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文檔簡介
1、畢業(yè)設計開題報告題 目:南昌市第三污水處理廠工程設計學院:市政與環(huán)境工程學院專業(yè):環(huán)境工程班級:環(huán)境工程1001學 號:姓 名:肖威指導教師:胡俊生填表日期:2014年 03 月 4 日1、項目的背景、目的及意義:1.1 項目背景南昌市地處江西中部偏北,贛江、撫河下游,我國第一大淡水湖鄱陽湖西 南岸。南北最大縱距約 121 公里,東西最大縱距約 108公里。全境以平原為主, 東南相對平坦,西北丘陵總面積約 7402 平方公里,占全省總面積 4.4%。屬于 亞熱帶濕潤季風氣候,氣候溫和,日照充足。夏天炎熱,有火爐之稱;冬天寒 冷。年平均氣溫17C -17.7 C,極端最高氣溫 409C,極端最低
2、氣溫-15.2 Co年降雨量 16001700 毫米,降水日為 147-157 天,年平均暴雨日 5.6 天,年平均相對濕度為 78.5%。年平均風速2.3米/秒。年無霜期251-272天。冬季多偏北風,夏季多偏南風。南昌市第三污水處理廠服務區(qū)域包含城東高校園區(qū)以及光伏產(chǎn)業(yè)園片區(qū), 總規(guī)劃服務面積為36.6km2。其規(guī)劃總規(guī)模20萬3/d,一期工程規(guī)模4萬 m3/d。規(guī)劃人口,近期人,2010年發(fā)展為人。1.2 項目目的為了改善南昌市青山湖區(qū)當?shù)氐奈鬯幚頎顩r以及遠期的規(guī)劃,擬建一座 污水處理廠,并將當?shù)氐纳钗鬯?、工業(yè)廢水以及初期的部分截留雨水進行適 當處理,使污水經(jīng)過一定方法處理后,達到設
3、定的某些標準,排入水體、排入 某一水體或再次使用。并結合當?shù)氐纳钏?、土地資源以及材料設備的供應 維修情況選擇一套適用的污水處理工藝。1.3 項目意義隨著現(xiàn)在國家對環(huán)境問題的重視以及污水排放標準的提高,以往的處理工 藝已經(jīng)得到達不到標準。并且現(xiàn)在城市工業(yè)生產(chǎn)的發(fā)展,城市人口的遞增,城 市規(guī)模的擴大,工業(yè)廢水和生活污水排出量日益增多,大量未經(jīng)處理的污水直 接排入周圍河流,致使城市周圍環(huán)境污染十分嚴重,不但直接污染了市區(qū)的地 下飲用水,而且對河流下游地區(qū)的農(nóng)業(yè)生產(chǎn)和人民生活造成了危害,人類和生 物賴以生存的生態(tài)環(huán)境受到了日益嚴重的威脅。同時,水生態(tài)系統(tǒng)體現(xiàn)了人與 水的和諧共存與協(xié)調發(fā)展,是城市生
4、態(tài)系統(tǒng)的重要組成部分和關鍵因素,與一 個城市的可持續(xù)發(fā)展密切相關。因而,城市污水治理已成當前迫切需要解決的 問題之一。2、城市污水處理在國內(nèi)外的主要研究現(xiàn)狀:1. 關于活性污泥法當前流行的污水處理工藝有:AB法、SBR法、氧化溝法、普通曝氣法、 A/A/O法、A/0法等,這幾種工藝都是從活性污泥法派生出來的,且各有其特 點。1.1 AB 法(Adsorptio n Biooxidatio n)該法由德國Bohuke教授首先開發(fā)。該工藝對曝氣池按高、低負荷分二級 供氧,A級負荷高,曝氣時間短,產(chǎn)生污泥量大,污泥負荷 2.5kgBOD/(kgMLSS d)以上,池容積負荷6kgBOD/(m3 d)
5、以上;B級負荷低,污 泥齡較長。A級與B級間設中間沉淀池。二級池子F/M(污染物量與微生物量之 比)不同,形成不同的微生物群體。AB法盡管有節(jié)能的優(yōu)點,但不適合低濃度 水質,A級和B級亦可分期建設。1.2SBR法(Sequencing Batch Reactor)SBR法早在20世紀初已開發(fā),由于人工管理繁瑣未予推廣。此法集進水、 曝氣、沉淀、出水在一座池子中完成,常由四個或三個池子構成一組,輪流運 轉,一池一池地間歇運行,故稱序批式活性污泥法。現(xiàn)在又開發(fā)出一些連續(xù)進 水連續(xù)出水的改良性 SBR工藝,如ICEAS法、CASS法、IDEA法等。這種一 體化工藝的特點是工藝簡單,由于只有一個反應池
6、,不需二沉池、回流污泥及 設備,一般情況下不設調節(jié)池,多數(shù)情況下可省去初沉池,故節(jié)省占地和投資, 耐沖擊負荷且運行方式靈活,可以從時間上安排曝氣、缺氧和厭氧的不同狀態(tài), 實現(xiàn)除磷脫氮的目的。但因每個池子都需要設曝氣和輸配水系統(tǒng),采用潷水器 及控制系統(tǒng),間歇排水水頭損失大,池容的利用率不理想,因此,一般來說并 不太適用于大規(guī)模的城市污水處理廠。1.3A/A/O 法(An aerobic Ano xicOxic)由于對城市污水處理的出水有去除氮和磷的要求,故國內(nèi)10年前開發(fā)此厭氧一缺氧一好氧組成的工藝。利用生物處理法脫氮除磷,可獲得優(yōu)質出水,是 一種深度二級處理工藝。A/A/O法的可同步除磷脫氮機
7、制由兩部分組成:一是 除磷,污水中的磷在厭氧狀態(tài)下(DO<0.3mg/L),釋放出聚磷菌,在好氧狀況下 又將其更多吸收,以剩余污泥的形式排出系統(tǒng)。二是脫氮,缺氧段要控制 DO<0.7 mg/L,由于兼氧脫氮菌的作用,利用水中 BOD作為氫供給體(有機碳源),將來自好氧池混合液中的硝酸鹽及亞硝酸鹽還原成氮氣逸入大氣,達到脫 氮的目的。為有效脫氮除磷,對一般的城市污水,COD/TKN為3.57.0(完全脫氮 COD/TKN>12.5) , BOD/TKN 為 1.53.5, COD/TP 為 3060, BOD/TP 為1640(般應20)。若降低污泥濃度、壓縮污泥齡、控制硝化,
8、以去除磷、 BOD5和COD為主,則可用 A/O 工藝。有的城市污水處理的出水不排入湖泊,利用大水體深水排放或灌溉農(nóng)田,可將脫氮除磷放在下一步改擴建時考慮,以節(jié)省近期投資。1.4普通曝氣法及其變法本工藝出現(xiàn)最早,至今仍有較強的生命力。普曝法處理效果好,經(jīng)驗多,可適應大的污水量,對于大廠可集中建污泥消化池,所產(chǎn)生沼氣可作能源利用。 傳統(tǒng)普曝法的不足之處是只能作為常規(guī)二級處理,不具備脫氮除磷功能。近幾年在工程實踐中,通過降低普通曝氣池容積負荷,可以達到脫氮的目 的;在普曝池前設置厭氧區(qū),可以除磷,亦可用化學法除磷。采用普通曝氣法 去除BOD5,在池型上有多種形式(如下文所述的氧化溝),工程上稱為普
9、通曝氣 法的變法,亦可統(tǒng)稱為普通曝氣法。1.5氧化溝法本工藝50年代初期發(fā)展形成,因其構造簡單,易于管理,很快得到推廣, 且不斷創(chuàng)新,有發(fā)展前景和競爭力,當前可謂熱門工藝。氧化溝在應用中發(fā)展 為多種形式,比較有代表性的有:帕式(Passveer簡稱單溝式,表面曝氣米用轉刷曝氣,水深一般在2.53.5m,轉刷動力效率 1.61.8kgO2/(kW h)。奧式(Orbal)簡稱同心圓式,應用上多為橢圓形的三環(huán)道組成,三個環(huán)道用 不同的DO(如外環(huán)為0,中環(huán)為1,內(nèi)環(huán)為2),有利于脫氮除磷。采用轉碟曝 氣,水深一般在4.04.5m,動力效率與轉刷接近,現(xiàn)已在山東濰坊、北京黃村 和合肥王小郢的城市污水
10、處理廠應用。若能將氧化溝進水設計成多種方式,能有效地抵抗暴雨流量的沖擊,對一些合流制排水系統(tǒng)的城市污水處理尤為適用??ㄊ剑–arrousel簡稱循環(huán)折流式,采用倒傘形葉輪曝氣,從工藝運行來看, 水深一般在3.0m左右,但污泥易于沉積,其原因是供氧與流速有矛盾。三溝式氧化溝(T型氧化溝),此種型式由三池組成,中間作曝氣池,左右兩 池兼作沉淀池和曝氣池。T型氧化溝構造簡單,處理效果不錯,但其采用轉刷 曝氣,水深淺,占地面積大,復雜的控制儀表增加了運行管理的難度。不設厭 氧池,不具備除磷功能。氧化溝一般不設初沉池,負荷低,耐沖擊,污泥少。建設費用及電耗視采 用的溝型而變,如在轉碟和轉刷曝氣形式中,再
11、引進微孔曝氣,加大水深,能 有效地提高氧的利用率(提高20%)和動力效率達2.53.0 kgO2/(kW h)。2. 關于曝氣生物濾池曝氣生物濾池實質上是常說的生物接觸氧化池,相當于在曝氣池中添加供微生物棲附的填(濾)料,在填料下鼓氣,是具有活性污泥特點的生物膜法。曝 氣生物濾池(BAF)70年代末起源于歐洲大陸,已發(fā)展為法、英等國設備制造公 司的技術和設備產(chǎn)品。由于選用的填料不同,以及是否有脫氮要求,設計的工 藝參數(shù)是不同的,如要求處理出水 BOD5、SS<20mg/L,去除BOD5達90%以 上的工藝,其容積負荷為0.73.0kgBOD5/(m3 d),水力停留時間12h;以硝 化(
12、90%以上)為主的工藝,其容積負荷為0.52.0kgBOD5/(m3 d),水力停留時間 2 3h。一般認為,生物膜法處理城市污水,在國內(nèi)尚需積累經(jīng)驗,處理規(guī)模不宜 過大,約5X104m3/d左右為宜。國外(主要在歐洲)處理水量有達到36X104m3/d 的,這與其填料材質、自控手段和先進的反沖洗裝置有關,也與其有長期積累 的運行管理經(jīng)驗有關。3. 關于 UNITANKT藝UNITANK工藝和類似的TCBS工藝、MSBR工藝一樣,都是 SBR法新的 變型和發(fā)展。它集序批法”普通曝氣池法”及三溝式氧化溝法”的優(yōu)點,克 服了序批法”間歇進水、三溝式氧化溝法”占地面積大、 普通曝氣池法”設備 多的缺
13、點。典型的UNITANK工藝是三個水池,三池之間水力連通,每池都設有曝氣 系統(tǒng),外側的兩池設有出水堰及污泥排放口,它們交替作為曝氣池和沉淀池。 污水可以進入三池中的任意一個,采用連續(xù)進水、周期交替運行。在自動控制 下使各池處在好氧、缺氧及厭氧狀態(tài),以完成有機物和氮磷的去除。UNITANK工藝由比利時Seghers公司首先建在我國的澳門特區(qū),處理水量 14X104m3/d(不下雨時平均處理水量為7X104m3/d),池型封閉,設計采用的容積 負荷為0.58kgBOD/(m3 d),總的反應池體積為46800m3,曝氣池水力停留時間 為 8h,出水的 BOD5、SS<20mg/L。這類一體化
14、工藝是傳統(tǒng)活性污泥工藝的變形,可以采用活性污泥工藝的設 計方法對不同的污染物加以去除,如考慮硝化,其負荷一般在 0.050.10 kgBOD5/(kgMLSS d),硝化率視污水溫度而異。而要求污泥穩(wěn)定化,其污泥負 荷和污泥齡要遠遠超過硝化時的數(shù)值。容積利用率低是此類一體化工藝共同的主要問題,就是說在一個較長停留 時間的曝氣系統(tǒng)內(nèi),有50%左右的池容用于沉淀。UNITANK工藝的成功與否有賴于系統(tǒng)采用穩(wěn)定可靠的儀表及設備,因此 引進技術,消化、吸收和開發(fā)先進的自控系統(tǒng)是應用此工藝的關鍵問題。一般 認為,UNITANK工藝不太適用于大型(>10 X04m3/d)的城市污水處理廠。4. 生物
15、處理法的新進展生物處理法是目前研究得較多、新技術層出不窮的方法,無論是好氧生物處理技術,還是厭氧生物處理技術都引起了研究人員的極大興趣。因為用生物 法利用的是微生物的新陳代謝作用,以污染物質為食料, 將其代謝成諸如CO、H2O NH、SQ等穩(wěn)定的小分子, 它的二次污染小,對處理生活污水及與之性質相近的有機污水有其獨特的優(yōu)勢。生物處理法自從問世以來,其技術已 獲得了極大的發(fā)展,隨著人們生活水平的日益提高,生活污水中的成也日益復雜,因此用生物處理方法的目的也從以前能處理降解蛋白質、脂肪、碳水化 合物等一類物質增加到也能處理合成洗滌劑、脫氮、脫磷及其它一些難降解的 復雜有機物。這也就必然要求人們改革
16、工藝,過去由于厭氧生物處理的效率不 盡人意,處理時間也較慢,所以未引起人們的重視,僅僅用來處理污泥或高濃度有機污水的預處理,但現(xiàn)在由于能源緊張,厭氧生物處理由于能產(chǎn)生能源物質一甲烷而越來越引起人們的青睞,由此也出現(xiàn)了許多新的工藝。4.1活性污泥法的新發(fā)展到目前為止, 對活性污泥法在運行方式上還沒有大的突破,往往所作的是一些局部的改進,但在曝氣方式上確取得了較大的成果,如純氧曝氣、深井曝氣、射流曝氣,采用微氣泡擴散器等,這些都增大了氧轉移率、提高了氧的利用率使曝氣池中氧的濃度增加。如美日等國研制出的一種超微氣泡擴散 器,氣泡直徑 50Lm,氧吸收率達 90%, Reid Engineering
17、Companyof Frederick shurg等研制的氧化溝下表面曝氣也是一種曝氣方式的改進,把沖刷曝氣(Brush Aeration) 改進透平曝氣(Turbine Aeration) 避免了產(chǎn)生氣溶 膠、飛濺、結冰等問題?;钚晕勰喾ǖ牧硪粋€發(fā)展趨勢就是朝多功能方向發(fā)展, 采用的方法有:培養(yǎng)馴化專用細菌,使活性污泥處理對象不局限于生活污水,還可以處理如酚一類難降解的有毒有機物,甚至馴化可以處理象氰一類有劇毒 的無機物;把活性污泥與其它處理方法結合起來,如活性炭一活性污泥法,它實際上是一種以活性污泥法形式的活性炭吸附、生物氧化法的綜合處理法;固定活性污泥法是提供微生物附著的表面,如合成纖維
18、、塑料、細沙、粘土焦炭等,使曝氣池同時存在附著相和懸浮相的生物;這些都提高了活性污泥的凈化 效率,提高了抗有毒物質等沖擊負荷的能力,還具有脫色、脫氮、削減泡沫的效果,國外已用于合成纖維、化工印染、煉油、煉焦等工業(yè)生產(chǎn)的污水處理; 活性污泥法與厭氧工藝結合來脫氮、脫磷等,最典型的工藝是A-O(a naerobic-oxic)流程。活性污泥法還可和化學法結合,提高凈化多氯聯(lián)苯、有機磷的去除效果。4.2生物膜處理法的新進展生物膜法最早出現(xiàn)的工藝是1893年在英國出現(xiàn)的將污水噴撒在粗濾料上而 得以凈化的普通生物濾池,它是最早出現(xiàn)而至今仍在不斷改進和發(fā)展的人工生 物處理設備。在它的基礎上,出現(xiàn)了高負荷生
19、物濾池、塔式生物濾池、生物轉 盤和生物接觸氧化等。近二三十年來,又出現(xiàn)了一些新型的生物膜法處理技術, 如生物流化床,它是以砂、焦炭、活性炭等顆粒材料作為載體,其載體表面附 著生長著生物膜,充氧后的污水以一定流速自下而上流動使載處于流化狀態(tài), 載體上的生物膜可以充分地和污水接觸,使凈化效率提高,它的工藝有空氣流 床、純氧流動床、三相流化床和厭氧兼型流化床工藝等?;钚陨餅V池是將生 物濾池、曝氣池及二沉池結合為一體的新型污水處理工藝,它的特點是將生物 濾池的部分出水回流匯同二沉池的回流污泥一起進入生物濾池,用活性生物濾 池處理生活污水和食品加工廢水的試驗結果表明:該系統(tǒng)具有處理效果好、效 率高、B
20、OD容積負荷大、不發(fā)生污泥膨脹和耐沖擊負荷等優(yōu)點。另外還有空氣 驅動的生物轉盤、生物轉盤和曝氣池相結合、藻類轉盤等。由于生物膜法的生 態(tài)環(huán)境與活性污泥法的不同, 生物膜法生態(tài)系統(tǒng)中可以生長藻類、后生動物等, 甚至可以生長硝化菌及反硝化菌等, 因此可以用來脫氮等。4.3 厭氧生物處理法的新發(fā)展 厭氧生物處理法也有一百多年的歷史,它是利用厭氧微生物在無氧的條件 下對有機物進行分解的技術。由于處理效率低、速度慢、且甲烷菌對環(huán)境要求 嚴格不易控制等缺點, 厭氧生物處理法長期以來一般僅用于污泥處理, 它的 主要工藝是化糞池、消化池等。但是由于近年來能源危機及環(huán)境污染加重,厭 氧生物處理由于其產(chǎn)物具有能源
21、物質而得到人們的重視, 一大批新的厭氧生物 處理法技術相繼誕生, 為了提高厭氧微生物的濃度,有使厭氧微生物附著在載 體表面的厭氧生物膜處理方法如厭氧生物濾池、厭氧轉盤、厭氧膨脹床、厭氧 接觸氧化、厭氧檔板反應器、厭氧流化床法, 以及象上流式厭氧污泥床反應器 (UASB) 依靠微生物之間凝聚造粒而形成的自己固定法方法。還有人為地固定微 生物包埋固定化法, 它是人為地把增殖速度緩慢的厭氧微生物高濃度地保持在 處理系統(tǒng)中,提高處理速度、縮小處理設備并可用于處理低濃度的有機污水。如日本本田等人1988年采用包埋固定厭氧微生物處理 TOC為150mg?L的人工配 水,TOC的去除率可達95%以上。在厭氧
22、處理中, 甲烷的增殖速度慢成為產(chǎn) 氣的決定步驟, 因此為了保持甲烷發(fā)酵中高濃度的微生物, 出現(xiàn)了利用膜的 固液分離法, 如柏分等人 1988 年利用超濾膜 (UF) 進行甲烷發(fā)酵試驗, 結果 表明:提高了反應器內(nèi)甲烷的濃度, TOC的容積負荷為2g?L 日,其去除率 可達 98.4%以上。厭氧生物處理法目前的發(fā)展趨勢是和其它生物處理方法聯(lián)用, 如厭氧好氧復合工藝等, 具有節(jié)約投資、節(jié)省能源、污泥產(chǎn)量少、出水水質 好等一系列優(yōu)點。厭氧生物處理法正朝著能處理低濃度有機污水,能夠脫磷脫 氮且運行維護方便經(jīng)濟等方面發(fā)展。5活性污泥工藝的發(fā)展趨勢 通過幾十年的研究與實踐,活性污泥工藝已經(jīng)成為一種比較完善
23、的工藝。 在池形、運行方式、曝氣方式、載體等方面已經(jīng)很難有較大的發(fā)展。用常規(guī)手 段也已經(jīng)很難在生物學方面有所突破。有學者認為該工藝未來兩個大的方向是膜分離技術和分子生物學技術的應用。5.1膜分離技術的應用用膜分離代替沉淀進行泥水分離,可帶來活性污泥工藝的以下變化: 不再存在污泥膨脹問題。在調控活性污泥系統(tǒng)時,不必再考慮污泥的沉 降性能問題,從而使工藝控制大大簡化; 曝氣池的污泥濃度將大大提高(MLSS可以大于20000mg /L )從而使系 統(tǒng)可在超大泥齡、超低負荷狀態(tài)下運行,充分滿足去除各種污染物質的需要; 在同樣的處理要求下,可使曝氣池容積大大減小,節(jié)省處理廠的占地面 積; 污泥濃度的提高
24、,將要求較高的曝氣速率,因而純氧曝氣將隨著膜分離 而被大量采用。雖然膜分離目前還存在易堵塞等方面的問題,但這些問題正逐步得到解決。 實際上,目前已有一批膜分離活性污泥系統(tǒng)在運行,如日本Hiroshiwa市的H igashi污水處理廠的膜分離系統(tǒng)已連續(xù)運行3年。5.2分子生物技術的應用目前分子生物技術已開始應用于污水處理領域。為搞清聚磷菌除磷的生化 機理,已開始用分子診斷技術獲取聚磷菌的遺傳信息。現(xiàn)在從活性污泥中已發(fā) 現(xiàn)的30多種絲狀菌中,只有4種準確命名及生物分類學定位,因為這些絲狀菌大 部分無法進行分離純培養(yǎng)。目前正用分子診斷技術進行這些絲狀菌的生物學定 位,以進一步準確了解其特性。分子診斷
25、技術的大量應用,活性污泥微生物基因庫的建立,在此基礎上用 基因技術培育具有高效活性的污泥菌種,進一步提高處理效果,是未來發(fā)展的 方向。三、本設計研究內(nèi)容3.1設計要求南昌市第三污水處理廠位于江西省高新技術產(chǎn)業(yè)開發(fā)區(qū)光伏產(chǎn)業(yè)園西北部, 緊靠下范排澇渠東北側的規(guī)劃預留用地內(nèi),規(guī)劃總占地約190畝,一期征地55畝。主要服務區(qū)域包含城東高校園區(qū)以及光伏產(chǎn)業(yè)園片區(qū),總規(guī)劃服務面積為36.6km2。其規(guī)劃總規(guī)模20萬3/d,期工程規(guī)模4萬m3/d。該市將建設成完備的各種市政設施。規(guī)劃人口,近期人,2010年發(fā)展為人,生活污水標準為 130升/ 人. 天,其總變化系數(shù)為 1.5 ,工業(yè)最大日污水量為 200
26、00mBODft荷低,使氧化溝具有對水溫、水質、水量的變動有較強的適應性, 污泥產(chǎn)率低,勿需進行硝化處理; 脫氮效果還能進一步提高; 電耗較小,運行費用低; 具有很好的除磷效果。其次,根據(jù)本項目水質特點:生活區(qū)污水和工業(yè)區(qū)污水通過各自的收集系 統(tǒng)輸送至污水廠,考慮到工業(yè)區(qū)污水量比例較大(約占50%),且該部分污水已經(jīng)過各企業(yè)的預處理和生物處理,容易降解的有機物已被除去,剩余的有機物 均較難降解,可生化性較差。/d 。設計進水水質主要參照南昌市及周邊地區(qū)同類型的污水廠的設計進 水水質,同時兼顧未來發(fā)展確定;進水水質為:BOD5=160mg/L, SS=200mg/L, COD=300mg,/L
27、TP=3mg/L, NH3-N=25mg/L TN=35mg/L要求經(jīng)過處理后水質達到國家城鎮(zhèn)污水處理廠污染物 排放標準GB189182002中一級標準的B標準(BODK 20mg/L, SSc 20mg/L, CO険 60mg/L, TP< 1mg/L, NH-N< 8mg/L TN< 20mg/L。3.2 工藝的比較及選擇 南昌市青山湖區(qū)污水的排放量比較小,屬于小型水廠,而且污水的處理對脫 氮除磷的要求比較高經(jīng)過分析本設計可選擇的工藝流程,有兩種:1 、氧化溝處理工藝。2、SBR法處理工藝。兩種工藝比較:氧化溝除了具有 SBR的效果外,還具有如下特點:1。具有獨特的水利流動特點,有利于活性污泥的生物凝聚作用,而且可以 將其工作區(qū)分為富氧區(qū),缺氧區(qū),用以進行硝化和反硝化作用,取得脫氮效果;針對以上特點,如果直接將工業(yè)區(qū)污水與生活區(qū)污水混合進行一級處理,會增大污水的處理難度,增加總體處理費用,因此需對工業(yè)區(qū)污水進行強化一 級處理,增強其可生化性。通過方案比較最終確定采用水解酸化工藝,將厭氧 發(fā)酵階段控制在水解與產(chǎn)酸階段,利用水解和產(chǎn)酸菌的反應,將污水中不
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