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2 摘 要 本设计是关于吉林某医院污水处理站的设计。根据毕业设计的原始资料及设计要求对出水水质的要求出水达到一级排放标准。 一级处理中 ,进厂原水首先进入中格栅 ,用以去除大块污染物 ,以免其对后续处理单元或工艺管线造成损害。本设计设置中格栅 ,中格栅后有污水提升泵提升污水进入调节池。然后进入水解酸化池 ,用以去除密度较大的无机砂粒 ,提高污泥有机组分的含率，提高可生化性。 以上的污水处理为物理处理阶段。本设计中，在二级生化处理部分采用传统活性污泥法工艺的变形 该工艺可以完成处理水质要 求。再在接触池消毒，达标排放。 剩余污泥先由重力作用进入集泥池再由污泥提升泵提升至重力浓缩池。以降低污泥的含水率，减小污泥体积。泥经浓缩后 ,含水率尚还大 ,体积仍很大。为了综合利用和最终处置 ,需对污泥进行干化和脱水处理。 关键词 医院污水处理 污泥浓缩 消毒 is of a to on of of to a or of in to of so as to of or 2 in go to a of of of in of of be in up to To of of is In to to i 目 录 前 言 . 1 第一部分 污水处理站设计说明书 . 2 1 概述 . 2 污水厂的设计规模 . 2 进出水水质 . 2 处理程度的计算 . 2 2 医院污水处理设计 . 3 污水处理站设计方案 . 3 设计方案比较选择 . 4 3 污水处理构筑物设计 . 13 处理构、建筑物的设计要求 . 13 中格栅和调节池 . 13 提升泵房 . 14 水解酸化池 . 15 . 15 接触消毒池 . 16 4 污泥处理构筑物的设计计算 . 18 集泥池 . 19 污泥泵房 . 19 污泥浓缩池 . 19 污泥脱水机 . 20 5 污水厂平面、高程布置 . 20 平面布置 . 20 管线布置 . 20 高程布置 . 21 处理站的选址、安全间距及防护隔离要 求 . 21 第二部分 污水处理站设计计算书 . 23 构筑物的计算 . 23 格栅 . 23 调节池 . 25 水解酸化池 . 26 . 29 接触消毒池 . 36 2 污泥处理系统 . 38 产泥量及污泥处理方式确定 . 38 污泥浓缩池 . 39 污泥脱水机房 . 41 3 污水泵站设计计算 . 42 设计数据 . 42 水泵的选择 . 42 泵站的平面布置 . 43 泵座基础设计 . 46 房高度确定 . 46 4 污水高程设计计算 （见附录二） . 47 5 污泥高程设计计算 （见附录三） . 47 6 经济概预算 . 47 程投资估算 . 47 7 运行管理及自动控制系统 . 50 运行管理 . 50 监测分析 . 50 自动化控制 . 51 劳动保护 . 52 参考文献 . 53 致 谢 . 54 附录一 . 55 附录二 . 56 录三 . 57 1 前 言 目前我国已建设有相当数量的医院污水处理设施，对医院污水的污染控制起到了积极的作用。但与发达国家医院污水处理状况及世界卫生组织的要求相 比，我国医院污水处理水平整体较低，尤其 2003 年初具有高度传染性 “的爆发，对现有医院污水处理的工艺技术、装备和管理水平都提出了考验，使现有医院污水处理的不足表现得更为突出。 医院污水，尤其是传染病医院、结核病医院污水中，不同程度地含有多种病菌、病毒、寄生虫卵和一些有毒有害物质。这些病菌、病毒和寄生虫卵在环境中具有一定的抵抗力，有的在污水中存活时间较长，当人们食用或接触被病菌、病毒、寄生虫卵和有毒有害物质污染的水或蔬菜时，就会使人致病或引起传染病的暴发流行。通过流行病学调查和细菌学检验证明，国内历次 大规模传染病的暴发流行，都与饮用或接触被污染的水有关。例如 1987 年上海市发生甲型肝炎大面积暴发流行，系由于带有甲型肝炎病毒的粪船污染了毛蚶所致。近年来，世界上许多国家发生霍乱，暴发面积之广，死亡人数之多，为有史以来所罕见，并且发病多半在不发达国家的沿海地区，据报导，均因饮用水受到病人排泄物污染所致。 病菌、病毒或寄生虫卵能够介水传播的主要原因是污水中病原体的含量大，另一个是病原体对环境理化因素抵抗力强，在环境中的存活率比较高。如大肠杆菌在河水中能存活 21 183天，痢疾杆菌能在河水中存活 12 92 天，霍乱 弧菌在河水中能存活 92 天。病毒在对环境因素的抵抗力则更强，在污水中肝炎病毒能存活 70 天，脊髓灰质炎能存活 3 4个月，钩端螺旋体能存活 30 天。非典冠状病毒则仅能在污水中存活 3 4天。非典冠状病毒对环境的耐受力虽然不比肝炎病毒、痢疾杆菌更强，但由于其发病急、传播快、死亡率高，更加以找不出病源和传播途径、对应手段和治疗方法，因此，曾在精神上给人们很大的困扰。 综合以上情况来看，医院污水对人们的危害是严重的，中华人民共和国水污染防治法第二十八条规定：“排放含病原体的污水，必须经过消毒处理，符合国家排放标 准后，方准排放。”此外，国家环保总局、建设部等单位发布的有关规范都明确规定，医院污水必须进行消毒处理。 2 第一部分 污水处理站设计说明书 1 概述 污水厂的设计规模 该医院位于吉林长春市，医院污水主要来源于病房 质十分复杂，不但含有大量的病毒细菌寄生虫，而且还会有一些难降解的物质（药品洗涤剂等）若你经过处理直接排入河体将对周围环境造成严重污染，废水中有机物易于腐化，一经腐化就能发臭，使水体变黑，导致病原体的扩散和传播，危害人体健康，造成前门治病后门 传播疾病的不良后果。 污水厂的处理水量按最高日最高时流量 计算 ，污水厂的日处理量为 5000m3/d，其 小 时变化系数为 2。 进出水水质 水质 资料 原水水质祥见 表 1肠杆菌（个 /L） /l) /l) /l) /l) 1200 160 550 250 45 出水水质 污水经过处理后最终排放标准执行国家现行污水综合排放标准 一级排放标准，如下： 60 /l； 20 /l； 20 /l； 大肠杆菌 500个 /L； 15 /l。 由于进水不但含有 含有大量的 N，所以不仅要求去除 还应去除水中的 N，达到排放标准。 处理程度的计算 溶解性 去除率 活泩污泥处理系统处理水中的 是由残存的溶解性 非溶解性 者组成，而后者主要是以生物污泥的残屑为主体。活性污泥的净化功能，是去除溶解性 此从活性污泥的净化功能来考虑，应将非溶解性的 处理水的总 中减去。 去除率 %89%10 055 0 6055 0 3 去除率 %92%10 025 0 2025 0 总氮的去除率 出水标准中的总氮为 15，处理水中的总氮设计值取 45，总氮的去除率为： %67%10045 1545 为了加强对医院污水污物的控制和实施新的环境标准体系，国家已组织有关部门和人员编制医疗机构水污染物排放标准。 规定如下： 新标准对医院产生的污水、废气和污泥进行了全面控制，在强调对 含病原体污水的消毒效果的同时，兼顾生态环境安全。 在生物指标上，新标准对排入下水道与排入水体的医院污水提出不同要求。新标准严格区分医院性质，同时根据污水去向分为两个等级，并在原有标准基础上提出严格的控制各级指标。 新标准考虑了消毒效果和生态安全性问题，针对不同性质医院及污水去向对消毒时间和余氯 量均作了明确规定，严格了余氯标准的上限。 在理化指标方面，对排入地表水体的医院污水和传染病医院污水的 植物油、石油类、阴离子表面活性剂等指标都在原有标准基础上进行了严格的控制， 以增强污水处理系统的抗风险性。考虑氨氮也消耗消毒剂，对氨氮也提出了严格的要求。 2 医院 污水处理设计 污水处理站设计方案 医院污水的来源及危害 医院 各部门的功能、设施和人员组成情况不同，产生污水的主要部门和设施有：诊疗室、化验室、病房、洗衣房、 X 光照像洗印、动物房、同位素治疗诊断、手术室等排水；医院行政管理和医务人员排放的生活污水，食堂、单身宿舍、家属宿舍排水。不同部门科室产生的污水成分和水量各不相同，如重金属废水、含油废水、洗印废水、放射性废水等。而且不同性质医院产生的污水也有很 大不同。医院污水较一般生活污水排放情况复杂。 医院污水来源及成分复杂，含有病原性微生物、有毒、有害的物理化学污染物和放射性污染等，具有空间污染、急性传染和潜伏性传染等特征，不经有效处理会成为一条疫病扩散的重要途径和严重污染环境。 医院污水受到粪便、传染性细菌和病毒等病原性微生物污染，具有传染性，可以诱发疾病或造成伤害。 医院污水中含有酸、碱、悬浮固体、 害物质。 4 牙科治疗、洗印和化验等过程产生污水含有重金属、消毒剂、有机溶剂等，部分具有致癌、致 畸或致突变性，危害人体健康并对环境有长远影响。 同位素治疗和诊断产生放射性污水。放射性同位素在衰变过程中产生 放射性，在人体内积累而危害人体健康。 医院污水处理原则 全过程控制原则。对医院污水产生、处理、排放的全过程进行控制。 减量化原则。严格医院内部卫生安全管理体系，在污水和污物发生源处进行严格控制和分离，医院内生活污水与病区污水分别收集，即源头控制、清污分流。 严禁将医院的污水和污物随意弃置排入下水道。 就地处理原则。为防止医院污水输送过程 中的污染与危害，在医院必须就地处理。 分类指导原则。根据医院性质、规模、污水排放去向和地区差异对医院污水处理进行分类指导。 达标与风险控制相结合原则。全面考虑综合性医院和传染病医院污水达标排放的基本要求，同时加强风险控制意识，从工艺技术、工程建设和监督管理等方面提高应对突发性事件的能力。 （ 6） 生态安全原则。有效去除污水中有毒有害物质，减少处理过程中消毒副产物产生和控制出水中过高余氯，保护生态环境安全。 设计方案 比较 选择 一级处理工艺 常规一级处理的目的 主要是去除污水中的漂浮物和悬浮物（ 为后续处理创造条件。其主要设备和构筑物是 :格栅、沉砂池、沉淀池等。格栅可去除污水中较大的颗粒物质和漂浮固体物质。沉砂池可以去除 上的沙粒，沉淀池可去除污水中大部分悬浮物。一般通过一级处理可去除 60%悬浮物和 20% 医院污水一级处理和氯化消毒的典型工艺流程是：来自病区和其他含菌污水通过排水管道汇集到污水处理站，对于粪便污水应先通过化粪池沉淀消化处理，然后进入污水处理站。处理站设有格栅、调节池、计量池、提升泵和接触池。消毒剂通过与水泵联动或与虹吸水 混合后，进入接触池，在接触池内污水和消毒剂经过一定时间的接触后达到水质净化和消毒要求之后排放。化粪池或沉淀池 产生的沉淀污泥按规定进行定期消除和消毒处理，典型工艺流程可简单 示如图 25 消 毒 剂接 触 池沉 沙 池格 栅化 粪 池图 2院污水典型处理工艺 目前我国中小型医院大多采用这种一级处理后投加消毒剂的工艺，甚至不处理直接投加消毒剂。 二级处理工艺 二级处理主要是指生物处理。生物处理可以去除污水中溶解的和呈胶体状的有机污染物 。 其0%以上 ，出水的 0以下，同时还可以去除 酚、氰等有机污染物。常规的二级生物处理技术如活性污泥法不能去除水中的氮和磷。因此，国内外开发了生物脱氮除磷的改进二级处理技术或称三级技术。它与二级处理往往结合使用，有时是对常规生物处理设施进行改造，使之具有脱氮除磷的功能。采用的技术有 A/A/、氧化沟和生物膜法等。 传统活性污泥法 传统的活性污泥法由初次沉淀池、曝气池、二次沉淀池、供氧装置以及回流设备等组成，基本流程如图 8示。由初沉池流出的废水与从二沉池底部 流出的回流污泥混合后进入曝气池，并在曝气池充分曝气产生两个效果：活性污泥处于悬浮状态，使废水和活性污泥充分接触；保持曝气池好氧条件，保证好氧微生物的正常生长和繁殖。废水中的可溶性有机物在曝气池内被活性污泥吸附、吸收和氧化分解，使废水得到净化。 二次沉淀的作用有两个： 将 活性污泥与已被净化的水分离； 浓缩活性污泥，使其以较高的浓度回流到曝气池。 二沉池的污泥也可以部分回流至初沉池，以提高初沉效果。 活性污泥系统有效运行的基本条件是： 废 水中含有足够的可溶性易降解有机物，作为微生物生理活动必需的营养 物质；混合液含有足够的溶解氧； 活性污泥在池内呈悬浮状态，能够充分与废水相接触； 活性污泥连续回流、及时地排除剩余污泥，使混合液保持一定浓度的活性污泥；没有对微生物有毒害作用的物质进入。 传统活性污泥系统多采用矩形廓道式曝气池，污水和回流污泥从池首进入，混合液以活塞流 6 的流态逐渐向池尾流动，从池末端出水堰流出，进入二沉池，在二沉池中完成泥水分离后处理水排放，沉淀污泥回流到曝气池，进入下一个循环。 该方法是早期开始使用的一种比较成熟的运行方式，处理效果好，运行稳定， 除率可达 90%以 上，适用于对处理效果和稳定程度要求较高的污水，城市污水多采用这种运行方式。 传统活性污泥法存在的主要问题有： 曝气池首端污泥负荷高，耗氧速度快，为避免出现缺氧状况， 成曝气池容积大，占地面积多，基建费用高 耗氧速度沿池长逐渐降低，供氧速度恒定，造成池首供氧不足，池尾供氧过剩的状态，运行费用较高。 对水质和水量变化的适应性差，抗冲击负荷能力不强。 吸附再生法 这种运行方式的主要特征是将活性污泥降解有机物的两个过程 初期吸附和生物代谢分别在两个构筑物或一个构筑物的两段 中进行。 吸附再生法的主要特点如下： 污水与活性污泥在吸附池中的接触时间较短，只有 30 60附池容积较小，再生池接纳的是已排除了剩余污泥的回流污泥，污泥浓度较高，因此再生池容积也较小，吸附池与再生池容积之和小于传统活性污泥法的曝气池。 由于再生池中贮存了大量的活性污泥，当吸附池中活性污泥受到破坏时，可从再生池中得到补充，因此具有一定的抗冲击负荷能力。 适用于处理有机物以胶体和悬浮状态为主的污水，不适宜处理溶解性有机物含量较高的污水。 由于污水在吸附池中的停留时间较短，吸附再生法的处理效 果不如传统活性污泥法。 氧化沟 氧化沟 又名氧化渠，因其构筑物呈封闭的环形沟渠而得名。它是活性污泥法的一种变型。因为污水和活性污泥在曝气渠道中不断循环流动，因此有人称其为 “ 循环曝气池 ” 、 “ 无终端曝气池 ” 。 氧化沟 的水力停留时间长，有机负荷低，其本质上属于延时曝气系统。以下为一般 氧化沟 法的主要设计参数： 水力停留时间： 10 40 小时； 污泥龄：一般大于 20天； 有机负荷： 容积负荷： 活性污泥 浓度： 2000 6000mg/l； 沟内平均流速： s 7 与普通活性污泥相比，氧化沟具有以下特征： 氧化沟在流态上介于推流式和完全混合式之间，局部流态为推流式，整体处在完全混合状态，同时具有两种方式的某些特点。 水力停留时间和污泥龄较长，悬浮有机物和溶解有机物可同时得到较彻底的降解，产泥量少，剩余污泥已得到高度稳定，不需要设置初沉池，污泥不需要厌氧消化。 与二沉池合建为一体的氧化沟以及交替运行的氧化沟可以不设二沉池，处理流程更加简单。 因省去了初沉池和消化池，有 时还可以省去二沉池和污泥回流设施，污水处理厂总占地面积不仅没有增加，反而有所减少。 具有推流式流态特征，溶解氧沿池长方向形成浓度梯度，产生好氧、缺氧和厌氧条件，通过系统合理设计与控制可以取得很好的脱氮除磷效果。 污水在氧化沟中停留时间较长，一般为 24 48污水一个循环流动的时间只有 420个系统的流态呈完全混合式，具有抗冲击负荷能力强的特点。 由于存在于污泥中的有机质最终是在氧化沟中部分耗氧代谢去除的，故氧化沟工艺在节约能耗、降低运行费用方面不如传统方法。 是生物吸附降解法。 污泥负荷 d) ，泥负荷一般为 d ）， A、 级的污泥互不相混。 该工艺处理效果稳定，具有抗冲击负荷、 变化的能力， 该工艺还可以根据经济实力进行分期建设。如可先建 A 级，以削减污水中的大量有机物，达到优于一级处理效果，等条件成熟，再建 艺的优点： 对有机底物去除效率高。 系统运行稳定。主要表 现在：出水水质波动小，有极强的耐冲击负荷能力，有良好的污泥沉降性能。 有较好的脱 氮 除磷效果。 节能。运行费用低，耗电量低，可回收沼气能源。经试验证明， 0% 容易产生臭气，影响附近的环境卫生，这主要是由于 致产生硫化氢、大粪素等恶臭气体。 当对除磷脱 氮 要求很高时， 60%， 8 因为这样 氮 比偏低，不能有效的脱 氮 。 污泥产率高， 占整个处理系统污泥产量的 80%左右，且剩余污泥中的有机物含量高，这给污泥的最终稳定化处置带来了较大压力。 A/2/A/O 系统和 系统是由缺氧好氧或厌氧缺氧好氧生物处理组成的污水生物脱氮除磷处理工艺。 其特征是原水污水经提升泵站、格栅清除颗粒泥沙及杂物、经过电解槽、加入净水剂、经混合器混合到配水、进一级沉淀池净化沉淀，处理后的水经跌水池增加溶解氧、再加入净水剂混合 器到配水井，进二级沉淀池进行二次沉降净化处理，二次处理后的出水进入跌水池增加溶解氧，过砂滤池过滤进管道、消毒。本发明工艺简便，占地少，土建投资费用低，清除有机物彻底，净化效果好，对治理水体环境，节约水资源提供良好的基础 法的 优 点有： 法在去除有机碳污染物的同时，还能去除污水中的氮磷，与传统活性污泥法二级处理后再进行深度处理相比，不仅投资少、运行费用低，而且没有大量的化学污泥，具有良好的环境效益。 法厌氧、缺氧、好氧交替进行，有利于抑制丝状菌的膨胀，改善污泥沉降性能。 法工艺流程简单，总水力停留时间少于其他同样功能的工艺，节省基建投资。 法缺点是受泥龄、回流污泥中溶解氧和硝酸盐氮的限制，不可能同时取得脱氮和除磷都好的双重效果。 法的 缺点： 除磷效果难于再行提高，污泥增长有一定的限度，不易提高，特别是当 P/高时更是如此。 脱氮效果也难于进一步提高，内循环量一般以 2宜太高，否则增加运行费用。 对沉淀池要保持一定的浓度的溶解氧，减少停留时间，防止产生厌氧状态和污泥释放磷的现象出现，但溶解 浓度也不宜过高。以防止循环混合液对缺 反应器的干扰。 （ 6） 的特点 称序批式活性污泥系统。 是污水生化处理方法中的一种间歇运行的处理工艺。 流态上属完全混合，在有机物降解上，却是时间上的推流，有机物是随着时间的推移而被降解的，其基本操作流程由进水、反应、沉淀、出水和闲置等五个基本过程组成，从污水到闲置结束构成一个周期，在每个周期里上述过程都是在一个设有曝气或搅拌的反应器内依次进行的。 它具有以下特点： 工艺简单，占地面积小、设备少、节省投资。由于只有一个反应器，不 需二沉池、回流 9 污泥及其设备，一般情况不设调节池。 理想的推流过程使生化反应推力大、处理效率高。 运行方式灵活，由于反应在同一个反应器内进行，可以从时间上安排曝气、缺氧和厌氧等不同状态下工作，实现除磷脱氮的目的。 污泥活性高，沉降性能好。 耐冲击负荷，处理能力强。 以下一些优点： 工艺系统组成简单，不设二沉池，曝气池兼具二沉池的功能，无污泥回流设备； 耐冲击负荷，在一般情况下无需设置调节池； 反应推动力大，易于得到优 于连续流系统的出水水质； 运行操作灵活，通过适当调节各单元操作的状态可达到脱氮除磷的效果； 污泥沉淀性能好， 有效地防止丝状菌膨胀； 该工艺的各操作阶段及各项运行指标可通过计算机加以控制，便于自控运行，易于维护管理。 工作机理 ： 生化处理过程 污水分批注入反应池，然后按顺序进行反应、沉淀，处理水（上清液）分批排出，完成一个处理过程。 进水初期，由于没有向系统供气，混合液中游离氧和残留在池内的游离氧首先被消耗，系统由缺氧状态转为厌氧状态。曝气初期，系统供氧不足，加之在静 沉、排水、闲置阶段并未供氧，系统处于缺氧阶段。在曝气反应阶段，大量的氧气注入反应池（维持溶解氧在 2 4l 之间），系统处于好氧阶段。 以上三个阶段间歇交替运行，按时间编程自动控制的周期循环往复，始终保持污泥的活性，充分利用活性污泥对有机物质高效吸附、降解等特点，确保处理后的水质达到最佳效果。 生化处理机理 化反应过程经历厌氧和好氧阶段， 应池在非稳定条件下运行，池内生物相复杂，微生物种类繁多，有机物去除率很高。特别是在运行初期，反应池内氧浓度低，一些兼氧性细菌通过厌氧消化和不 完全氧化，使污水中部分难以降解的物质转化为易降解物质。 有较好的脱氮功能。进水初期，池内残留的游离氧首先消耗，反硝化菌以污水中的有机碳作为供体，把池内残留的 N 还原成氮气或供自身合成反应需要的有机氮。另一方面，由于进水期活性污泥对高浓度基质的吸附，并以聚物形式贮存起来，当反应液中有机物质去除达到部分硝化后，减少或停止向系统供氧，絮凝体形成菌胶团则可将进水期吸附贮存的碳源释放出来，使兼性反硝化菌进行反硝化脱氮。在 沉、排水期间，微生物处于内源呼吸状态，反 10 硝化菌以内源碳作为供体 进行反硝化脱氮。 生物除磷的反应过程同样是在厌氧、好氧条件下进行的，积磷菌处于厌氧状态，将好氧阶段积聚的磷，一部分转化为细菌自身的合成能量，一部分在产酸菌的作用下转化为磷酸盐。在好氧阶段，积磷菌大量的吸收污水的磷，使污水中的磷转化到污泥中，通过排泥达到除磷的目的。 工艺设计方法 ： 使污水处理的单元操作以时间的形式连续地进行处理的方法。 工序组成有： 进水 曝气 沉淀 排水 理想的推流过程使生化反应推动力增大，效率提 高，池内厌氧、好氧处于交替状态，净化效果好。 运行效果稳定，污水在理想的静止状态下沉淀，需要时间短、效率高，出水水质好。 耐冲击负荷，池内有滞留的处理水，对污水有稀释、缓冲作用，有效抵抗水量和有机污物的冲击。 工艺过程中的各工序可根据水质、水量进行调整，运行灵活。 处理设备少，构造简单，便于操作和维护管理。 反应池内存在 效控制活性污泥膨胀。 于废水处理厂的扩 建和改造。 脱氮除磷，适当控制运行方式，实现好氧、缺氧、厌氧状态交替，具有良好的脱氮除磷效果。 工艺流程简单、造价低。主体设备只有一个序批式间歇反应器，无二沉池、污泥回流系统，调节池、初沉池也可省略，布置紧凑、占地面积省。 传统 连续进水时，对于单一 对于多个 进水和排水的阀门自动切换频繁。 无法达到大型污水处理项目之连续进水、出水的要求。 设备的闲置率较高。 污水提升水头损失较 大。 如果需要后处理，则需要较大容积的调节池。 （ 6） 工艺概述 ： 艺是循环活性污泥技术（ 一种型式。 11 其主要原理是：把序批式活性污泥法（ 反应池沿长度方向分为两部分，前部为预反应区，后部为主反应区。在预反应区内，微生物能通过酶的快速转移机理迅速吸附污水中大部分可溶性有机物，经历一个高负荷的基质快速积累过程，对进水水质、水量、 有效防止污 泥膨胀；随后在主反应区经历一个较低负荷的基质降解过程，完成对污水中有机物质的降解。 能够减轻二沉淀池的负荷，有利于提高二沉池固液分离效果 进水曝气阶段 时池内的回流污泥泵连续不断的向预反应区回流污泥。此时有机污染物被微生物氧化分解，同时污水中的氨氮通过微生物的硝化作用转
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