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本科生学位论文 选选 题题 报报 告告 论论文文题题 目:目: 城市垃圾压缩站废水处理工艺的研究城市垃圾压缩站废水处理工艺的研究 本本 科科 生:生: 导师及职称:导师及职称: 学学科科专专业业 : 学学 号号: 年年 级级: 学学 院院: 一、一、 立题依据立题依据 课题来源、课题研究目的、意义课题来源、课题研究目的、意义 1.1 课题来源课题来源 自拟课题。 1.2 课题研课题研究的目的、意义究的目的、意义 由于城市人口的不断扩张,产生的城市生活垃圾也越来越多,大量城市垃圾压 缩站的建设在改善环境的同时,对水环境也造成了严重的污染。据调查,大概每吨 城市生活垃圾可以产生2735kg的压缩液,对中转站和压缩站所在地都造成了较大的 污染。城市生活垃圾压缩站、中转站产生的压缩液具有污染物浓度高的特点,压缩 液的CODcr是普通生活污水CODcr的70230倍。另据调查城市生活垃圾压缩站压缩液 约16吨天、中转站压缩液约28吨天。压缩液具有量小,污染物浓度高,污染 物总量常大的特点。 由于城市生活垃圾压缩站、中转站点多面广,水量少,处理规模小的缘故, 因此目前国内关于城市生活垃圾压缩液的处理技术很少有报道,缺乏相匹配的处 理技术。因此,开发有自主知识产权的城市生活垃圾压缩液的处理技术,并应用 于实际的控制工程中是非常有必要且具有较高的应用价值。 目前国内关于城市生活垃圾压缩液的处理技术尚未见报道,相关的研究均集中 在垃圾填埋场的渗滤液研究之中,因为压缩液性质与初期垃圾渗滤液相似,因此本 文查阅了国内外垃圾渗滤液处理技术以及研究现状。 垃圾渗滤液的特点: 污染物种类繁多,成分复杂研究显示,渗滤液中含有70多种有机物和各种重 金属元素。渗滤液中含量较多的有烃类及其衍生物、酸酯类、醇酚类、酮醛类和酰 胺类等物质。 水质水量变化大渗滤液的水质水量会随着外界水文地质、降雨量、堆积高度 及方式、填埋规模、填埋工艺、填埋时间、垃圾本身成分的变化而变化,随机性很 大。 COD和BOD5浓度高在新的垃圾填埋场里,挥发性酸的存在可能会提高COD和 BOD,浓度,COD最高可达80 gL,BOD,最高可达35 gL。填埋时间小于5年时, 所产生的渗滤液pH值较低,COD和BOD,浓度较高,且BOD,COD的值较高,一般为 0507,表现出良好的可生化性,同时各类重金属离子的浓度也较高。当填埋 3 时间在5年以上时,所产生的渗滤液接近中性,COD和BOD,浓度较低,BOD5COD的 值降到0102,NH,一N浓度较高,重金属离子浓度则开始下降。 金属含量高垃圾渗滤液中含有10多种金属离子,其中铁、铅、锌和钙的浓度 可分别高达2050,12.3,130和4 300 mgL。 营养比例失调,氨氮含量高由于垃圾渗滤液的影响因素很多,其可生化性和 CN值存在差异。在不同场龄填埋场产生的垃圾渗滤液中,CN值的失调和 BODCOD值的较大变化常给生化处理带来一定难度。随着填埋场年限的增加,垃圾 渗滤液中的氨氮浓度相应增加,最后浓度可高达10 gL。 城市垃圾填埋场渗滤液是一种成分复杂的高浓度有机废水,若不加处理而直接 排入环境,会造成严重的环境污染。所以对其处理工艺的研究是是非常有意义的。 本文的研究目的是对城市生活垃圾压缩液处理技术进行研究,重点研究城市 生活垃圾压缩液的物化法预处理及其CODc,降解规律,寻求更为完善的城市生活垃 圾压缩液处理技术,控箭城市生活垃圾压缩液对水环境的污染保护城市地表水、 地下水水体。 1.3 处理技术处理技术 目前国内外垃圾渗滤液的处理方案有以下几种:与城市污水合并处理(场外 处理),循环喷洒处理即回灌处理(场内处理),以及建立独立的场内完全处理。目前 采用的渗滤液处理方法主要有生物处理法和物化处理法。生物处理法包括好氧处理 (如曝气塘、活性污泥法、生物转盘和滴滤池等)。厌氧处理(如向上流厌 氧污泥床UASB、厌氧折流板反应器ABR、厌氧塘等)和厌氧好氧(AO)混合处理。 物化处理主要有化学混凝沉淀、活性炭吸附、膜渗析、Fenton法、湿式氧化和光化 学氧化等。 二、文献综述二、文献综述(综述中引用的文献应按文中标注出现的顺序附后) 本课题研究现状及发展本课题研究现状及发展 2.12.1生物处理法 2.1.1好氧生物处理法 好氧生物处理包括活性污泥法、曝气氧化塘、生物转盘和滴滤池等。好氧处 理可有效地降低BOD5、CODcr和氨氮,还可以去除铁、锰等金属。 赵玲严兴等1为了进一步处理垃圾渗滤液,试验采用污泥活性炭强化序批式间 歇反应器(SBR)法进行处理,通过对比普通SBR法试验,得出投加污泥活性炭强化SBR 法处理垃圾渗滤液的效果要远远高于普通SBR法。当污泥活性炭的投加量为 12g/L,容积负荷为05一15 kg BOD,(m3d)时,进水1 h,曝气10 h,沉 淀I5 h,闲置15 h,处理效果最好,COD的去除率达到了85,NH3一N的去除率 达到了90。但是实际运行的活性污泥法处理渗滤液未见有成功的报道。 孙志民,陈建伟等2为此考察了在SBBR反应器中,运用共代谢原理对采用 UASBSBR混凝氧化处理后的出水进行强化处理,达到国家排放标准的技术可行性, 通过大量试验对反应参数进行了优化。试验结果显示:采用这种新型工艺后,SBBR 反应器内的生物量和微生物种类均得到了较大幅度的增加,传质条件也得到了明显 改善;进水的CODcr为150250 mgL,出水的,CODcr60, 出水水质达到了生活垃圾填埋污染控制标准的二级标准 。 张智,杨洋等3究了温度对两段式生物接触氧化法处理垃圾渗滤液效果的影响, 结果表明:在低温条件下,二阶接触氧化单元对COD、NH,一N的平均去除率分别为 34、26,都比常温下的低,一定范围内随温度降低而提高。 矿化垃圾细科中含有经渗滤液长期驯化获得的优势微乍物,是很好的渗滤液处 理乍物介质。陶正望,夏立江等4在北京阿苏卫垃圾填埋场室外进行了矿化垃圾生 物反应床处理渗滤液的研究-结果表明: 二级矿化垃圾乍物反应床对垃圾渗滤液具 有良好且稳定的处弹效果,并对渗滤液污染物浓度的变化具有较好的适应能力。 2.1.2厌氧生物处理法 岳秀萍等5在中温 3035C 条件下,厌氧序批式反应器对垃圾渗滤液进行厌氧 预处理,结果表明:较高的进水 COD 和 OLR 条件下,反应器有着更好的处理效果。 高艳娇赵丽红等6采崩厌氧复合床生物接触氧化反应器(UBFBCOR)处理垃 5 圾渗滤液。试验结果表明,经 60 d 微生物培养。UBFBCOR 顺利完成启动;通过 变负荷试验确定 UBFBCOR 的 COD 容积负荷最大为 954 kg(m3d); UBFBC()R 稳定运行后期,COD 总去除率平均为 878,POD5 总去除率平均 为 935,NH3 一 N 总去除率平均为 724。去除效果较好;UBFBCOR 的 pH 大致保持在弱碱性能够满足微生物生长需要。因此试验过程中不需调节 pH。 周少奇张鸿郭7采用有效容积为 45L 的 UASB 生物反应器,对广东某垃圾填 埋场的垃圾渗滤液配水进行厌氧氨氧化及反硝化结果表明:在有机环境下, UASB 反应器中可以实现厌氧氨氧化与反硝化的协同作用;在厌氧氨氧化活性稳定 阶段(120 天开始),氨氮和亚硝氮的平均去除率分别高达 9479和 9817;试 验过程中,CODcr 最高去除率可达 5168,平均去除率为 235l,相应的平均 容积去除负荷为 8453 me,(Ld) 王庆伟8用 UBF 厌氧反应器处理高浓度垃圾渗滤液,加入阳离子 PAM 和颗粒活 性炭可加快颗粒污泥的生成,能大大缩短启动周期和提高有机物去除率,耐冲击性 负荷强 2.1.3 厌氧好氧混合处理 鸟颖慧, 卢嘉锡,等9根据某市城市生活垃圾填埋场垃圾渗滤液的实际情况, 扩建工程采用 UASB 一吹脱一两级 AO 生化一硅藻土工艺处理生活垃圾填埋场垃 圾渗滤液对处理工艺流程各阶段的设计参数进行较详细的描述运行结果表明, 该工艺处理效果良好,对滤液中高浓度 CODcr、BOD, 、NH3-N 均有较好的处理效 果平均去除率分别达到 99,99,90及 975,能够达到生活垃圾填埋污 染控制标准(GBl68891997)的二级标准 华佳,张林生等10以成都市某生活垃圾填埋场渗滤液为研究对象,采用 UASB 反应器对其进行处理由于渗滤液中的 SO2 一被硫酸盐还原菌(SRB)转化成 H2S 会 造成污染并对厌氧反应中的产甲烷菌(MPB)产生抑制作用,因此添加 FeCl3 溶液对 H2S 进行去除实验结果表明,该工艺运行效果良好随着进水负荷(OLR)的增加, COD 去除率逐渐增加而硫酸盐去除率则缓慢下降,当 OLR 高于 7 kgCOD(In3d) 时,二者趋于稳定当系统达到设计负荷 9 kgCOD(md)时,COD 和硫酸盐的 去除率分别稳定在 79和 9l,SRB 所去除的 COD(COD 啪)也由启动初期的 89下降到 40添加 FeCl3 后,COD 去除率上升并稳定在 8,而硫酸盐的 去除率和 CODsRB 则分别进一步降为 89和 189质量平衡显示,FeCI,去除 了近 82的硫,并且当 FeCI,用量达到 16 gL 时,产气中的 H:s 被完全去 除因此,FeCI,用于去除 UASB 处理垃圾渗滤液过程中产生的 H,s 是切实可行 的 刘海涛,李天增等11采用 UBF(厌氧复合床反应器)一 AOMBR(缺氧,好氧膜生 物反应器)工艺处理垃圾渗滤液,考察该工艺组合的可行性并作为该领域工程应用的 参考。试验结果表明:当进水渗滤液 COD 浓度 10 000 mgL 左右,Nil,“N 浓度 2 000 mgL 左右时,出水 COD 浓度为 1 000 mgL,出水 NH4 一 N 浓度为 50 100 mgL,COD 总去除率90。pH、碱度、回流比是影响系统稳定运行的重要 因素 熊小京,冯结文12采用厌氧生物滤池(BF)与好氧膜生物反应器(MBR)组合工艺, 以实际垃圾渗滤液为处理对象,在连续进水条件下,考察该工艺在处理垃圾渗滤液 时,进水稀释倍率、厌氧好氧(AO)回流比和 CN 比值对其硝化与反硝化特性的 影响结果表明,在处理稀释 10 倍的渗滤液时,氨氮和总氮的平均去除率分别稳定 在 90 和 65附近,回流比和 CN 比值对好氧的硝化与厌氧反硝化反应的影响很小;在 处理稀释 5 倍的渗滤液时,提高 CN 比值能使厌氧反硝化能力增强,有效地消除亚 硝氮的积累渗滤液中有较高的浓度的氨氮与有机物负荷,容易对硝酸化菌产生抑 制作用,使膜出水的亚硝氮积累明显,氨氮和总氮平均去除率分别稳定在 6978和 4650 金永祥,陶丽娟等13用复合式缺氧好氧法处理晚期垃圾渗滤液并对实现短程 醐艺的影响因素进行了探讨。结果表明,高pH是实现稳定亚硝化的主要因素。当DO 的质量浓度为28mg/L温度30左右时,NH3-N去除率达到99,亚硝化率达到 95。出水NH4-N的质量浓度小于20mgL-l,达到了GBl6889-2008要求。由于在曝 气池内投加的生物载体形成了缺氧名挽环境,为同时硝化、瓦硝化作用提供了有利 的条件,强化了脱氮效果。回流比为2时,TN平均去除率为736,其中SND脱氮率 为91。 乔文燕, 李 军等14针对工艺处理晚期垃圾渗滤液的过程中因碳源不 足而脱氮效果不佳的问题,在传统工艺的曝气池中加入生物载体而构成复合 式工艺,通过创造缺氧微环境来实现同步硝化反硝化() ,从而达到强 化脱氮的目的。考察了温度、溶解氧、对亚硝酸盐积累的影响,以及对 去除总氮的贡献率。结果表明,复合式工艺对晚期垃圾渗滤液的处理效果良 好,对氨氮的去除率99,出水氨氮20,达到了二级排放标准。当回 13 流比为2时,对的平均去除率为72。生物载体的加入,在曝气池内创造了缺氧 微环境,为进行提供了有利条件,提高了对总氮的去除效果。亚硝化率稳定 在95以上,和温度对亚硝化率的影响很小,高值是实现亚硝酸盐积累的 决定性因素。 2.22.2 物化处理法 2.2.1 化学混凝法 混凝法是化学沉淀法中最重要的一种方法,常用的混凝剂有硫酸铝、氯化铁 和聚合氯化铝等,许多研究者都对此进行了深入的研究。 李志伟, 孙力平,等15过投加混凝剂聚合氯化铝(PAC)和助凝剂聚丙烯酰胺 (PAM)对垃圾渗滤液进行混凝沉淀处理,根据单因素和正交试验确定其最佳工艺条件。 结果表明,混凝的最佳条件:PAC投加量为750 mgL。PAM投加量为15 mgL、快速 (150 rmin)搅拌l min、中速(45 rmin)搅拌6min、慢速(35 rmin)搅拌7 min、在快速混合之后投加助凝荆。在该处理条件下,系统对垃圾渗滤液中COD和浊 度的去除率达到最大。分别为2745和6580。 池明霞, 陈国飚,等16以氯化铝、双氰胺、甲醛等为原料制备出一种有机无机复 合型絮凝剂(OICF),并用于福州市红庙岭卫生填埋场垃圾渗滤液的预处理试验,系 统考察了其对渗滤液进行处理时的最优条件。试验发现,OICF 对渗滤液原水、厌氧 池出水和二沉池出水有很强的絮凝和脱色效果,废水的 COD 去除率可分别达到 81O、3486和躺74以上,色度去除率均可达到 50以上。对比试验结 果表明。OICF 处理垃圾渗滤液的絮凝综合性能明显优于聚合氯化铝(PAC)。 李丹丹 L,郑怀礼等17 研究了用絮凝法去除垃圾渗滤液中污染物及其对垃圾渗 滤液毒性的影响试验结果表明,浓度为 12mmolL、pH 值为 8 的硫酸铁对 NI- 13-N 的去除率达到 613;pH 值为 8 的聚合硫酸铁和 pH 值为 747 的聚硅硫酸 铁也能有效去除垃圾渗滤液中的有机污染物和重金属。毒性试验显示,pH 值为 8 的 硫酸铁对甘蓝种子萌发的影响最小,与自来水相比没有显著差异,有效地降低了垃 圾渗滤液的毒性 朱启红18 针对水泥较强的混凝特性,探讨了水泥处理垃圾渗滤液的可行性。 试验结果表明,水泥对垃圾渗滤液的浊度、六价铬、铜离子和 COD 均有较好的去 除效果。在最佳条件下,水泥对垃圾渗滤液中浊度的去除率达 9r75。六价铬去 除率达 722,铜离子去除率达 790,COD 去除率达 81-6。吸附法在废水 处理中,常用的吸附剂有活性炭、沸石、粉煤灰及城市生活垃圾焚烧炉底渣等,其 中活性炭最为常用。在渗滤液的处理中,主要用于去除水中难降解的有机物(酚、苯、 胺类化合物等),金属离子(汞、铅、铬)和色度。 李尉卿,李舒等19研究了赤泥对垃圾渗滤液中污染物的吸附性能,探讨了赤泥 的物理化学性能和吸附杌理。利用赤泥的吸附性能和絮凝性能可脱去渗滤液中的 COD、氨氮和色度,COD 去除率为 30,氨氮的去除率为 20,色度去除率为 40。并可有效地去除重金属。利用了赤泥中的剩余碱,将其直接用于垃圾渗滤液 的化学脱氨。赤泥对垃圾渗滤波中 COD、NH4 一 N 和色度去除率随浸泡时间的增加而 增加。 赵玲 严兴等20了进一步处理垃圾渗滤液,试验采用污泥活性炭强化序批式间 歇反应器(SBR)法进行处理,通过对比普通 SBR 法试验,得出投加污泥活性炭强化 SBR 法处理垃圾渗滤液的效果要远远高于普通 SBR 法。当污泥活性炭的投加量为 12/L,容积负荷为 05 一 15 kg BOD,(m3d)时,进水 1 h,曝气 10 h, 沉淀 I5 h,闲置 15 h,处理效果最好,COD 的去除率达到了 85,NH,一 N 的 去除率达到了 90。 李鸿江,赵由才,张文海21以矿化垃圾反应床生物出水为研究对象,探讨了不 同吸附树脂对 COD 的去除效果研究结果表明,在矿化垃圾反应床出水 COD 浓度为 23677 mdL 的条件下,四种吸附树脂包括 AG 咄但 1,xAD-8,XAD-4 和 NDA-150 对 COD 的去除率分别为 298、255、552、和 69O吸附效果最好的 NDA-150 树脂,在 20 h 可使尾水 OOD 浓度小于 100 mgL不同温度对 NDA 一 150 树脂的吸附性能影响不大树脂吸附符合拟二级反应,主要是扩散传质过程 2.2.2 膜渗析法 膜分离技术处理垃圾渗滤液在国外已经成熟运用,国内近年来也已经开始应用。 张爽,舒波等22分别从反渗透、纳虑和膜生物反应器工艺方面阐述了国内外膜分离 技术在垃圾渗滤液处理中的研究与应用,分析了膜分离技术的特点和优势,提出它 在未来城市垃圾渗沥液处理中的发展趋势。 刘研萍,卢丽超等23在研究中发现渗透技术处理工程的运行效能高且稳定, COD,TOC 和电导率去除率均在 99k2 上,NH3-N 去除率达 98,C 矿、B 矿,M 矿 截留率均在 999以上,未检出 SS出水经 GC-MS 分析,共检测出主要有机污染 物 25 种,可信度在 60以上的有 14 种,大多为烷烃和羧酸类争酮类物质,出水水 5 质安全 2.2.3Fenton 法 Fenton 试剂法由于它费用低廉、操作简便而受到人们的重视。Fenton 试剂处 理垃圾渗滤液的过程通常由 4 个步骤组成:pH 调节、氧化反应、中和凝絮、沉淀。 可降低 COD 的主要过程为 Fenton 凝絮和 Fenton 氧化两步。 郭劲松, 陈鹏等24采用 Fenton 试剂处理垃圾渗滤液,在最佳试验条件下,考 察了 Fenton 试剂对渗滤液中不同表观分子质量和不同种类有机物的去除效果。结果 表明,Fenton 试剂对表观分子质量2ku 的 COD 和表观分子质量4 ku 的去除效果较 好,去除率分别大于 60和 80。Fenton 试剂对富里酸(FA)的去除率为 85,对 腐殖酸(HA)的去除率为 684,对亲水性有机物(HyI)的去除率为 365。 金云霄,温韵25Fenton 试剂采用 FeS047H20 固体与 H:02(30)溶液配 制研究结果表明:在 pH=30、Fenton 试剂中 H:O 与 Fe2+的摩尔比为 10:1、H:O 的投加量为 025 molL、反应时间为 15 h 时,垃圾渗滤液的 COD,去除率最高,可达 647,可生化性大大改善 王喜全,胡筱敏等26采用 Fenton 法氧化处理中年垃圾渗滤液出水,影响双氧水 利用率及 COD 去除率的因素,包话初始 pH,HOFe2+,双氧水投加量、催化剂类型 及反应时间等进行了研究。结果表明:Fenton 法氧化处理中年垃圾渗滤液生化出水 的最镘条件是:初始 pH 值为 7,H202Fe2+比率为 4;1,双氧水的经济投加量为 005 molI, ,反应时间为 35 h。此时,混舍催化剂可提高双氧水反应速率, 双氧水利用率为 153。9,COD 去除率可迭 805, 2.2.4 铁炭微电解法 郭鹏,黄理辉,等27采用铁碳微电解H20:法对晚期垃圾渗滤液进行预处理, 研究了铁炭与 H202 最佳组合参数以及处理效果。结果表明,当 pH 为 4,铁炭质量 比为 3:1,水力停留时间(HRT)为 1 h 时,垃圾渗滤液 COD 去除率达到 40;对出 水投加 l mL-L-I 的 H202(30),常温下反应 20min,原水 COD 的去除率大于 70,色度去除率为 90以上,出水的可生化性由 023 增加到 O68并通过对 微电解反应后铁屑表面特征分析,研究了造成反应效率下降的原因。 物化法还包括电解氧化法等,在物化法当中,也有人采用多种物化法相结合来 处理垃圾渗滤液,如活性炭联合H202催化氧化处理法,Fenton试剂联合化学沉淀法 联合处理法,混凝联合臭氧氧化联合处理法、超声气浮联合SBR工艺处理法等等。 2.32.3土地处理法 渗滤液的土地处理包括慢速渗滤(SR)、快速渗滤、表面漫流(0F)、湿地(WL)、 地下渗滤(SI)及人工快滤(AIu)等多种处理系统。目前用于渗滤液处理的土地法主要 是回灌法和人工湿地法。渗滤液填埋场回灌处理即将不经过任何预处理的垃圾填埋 场产生的渗滤液用泵直接回灌、喷散到填埋场,利用填埋堆层中的垃圾层及覆盖土 层的净化作用来处理填埋场渗滤液的方法。因回灌法能较好地适应渗滤液水质水量 的变化,具有投资少、运行费用低等优点,所以值得推广应用。人工湿地因其操作 简单、投资省等优点,是近几年出现的一种新的土地处理工艺。 由于渗滤液的COD、氨氮、难降解有机物含量均很高,水质和水量的变化大, 且毒性较大,对后续的生物法有较大抑制作用。物化处理不受水质水量变动的影 响,出水水质比较稳定,对生物法难以处理的重金属离子和难降解的有机物有较 好的去除效果。因此,物化法多用于渗滤液的预处理与深度处理。目前对渗滤液 的处理的主体工艺大多采用厌氧+好氧法处理。由于各地方的渗滤液特点相差较 大,国内尚无普遍适用的处理垃圾渗滤液的工艺。因此,物化法多用于渗滤液的 预处理与深度处理,生物法多用于主体工艺。从调查资料的情况来看,目前渗滤液 的处理无成熟工艺或成熟理论可以参考。同样在选择城市生活垃圾压缩液处理工艺 时,必须详细测定压缩液的各种成分并分析其特点。 参考文献:参考文献: 1赵玲,严兴尹,平河等.污泥活性炭强化SBR法处理垃圾渗滤液的实验研究J. 环 境工程学报 2009.12 2孙志民,陈建伟,隋军等.序批式生物膜反应器深度处理垃圾渗滤液J. 给水排水 增刊 2009 3张智,杨洋,卫永法等.温度对两段生物接触法处理垃圾渗滤液的影响J. 中国给 水排水 2008.4 4陶正望,夏立江,王进安.矿化垃圾生物反应床处理垃圾渗滤液的效果J. 农业工 程学报 2009.1 5岳秀萍,龚真强.厌氧序批式反应器(ASBR)预处理垃圾滢滤液J.环境工程2006.4 6高艳娇,赵丽红,李慧婷等. 厌氧复合床生物接触氧化反应器处理垃圾渗滤液J. 5 环境污染与防治 2009.6 7周少奇,张鸿郭.垃圾渗滤液厌氧氨氧化与反硝化的协同作用J.华南理工大学学报 (自然科学版) 2008.3 8王庆伟.UBF用于垃圾渗滤液处理的研究J.河南科学 2009.8 9鸟颖慧,卢嘉锡,孙友勋.UASB一两级AO生化一硅藻土工艺处理生活垃圾填埋场 垃圾渗滤液J.曲阜师范大学学报2009年7月 10Hua Jial Zhang ,Linshen,PaIl Yanli. H2 S remoVal in landfill leachate treatment using UASB reactor J. Joumal of Southeast Univcrsiy(English Edition) Mar 2010 11刘海涛,李天增,王成丽等.UBFAOMBR处理垃圾渗滤液中试J.环境工程 2009.6 12熊小京,冯结

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