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CASS工艺概述及原理
CASS（Cyclic-Activated-Sludge-System）工艺是近年来国际公认的解决生活污水及工业废水的先进工艺。其基本结构是：在序批式活性污泥法（SBR）的基础上，反映池沿池长方向设计为两部分，前部为生物选择区也称预反映区，后部为主反映区，其主反映区后部安装了可升降的自动撇水装置。整个工艺的曝气、沉淀、排水等过程在同一池子内周期循环运营，省去了常规活性污泥法的二沉池和污泥回流系统；同时可连续进水，间断排水。
该工艺最早在国外应用，为了更好地将其引进、消化，开发出适合我国国情的新型污水解决新工艺，总装备部工程设计研究总院环保中心于1994年在实验室进行了整套系统的模拟实验，分别探讨了CASS工艺解决常温生活污水、低温生活污水、制药和化工等工业废水的机理和特点以及水解决过程中脱氮除磷的效果，获得了宝贵的设计参数和对工艺运营的指导性经验。我院将研究成果成功地应用于解决生活污水及不同种工业废水的工程实践中，取得了良好的经济、社会和环境效益。我院开发的CASS工艺与ICEAS工艺相比，负荷可提高1-2倍，节省占地和工程投资近30%。
CASS工艺是将序批式活性污泥法(SBR)的反直池沿长度方向分为两部分，前部为生物选择区也称预反映区，后部为主反映区+在主反映区后部安装了可升降的滗水装置，实现了连续进水间歇排水的周期循环运营，集曝气沉淀、排水于一体。CASS工艺是一个好氧/缺氧/厌氧交替运营的过程，具有一定脱氮除磷效果，废水以推流方式运营，而各反映区则以完全混合的形式运营以实现同步硝化一反硝化和生物除磷。
对于一般城市污水，CASS工艺并不需要很高限度的预解决，只需设立粗格栅、细格栅和沉砂池，无需初沉池和二沉池，也不需要庞大的污泥回流系统(只在CASS反映器内部有约20%的污泥回流)国内常见的CASS工艺流程如图1所示：

CASS法污水解决运营操作
CASS工艺每个运营周期曝气期为120分钟，沉淀期50分钟，滗水期为70分钟，用活性污泥解决污水，污水在曝气池停留一段时间后，污水中的有机物绝大多数被曝气池中的微生物吸附，氧化分解成无机物。为了使曝气池保持高的反映速率，除需要氧气外，还必须使曝气池内维持较高的活性污泥浓度。活性污泥法工艺最关键之处在于维持污泥的活性和凝聚性（沉淀性能）。
1 工艺构筑物和重要设备
工艺构筑物有：
（1）格栅槽 内设机械格栅一台，全过程有PLC控制每二小时运营十五分钟。
（2）集水池 内设污水提高泵两台（上海熊猫集团生产）全过程有PLC控制，低液位停泵，中液位启泵，高液位两台泵同时运营，每四个小时切换一次，集水池作为收集污水，调节污水浓度所用。
（3）沉砂池 去除污水中的固体污染物，如：砂，铄石，盐类和重金属等。
（4）曝气池（CASS池） 分二格，称前段和后段，内设五台自吸式潜水曝气机和一台漂浮式滗水机，其全过程由PLC控制无需人工控制。
（5）中间水池 内设二台污水提高泵，提高至机械过滤器，进行中水回用，其余部分达标排放。
（6）中水池 储存中水，用于浇花绿化等。内设二台中水泵，变频控制。一台过滤反冲泵用于机械过滤器的反冲洗，手动控制。

重要设备部分：
1. 机械格栅一台用以去除悬浮杂质等，减少对 集水池提高泵堵塞的机会。
2. 集水池提高泵 二台用以提高污水至沉砂池。
3. 自吸式潜水曝气机 五台提供氧源为活性污泥微生物提 供繁殖所需的氧气。
4. 中间提高泵 二台提高中间池水至机械过滤器，进行混凝过滤。
5. 滗水机一台通过活性污泥曝气池解决的水 引至中间池用以达标排放和制造中水。
6. 中水泵二台供应中水回用，用以绿化用水， 变频控制。
7. 反冲洗泵一台为过滤器反冲洗提供水源。手动控制。
8. 加药装置一台包含计量泵一台，搅拌机一台。 提供混凝剂输送至过滤器前段。
9. 消毒装置一台，化学法合成制备二氧化氯输 送至过滤器后段，对过滤出水进行消毒。
10. 机械过滤器 二台一用一备，内设石英砂滤料， 对中间水池出水进行混凝过滤，以消除更多的悬浮杂质等，制造中水。
l 重要设备操作运营要点
1. 机械格栅 全过程由PLC控制，无须人工控制，天天必须清除栅渣，冲洗栅齿，机械格栅减速机必须每一十五天保养一次，适时添加润滑油和润滑脂，保持传动部件的灵活性。
2. 集水池提高泵 全过程由PLC控制，低液位停泵，中液位启泵，高液位同时启动两台泵。每日观测提高泵的运营情况，如有堵塞和异常声响，一定要及时检修和清理，配备自藕装置可供及时检修和保养，检修前应先切断提高泵的电源，然后再进行。
3. 曝气机 全过程由PLC控制，每个周期运营120分钟。每日观测曝气机的运营情况，如有异常声响或堵塞也一定要及时解决。
4. 滗水机 全过程由PLC控制，每个周期运营70分钟。每日 观测滗水机（采用泵吸式）的运营情况，如有异常声响或堵塞也一定要及时解决。
5.加药装置 操作环节：
配置好混凝剂，稀释至所需浓度。取聚合绿化铝4-5㎏投入加药装置内加自来水稀释。
‚启动搅拌机，搅拌均匀混合。
ƒ调节计量泵，启动计量泵，输送至过滤器前段，对过滤进水加入混凝剂，进行混凝过滤。
6. 消毒装置 原料工业氯酸钠，纯度为99%；工业盐酸，纯度为31%。
操作环节：
1. 打开自来水进水阀。
2. 配备好氯酸纳溶液，溶液浓度为33%。
3. 打开吸盐酸真空阀，把盐酸吸入盐酸箱内。
4. 调节好盐酸计量泵和氯酸钠计量泵，同时启动盐酸计量泵和氯酸钠计量泵。
5. 打开出二氧化氯阀门，牢记一定要打开。
6. 操作结束后，应先关掉盐酸计量泵和氯酸钠计量泵，等待数分钟后，再关掉出二氧化氯阀，最后关掉自来水阀，这样避免在反映箱内积存更多的反映溶液。
7. 切掉总电源。
8. 机械过滤器 中间池出水仍具有颗粒杂质等其它污染物，要进一步出除，必须使用混凝过滤工艺（微絮凝过滤）。滤料是由大小不同的砂粒组成起筛滤，沉淀，接触和吸附作用。

注意：
1.必须经常反冲洗，坚持每个班反冲洗1-2次，否则积聚在滤料上的杂质会结成泥球，阻塞砂层，并进而使出水水质恶化。
2.假如数天或更长时间不用，应把过滤器反冲洗并放空过滤器中的水，否则过滤器中由于长时间不用产生厌氧膜导致反冲洗洗不干净。

操作环节：
1.打开进水阀，关闭反冲进水阀。
2.打开出水阀，关闭反冲出水阀。
3.打开中间池提高泵。
4.启动加药装置，对过滤进水进行加药混凝。
5.启动消毒装置，对过滤出水进行消毒。

反冲洗操作环节：
1.打开反冲进水阀，关闭过滤进水阀。
2.打开反冲出水阀，关闭过滤出水阀
3.打开中水池反冲提高泵。

活性污泥解决
曝气池是由微生物组成的活性污泥与污水中有机污染物物质充足混合接触，并进而降解吸取并分解的场合，它是活性污泥工艺的核心。曝气系统的作用是向曝气池供应微生物增长及分解有机物所必须的氧气，并起混合搅拌作用，使活性污泥与有机物充足接触。在曝气池内，悬浮的大量肉眼可观测到的絮状污泥颗粒这就叫做活性污泥絮体。随着有机污染物被分解，曝气池天天都净增一部分活性污泥，这部分叫做剩余活性污泥。用污泥泵直接排出系统之外 ---污泥池。

1 活性污泥系统的工艺控制
活性污泥系统在实际运营中，污水的水质及水量在不断的变化，环境条件也在不断的变化，这就需要按照活性污泥中的微生物的代谢规律进行调节控制，使系统处在最佳运营状态，发挥最大的效益，进一步提高出水水质。
（1） 有机负荷
指的是单位重量的活性污泥，在单位时间内要保证一定的解决效果所承受的有机污染物（BOD5）即F/M的值。F/M较大时，由于食料充足，活性污泥中的微生物增长速率较快，有机污染物被出除的速率也较快，但此时活性污泥的沉降性较差，反之F/M较小时，由于食料局限性，微生物增长速率较慢或不增长或减少，此时有机物被去除的速率也非常慢，但活性污泥的沉降性往往较好。一般F/M的值为0.2—0.5㎏BOD5/（㎏MLVSS?D）
计算公式如下：
F/M= 24小时解决水量×进水的BOD5
曝气池活性污泥浓度×曝气池有效容积
（2） 剩余污泥排放量和污泥龄
污泥龄是指活性污泥在整个系统内的平均停留时间一般用SRT表达也是指微生物在活性污泥系统内的停留时间。控制污泥龄是选择活性污泥系统中微生物种类的一种方法。假如某种微生物的世代期比活性污泥系统长，则该类微生物在繁殖出下一代微生物之前，就被以剩余活性污泥的方式排走，该类微生物就永远不会在系统内繁殖起来。反之假如某种微生物的世代期比活性污泥系统的泥龄短，则该种微生物在被以剩余活性污泥的形式排走之前，可繁殖出下一代，因此该种微生物就能在活性污泥系统内存活下来，并得以繁殖，用于解决污水。SRT直接决定着活性污泥系统中微生物的年龄大小，一般年轻的活性污泥，分解代谢有机污染物的能力强，但凝聚沉降性差，年长的活性污泥分解代谢能力差，但凝聚性较好。用SRT控制排泥，被认为是一种最可靠，最准确的排泥方法，选择合适的泥龄（SRT）作为控制排泥的目的。一般解决效率规定高，出水水质规定高SRT应控制大一些，温度较高时，SRT可小一些。
分解有机污染物的决大多数微生物的世代期都小于3天。
将NH3-N硝化成NO3--N的硝化杆菌的世代期为5天。

天天巡视内容：
 色正常的活性污泥一般呈黄褐色或棕褐色，外观似棉絮状。
‚ 沉降性 上清液清澈透明，说明系统运营正常，污泥性状良好。
上层液观测到漂浮着一层细小的针状絮体，出水尚清重要是由于系统的污泥负荷F/M太低，污泥老化，使污泥絮体沉降速度太快，来不及将悬浮在混合液中的微絮体捕集沉淀下去，调整F/M的值（适当添加营养尿素和磷肥）加大剩余污泥的排放次数，每次少排。
上层液浑浊，重要由于F/M太高，微生物分解不彻底，导致出水SS偏高，最重要的方法减少系统负荷。
重要方法：
取1000 ML量筒盛放曝气池中的新鲜活性污泥混合液，静置5—10分钟，观测在静置条件下污泥的沉降速率和污泥外观性状，絮状结构，泥水界面是否分明，上清夜是否清澈透明等现象，依靠这些调整工艺控制。
ƒ 曝气池观测 泡沫量较少泡沫外观呈新鲜的乳白色，则表白系统运营正常。负荷过高，泡沫量增多，洗涤剂过多或污泥龄过短也会使泡沫增多。泡沫的色泽呈茶色或灰色等其它颜色则表白污泥龄太长或污泥解絮或洗涤剂增多。

2 活性污泥性状异常及其分析

序号
异常现象症状
分析及诊断
解决对策
1
曝气池有臭味
曝气池供氧局限性，DO值（溶解氧）偏低出水氨氮有时较高
加大曝气量
2
污泥发黑
曝气池DO过低，有机物厌氧分解H2S与F作用生成FS
加大曝气量
3
细小污泥漂浮
污泥缺少营养进水氨氮过高，C/N不合适水温超过40°
投加营养按BOD5：NP=100：5：1测定进水氨氮，稀释进水
4
上清液浑浊出水水质差
F/M（污泥有机负荷）过高有机物氧化不彻底污泥浓度不够
减少进水量培养成熟的活性污泥（引进新活性污泥投入曝气池）
5
曝气池表面出现浮渣
进水洗涤剂含量过高或丝状菌过量生长
清除浮渣增长系统剩余污泥的排放
6
污泥未成熟，絮粒瘦小，出水浑浊，水质差
污水中营养不平衡或局限性PH值不适
投加营养按BOD5：NP=100：5：1调整PH值，培养成熟的活性污泥（入曝气池）
7
表面积累一层解絮污泥
污泥解絮，出水水质恶化或PH值异常
停止进水，排泥后投加营养引进新活性污泥
8
曝气池泡沫过多，呈白色
进水中洗涤剂过多
加消泡剂（机油或煤油）
9
曝气池泡沫不易破碎，发粘
进水负荷过高，有机物分解不彻底
减少负荷
10
曝气池泡沫呈茶色或灰色
污泥老化，泥龄过长，解絮污泥附于泡沫上
增长排泥量
11
污泥层（泥面）升高
SVI值高，污泥沉降性差泥龄太长
投入混凝剂（PAC）增长排泥量
12
污泥色泽转淡
曝气池供氧过大，污泥负荷太低，进水营养局限性，污泥自身氧化分解
减少曝气量加大进水量投加营养（N，P）按BOD5：N：P=100：5：1

CASS设计中应注意的问题
1 水量平衡
工业废水和生活污水的排放通常是不均匀的，如何充足发挥CASS反映池的作用，与选择的设计流量关系很大，假如设计流量不合适，进水高峰时水位会超过上限，进水量小时反映池不能充足运用。当水量波动较大时，应考虑设立调节池。
2 控制方式的选择
CASS工艺的日益广泛应用，得益于自动化技术发展及在污水解决工程中的应用。CASS工艺的特点是程序工作制，可根据进水及出水水质变化来调整工作程序，保证出水效果。整套控制系统可采用现场可编程控制（PLC）与微机集中控制相结合，同时为了保证 CASS工艺的正常运营，所有设备采用手动／自动两种操作方式，后者便于手动调试和自控系统故障时使用，前者供平常工作使用。
3 曝气方式的选择
CASS工艺可选择多种曝气方式，但在选择曝气头时要尽量采用不堵塞的曝气形式，如穿孔管、水下曝气机、伞式曝气器、螺旋曝气器等。采用微孔曝气时应采用强度高的橡胶曝气盘或管，当停止曝气时，微孔闭合，曝气时启动，不易导致微孔堵塞。此外，由于CASS工艺自身的特点，选用水下曝气机还可根据其运营周期和DO等情况适当启动不同的台数，达成在满足废水规定的前提下节约能耗的目的。
4 排水方式的选择
CASS工艺的排水规定与SBR相同，目前，常用的设备为旋转式撇水机，其优点是排水均匀、排水量可调节、对底部污泥干扰小，又能防止水面漂浮物随水排出。
CASS工艺沉淀结束需及时将上清液排出，排水时应尽也许均匀排出，不能扰动沉淀在池底的污泥层，同时，还应防止水面的漂浮物随水流排出，影响出水水质。目前，常见的排水方式有固定式排水装置如沿水池不同深度设立出水管，从上到下依次启动，优点是排水设备简朴、投资少，缺陷是启动阀门多、排水管中会积存部分污泥，导致初期出水水质差。浮动式排水装置和旋转式排水装置虽然价格高，但排水均匀、排水量可调、对底部污泥干扰小，又能防止水面漂浮物随出水排出，因此，这两种排水装置目前应用较多，特别旋转式排水装置，又称滗水器，以操作灵活、运营稳定性高等优点受到设计人员和用户的青睐。
5 需要注意的其它问题
1、冬季或低温对CASS工艺的影响及控制
2、排水比的拟定
3、雨季对池内水位的影响及控制
4、排泥时机及泥龄控制
5、预反映区的大小及反映池的长宽比
6、间断排水与后续解决构筑物的高程及水量匹配问题。
CASS工艺的重要优点
1 工艺流程简朴，占地面积小，投资较低
CASS的核心构筑物为反映池，没有二沉池及污泥回流设备，一般情况下不设调节池及初沉池。因此，污水解决设施布置紧凑、占地省、投资低。
2 生化反映推动力大
在完全混合式连续流曝气池中的底物浓度等于二沉池出水底物浓度，底物流入曝气池的速率即为底物降解速率。根据生化动力反映学原理，由于曝气池中的底物浓度很低，其生化反映推动力也很小，反映速率和有机物去除效率都比较低；在抱负的推流式曝气池中，污水与回流污泥形成的混合流从池首端进入，成推流状态沿曝气池流动，至池末端流出。作为生化反映推动力的底物浓度，从进水的最高浓度逐渐降解至出水时的最低浓度，整个反映过程底物浓度没被稀释，尽也许地保持了较大推动力。此间在曝气池的各断面上只有横向混合，不存在纵向的返混。
CASS工艺从污染物的降解过程来看，当污水以相对较低的水量连续进入CASS池时即被混合液稀释，因此，从空间上看CASS工艺属变体积的完全混合式活性污泥法范畴；而从CASS工艺开始曝气到排水结束整个周期来看，基质浓度由高到低，浓度梯度从高到低，基质运用速率由大到小，因此，CASS工艺属抱负的时间顺序上的推流式反映器，生化反映推动力较大。
3 沉淀效果好
CASS工艺在沉淀阶段几乎整个反映池均起沉淀作用，沉淀阶段的表面负荷比普通二次沉淀池小得多，虽有进水的干扰，但其影响很小，沉淀效果较好。实践证明，当冬季温度较低，污泥沉降性能差时，或在解决一些特种工业废水污泥凝聚性能差时，均不会影响CASS工艺的正常运营。实验和工程中曾碰到SV30高达96%的情况，只要将沉淀阶段的时间稍作延长，系统运营不受影响。
4 运营灵活，抗冲击能力强，可实现不同的解决目的
CASS工艺在设计时已考虑流量变化的因素，能保证污水在系统内停留预定的解决时间后经沉淀排放，特别是CASS工艺可以通过调节运营周期来适应进水量和水质的变比。当进水浓度较高时，也可通过延长曝气时间实现达标排放，达成抗冲击负荷的目的。在暴雨时，可经受平常平均流量6信的高峰流量冲击，而不需要独立的调节地。数年运营资料表白，在流量冲击和有机负荷冲击超过设计值2－3信时，解决效果仍然令人满意。而传统解决工艺虽然已设有辅助的流量平衡调节设施，但还很也许因水力负荷变化导致活性污泥流失，严重影响排水质量。当强化脱氮除磷功能时，CASS工艺可通过调整工作周期及控制反映池的溶解氧水平，提高脱氮除磷的效果。所以，通过运营方式的调整，可以达成不同的解决水质。
5 不易发生污泥膨胀
污泥膨胀是活性污泥法运营过程中常碰到的问题，由于污泥沉降性能差，污泥与水无法在二沉池进行有效分离，导致污泥流失，使出水水质变差，严重时使污水解决厂无法运营，而控制并消除污泥膨胀需要一定期间，具有滞后性。因此，选择不易发生污泥膨胀的污水解决工艺是污水解决厂设计中必须考虑的问题。
由于丝状菌的比表面积比菌胶团大，因此，有助于摄取低浓度底物，但一般丝状菌的比增殖速率比非丝状菌小，在高底物浓度下菌胶团和丝状菌都以较大速率降解底物与增殖，但由于胶团细菌比增殖速率较大，其增殖量也较大，从而较丝状菌占优势。而CASS反映池中存在着较大的浓度梯度，并且处在缺氧、好氧交替变化之中，这样的环境条件可选择性地培养出菌胶团细菌，使其成为曝气池中的优势菌属，有效地克制丝状菌的生长和繁殖，克服污泥膨胀，从而提高系统的运营稳定性。
6 合用范围广，适合分期建设
CASS工艺可应用于大型、中型及小型污水解决工程，比SBR工艺合用范围更广泛；连续进水的设计和运营方式，一方面便于与前解决构筑物相匹配，另一方面控制系统比SBR工艺更简朴。
对大型污水解决厂而言，CASS反映池设计成多池模块组合式，单池可独立运营。当解决水量小于设计值时，可以在反映地的低水位运营或投入部分反映池运营等多种灵活操作方式；由于CASS系统的重要核心构筑物是CASS反映池，假如解决水量增长，超过设计水量不能满足解决规定期，可同样复制CASS反映池，因此CASS法污水解决厂的建设可随公司的发展而发展，它的阶段建造和扩建较传统活性污泥法简朴得多。
7 剩余污泥量小，性质稳定
传统活性污泥法的泥龄仅2－7天，而CASS法泥龄为25-30天，所以污泥稳定性好，脱水性能佳，产生的剩余污泥少。去除1.0kgBOD产生0.2～0.3kg剩余污泥，仅为传统法的60％左右。由于污泥在CASS反映池中已得到一定限度的消化，所以剩余污泥的耗氧速率只有10mgO2/g MLSS.h以下，一般不需要再经稳定化解决，可直接脱水。而传统法剩余污泥不稳定，沉降性差，耗氧速率大于20mgO2/g MLSS.h ，必须经稳定化后才干处置。
CASS工艺运营及重要技术特性
完整的CASS工艺可分为4个阶段，以一定的时间序列运营。
1 充水-曝气阶段
边进水、边曝气，并将主反映区的污泥回流至预反映区(生物选择器)。在该阶段，曝气系统向反映池内供氧，一方面满足好氧微生物对氧的需要，另一方面有助于活性污泥与有机物的混合与接触，从而使有机污染物被微生物氧化分解。同时，污水中的氨氮也通过微生物的硝化作用转化为硝态氮。
2 充水-沉淀阶段
停止曝气，进行泥水分离，但不断止进水，且污泥回流也不断止。停止曝气后，微生物继续运用水中剩余的溶解氧进行氧化分解，随着溶解氧含量的减少，好氧状态逐渐向缺氧转化，并发生一定的反硝化作用。由于沉淀初期，前一阶段曝气所产生的搅拌作用使污泥发生絮凝作用，随后以区域沉降的形式沉降，因此，即使在该阶段不断止进水，仍然能获得良好的沉淀效果。当混合液的污泥浓度为3500mg/L～5000mg/L，沉淀后污泥浓度可达15000mg/L左右。
3 滗水阶段
沉淀阶段完毕后，置于反映池末端的滗水器在程序控制下开始工作，自上而下逐层排出上清液。排水结束后，滗水器将自动复位。排水过程中，反映池底部污泥层内由于较低的溶解氧含量而发生反硝化作用。CASS反映器在滗水阶段需停止进水。若解决系统有两个或两个以上CASS池，当一个CASS池处在滗水阶段时，可将原水引入其他CASS池；若解决系统只存在一个CASS反映器时，原水可先流入反映器前的集水井中。为了提高污泥浓度，加强反硝化及聚磷菌的过量释磷，污泥回流系统照常运营。
4 充水-闲置阶段
闲置阶段的时间一般较短，重要保证滗水器在此阶段内上升到原始位置，防止污泥流失。若在此阶段进行适量的曝气，则有助于恢复污泥的活性。正常的闲置期通常在滗水器恢复待运营状态4min后开始。
CASS工艺的运营就是上述4个阶段依次进行并不断循环反复的过程。典型的运营周期为4h，其中曝气2h，沉淀1h，滗水1h。
CASS工艺重要技术特性
1 连续进水，间断排水
传统SBR工艺为间断进水，间断排水，而实际污水排放大都是连续或半连续的，CASS工艺可连续进水，克服了SBR工艺的局限性，比较适合实际排水的特点，拓宽了SBR工艺的应用领域。虽然CASS工艺设计时均考虑为连续进水，但在实际运营中即使有间断进水，也不影响解决系统的运营。
2 运营上的时序性
CASS反映池通常按曝气、沉淀、排水和闲置四个阶段根据时间依次进行。
3 运营过程的非稳态性
每个工作周期内排水开始时CASS池内液位最高，排水结束时，液位最低，液位的变化幅度取决于排水比，而排水比与解决废水的浓度、排放标准及生物降解的难易限度等有关。反映池内混合液体积和基质浓度均是变化的，基质降解是非稳态的。
4 溶解氧周期性变化，浓度梯度高
CASS在反映阶段是曝气的，微生物处在好氧状态，在沉淀和排水阶段不曝气，微生物处在缺氧甚至厌氧状态。因此，反映池中溶解氧是周期性变化的，氧浓度梯度大、转移效率高，这对于提高脱氮除磷效率、防止污泥膨胀及节约能耗都是有利的。实践证实对同样的曝气设备而言，CASS工艺与传统活性污泥法相比有较高的氧运用率。