氧化氢，实现藻类的快速灭活和预处理；藻类降解室为MFCs的生物阳极，利用电活性微生物进一步代谢藻类预处理室产生的藻类有机质，将其中的化学能转化为电能，为化学阴极生成过氧化氢提供能量，同时部分去除水体中的氮磷营养元素；营养元素强化去除室为生物阴极，通过控制氧气浓度，继续强化藻类降解室出水中氮、磷的去除，避免二次污染。

使用过程中，第一阴极液首先进入藻类预处理室，其中的藻类被电化学生成的过氧化氢灭活和预处理，释放氮、磷等营养元素，并形成藻类预处理液。然后，藻类预处理液进入藻类降解室，在电活性微生物的作用下，藻类有机质被催化分解并产生电能，电能用于藻类预处理室电化学生成过氧化氢，同时部分氮、磷在微生物的作用下被去除。最后，藻类降解室出水进入营养元素强化去除室，并添加1g/LNaHCO₃和12.5mL/L微量元素(组成同上)，其中氮元素在间歇进空气或氧气的条件下，通过硝化反硝化过程强化去除；磷元素在微生物和微量元素中镁离子的作用下，通过微生物同化作用和鸟粪石沉淀的方式强化去除。

最后应说明的是：以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，对于本领域的技术人员来说，其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (9)

1.一种藻类去除与营养元素协同治理装置，其特征是：包括藻类预处理室、营养元素强化去除室和藻类降解室，所述藻类预处理室和藻类降解室之间设有隔膜，所述营养元素强化去除室和藻类降解室之间设有隔膜；

还包括导线、第一电阻和第二电阻，所述藻类预处理室、藻类降解室和营养元素强化去除室内分别设有第一阴极电极、阳极电极和第二阴极电极，所述导线将第一阴极电极、第一电阻和阳极电极串联成第一电流回路，所述导线将第二阴极电极、第二电阻和阳极电极串联成第二电流回路；

第一阴极液进入藻类预处理室，形成藻类预处理液，藻类预处理液进入藻类降解室，藻类降解室出水进入营养元素强化去除室，其中氮元素在间歇进空气或氧气的条件下，通过硝化反硝化过程强化去除；

所述第一阴极液为含有藻类的河水、湖水、水库水或池塘水。

2.根据权利要求1所述的一种藻类去除与营养元素协同治理装置，其特征是：所述隔膜为阳离子交换膜、阴离子交换膜或双极膜。

3.根据权利要求1所述的一种藻类去除与营养元素协同治理装置，其特征是：所述藻类预处理室远离藻类降解室的一端设有第一进气口，所述藻类预处理室的顶部设有第一出水口，所述藻类预处理室的侧面还设有第一进水口。

4.根据权利要求1所述的一种藻类去除与营养元素协同治理装置，其特征是：所述藻类降解室的顶部设有第二出水口，所述藻类降解室的侧面设有第二进水口。

5.根据权利要求1所述的一种藻类去除与营养元素协同治理装置，其特征是：所述营养元素强化去除室远离藻类降解室的一端设有第二进气口，所述营养元素强化去除室的顶部设有第三出水口，所述营养元素强化去除室的侧面设有第三进水口。

6.根据权利要求1所述的一种藻类去除与营养元素协同治理装置，其特征是：所述藻类预处理室装有第一阴极液，所述藻类降解室中装有电活性微生物和阳极液，所述营养元素强化去除室中装有营养元素强化去除微生物和第二阴极液。

7.根据权利要求6所述的一种藻类去除与营养元素协同治理装置，其特征是：所述第一阴极液为含有藻类的河水、湖水、水库水或池塘水；所述电活性微生物和营养元素强化去除微生物的接种物为氧化沟工艺污水处理厂氧化沟中的污泥；所述阳极液组成为：1 g/L乙酸钠；0.1 g/L铜绿微囊藻藻粉；0.15 g/L硫酸钾；50 mM HEPES缓冲液（pH=7.4）；微量元素1mL/L；所述藻类降解室中微量元素组成为：MgSO₄: 3.0 g/L；MnSO₄·H₂O: 0.5 g/L；NaCl:1.0 g/L；FeSO₄·7H₂O: 0.1 g/L；CaCl₂·2H₂O: 0.1 g/L；CoCl₂·6H₂O: 0.1 g/L；ZnCl₂:0.13 g/L；CuSO₄·5H₂O: 0.01 g/L；KAl(SO₄)₂·12H₂O: 0.01 g/L；H₃BO₃: 0.01 g/L；Na₂MoO₄: 0.025 g/L；NiCl₂·6H₂O: 0.024 g/L；Na₂WO₄·2H₂O: 0.024 g/L；所述第二阴极液为：NaHCO₃: 1 g/L；NH₄Cl: 0.18 g/L；50 mM HEPES缓冲液（pH=7.4）；微量元素12.5 mL/L;所述营养元素强化去除室中微量元素组成成分与所述藻类降解室中微量元素组成相同。

8.一种藻类去除与营养元素协同治理方法，使用权利要求1-7任一所述一种藻类去除与营养元素协同治理装置，其特征是：包括如下步骤：

S1.启动装置.在藻类预处理室加入第一阴极液，同时利用蠕动泵通过第一进气口以1-100 mL/min的流速向藻类预处理室通入空气或氧气；在藻类降解室加入阳极液，接种氧化沟工艺污水处理厂氧化沟中的污泥;在营养元素强化去除室加入第二阴极液，接种氧化沟工艺污水处理厂氧化沟中的污泥，同时利用蠕动泵通过第二进气口以1-100 mL/min的流速向营养元素强化去除室间歇通入空气；

S2.驯化电活性微生物和营养元素强化去除微生物，在闭路条件下，将上述三室置于室温24℃-28℃下驯化和运行；第一阴极液、阳极液和第二阴极液的更换周期为2-4 d，当第一电流回路和第二电流回路的输出电压至少连续3个周期稳定在相似值时，表明藻类降解室中电活性微生物和营养元素强化去除室中营养元素强化去除微生物驯化和启动成功；

S3.运行装置，步骤S1中的第一阴极液更换为2.0×10⁹个/L铜绿微囊藻和0.066 g/LNaCl溶液，在装置运行2-4 d后，将阳极液更换为处理后的第一阴极液，同时补充更换后的第一阴极液，在装置继续运行2-4 d后，将第二阴极液更换为处理后的阳极液与1 g/LNaHCO₃和12.5 mL/L微量元素，同时将处理后的第一阴极液注入藻类降解室，并补充更换后的第一阴极液，依此操作，以2-4 d为运行周期持续运行。

9.根据权利要求8所述的一种藻类去除与营养元素协同治理方法，其特征是：所述第一进气口中的空气或氧气为持续进气，进气速率为40-80 mL/min；所述第二进气口中的空气或氧气为间歇进气，进气速率为40-80mL/min，进气时间为0.1-7200 min，停止进气时间为0.1-7200 min。