CN117945541A - 一种生活垃圾渗滤液的好氧曝气处理系统 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及污水处理技术领域,具体涉及一种生活垃圾渗滤液的好氧曝气处理系统。该系统包括:数据采集模块,采集生活垃圾渗滤液处理池中各监测点在每个时刻的电导率和COD浓度;生活垃圾渗滤液数据处理模块,根据COD浓度获取生活垃圾渗滤液的污染降解指数;根据电导率和COD浓度获得氧气催化降解系数,结合污染降解指数获得好氧曝气催化指数;根据电导率与污染降解指数获得垃圾渗滤迫切因子;根据垃圾渗滤迫切因子以及好氧曝气催化指数获得增氧系数;好氧曝气处理模块,根据增氧系数计算生活垃圾渗滤液在好氧曝气处理过程的最佳溶解氧浓度。本发明提高了好氧曝气处理过程的氧气控制精度,实现了生活垃圾渗滤液的好氧曝气处理。
Description
技术领域
本发明涉及污水处理技术领域,具体涉及一种生活垃圾渗滤液的好氧曝气处理系统。
背景技术
随着社会经济水平的发展,人们的生活水平日益提高,生活垃圾的增长非常迅速,垃圾的排放量迅速增加,而这些生活垃圾往往需要运到垃圾中转站进行预处理,使垃圾和生活垃圾渗滤液分离开,再通过废水处理装置对生活垃圾渗滤液进行处理。
生活垃圾渗滤液中含有大量的有机物质,如蛋白质、碳水化合物和脂肪等,这些有机物质会造成严重的土壤污染和空气污染,并直接导致垃圾填埋场周边生态环境的恶化。好氧曝气处理通过在水中提供足够的氧气,使水体中的微生物处于好氧条件下,利用氧气进行代谢作用,将有机物质转化为无机物质、水和二氧化碳,从而降解有机污染物。
在好氧曝气处理过程中,维持适当的氧气浓度对于微生物的正常代谢和降解有着重要的影响。但是,过高或过低的氧气浓度都可能导致微生物活性的下降或产生不良反应,因此,如何准确地控制和调节好氧曝气处理系统中的氧气浓度是一个挑战。
发明内容
为了解决上述技术问题,本发明的目的在于提供一种生活垃圾渗滤液的好氧曝气处理系统,所采用的技术方案具体如下:
本发明提出了一种生活垃圾渗滤液的好氧曝气处理系统,所述系统包括:
数据采集模块,采集生活垃圾渗滤液处理池中各监测点在每个时刻的电导率和COD浓度;
生活垃圾渗滤液数据处理模块,根据各监测点在所有时刻的COD浓度获取生活垃圾渗滤液的污染降解指数;根据监测点在所有时刻的电导率和COD浓度获得监测点的氧气催化降解系数;根据所有监测点的氧气催化降解系数以及污染降解指数获得生活垃圾渗滤液的好氧曝气催化指数;根据监测点在所有时刻的电导率获得监测点的电导率衰减因子;根据监测点的电导率衰减因子与污染降解指数获得垃圾渗滤迫切因子;根据垃圾渗滤迫切因子获得氧气散播源头以及氧气散播阻滞点;根据氧气散播源头与氧气散播阻滞点之间的距离以及垃圾渗滤迫切因子获得氧气散播阻滞系数;根据所有监测点的垃圾渗滤迫切因子、氧气散播阻滞系数以及好氧曝气催化指数获得增氧系数;
好氧曝气处理模块,获取通入生活垃圾渗滤液处理池的氧气初始浓度;根据氧气初始浓度和增氧系数计算生活垃圾渗滤液在好氧曝气处理过程的最佳溶解氧浓度。
进一步,所述根据各监测点在所有时刻的COD浓度获取生活垃圾渗滤液的污染降解指数,包括:
对于各监测点,计算监测点在相邻时刻的COD浓度的差值绝对值,获取所述差值绝对值与预设时间间隔的比值;计算监测点的所有所述比值的和值;
将所有监测点的所述和值的均值作为生活垃圾渗滤液的污染降解指数。
进一步,所述根据监测点在所有时刻的电导率和COD浓度获得监测点的氧气催化降解系数,包括:
对于各监测点,将监测点在所有时刻的电导率按照时间顺序排列,得到氧气电导序列;将监测点在所有时刻的COD浓度按照时间顺序升序排列,得到污染降解序列;将氧气电导序列和污染降解序列之间的相关系数记为监测点的氧气催化降解系数。
进一步,所述根据所有监测点的氧气催化降解系数以及污染降解指数获得生活垃圾渗滤液的好氧曝气催化指数,包括:
计算所有监测点的氧气催化降解系数的均值,获取污染降解指数的归一化值,将所述均值与所述归一化值的乘积作为生活垃圾渗滤液的好氧曝气催化指数。
进一步,所述根据监测点在所有时刻的电导率获得监测点的电导率衰减因子,具体包括:
对于各监测点,计算监测点在相邻时刻的电导率的差值绝对值,获取监测点的所有所述差值绝对值的和值,将所述和值与监测点在最后一个时刻的电导率的比值作为监测点的电导率衰减因子。
进一步,所述根据监测点的电导率衰减因子与污染降解指数获得垃圾渗滤迫切因子,包括:
计算监测点的电导率衰减因子与污染降解指数的乘积,将所述乘积的归一化值作为监测点的垃圾渗滤迫切因子。
进一步,所述根据垃圾渗滤迫切因子获得氧气散播源头以及氧气散播阻滞点,包括:
将垃圾渗滤迫切因子的最小值记为最小阻滞因子,最小阻滞因子对应的监测点记为氧气散播源头;将垃圾渗滤迫切因子大于预设散播阈值的监测点记为氧气散播阻滞点。
进一步,所述根据氧气散播源头与氧气散播阻滞点之间的距离以及垃圾渗滤迫切因子获得氧气散播阻滞系数,包括:
对各氧气散播阻滞点,获取氧气散播源头与氧气散播阻滞点之间的欧氏距离,计算氧气散播阻滞点的垃圾渗滤迫切因子与最小阻滞因子的差值,获取所述差值与所述欧氏距离的比值;
将所有氧气散播阻滞点的所述比值的和值作为氧气散播阻滞系数。
进一步,所述根据所有监测点的垃圾渗滤迫切因子、氧气散播阻滞系数以及好氧曝气催化指数获得增氧系数,包括:
计算所有监测点的垃圾渗滤迫切因子的均值;获取氧气散播阻滞系数与好氧曝气催化指数的比值;将所述比值与所述均值的乘积记为增氧系数。
进一步,所述根据氧气初始浓度和增氧系数计算生活垃圾渗滤液在好氧曝气处理过程的最佳溶解氧浓度,包括:
获取增氧系数的相反数,计算以自然常数为底数,所述相反数为指数的指数函数的函数值;获取2与所述函数值的差值,将所述差值与所述氧气初始浓度的乘积作为生活垃圾渗滤液在好氧曝气处理过程的下一时刻的最佳溶解氧浓度。
本发明具有如下有益效果:
本发明通过对每个监测点在所有采集时刻的COD浓度进行分析,计算污染降解指数,再通过电导率的变化对好氧曝气处理系统中有机污染物的降解速度进一步分析,获取垃圾渗滤迫切因子,用以衡量生活垃圾渗滤液中各监测点处有机污染物的严重程度,提高了对各监测点处有机污染物的严重程度评估的可靠性;然后根据每个监测点在所有采集时刻的COD浓度、电导率,构建污染降解序列、氧气电导序列,获取好氧曝气催化指数,用以衡量生活垃圾渗滤液中溶解氧对有机污染物降解的催化作用,根据各监测点的垃圾渗滤迫切因子的差异,确定氧气散播阻滞系数,综合考虑生活垃圾渗滤液中有机污染物的严重程度、氧气对有机污染物降解的催化作用以及氧气传播受杂质干扰的程度,结合好氧曝气催化指数、氧气散播阻滞系数和垃圾渗滤迫切因子获取增氧系数,自适应地预测下一时刻的最佳溶解氧浓度,增加了最佳溶解氧浓度确定的可靠性,进而提高了好氧曝气处理过程的氧气控制精度。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案和优点,下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单的介绍,显而易见地,下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例,对于本领域普通技术人员来讲,在不付出创造性劳动的前提下,还可以根据这些附图获得其它附图。
图1为本发明一个实施例所提供的一种生活垃圾渗滤液的好氧曝气处理系统框图;
图2为生活垃圾渗滤液数据处理流程图。
具体实施方式
为了更进一步阐述本发明为达成预定发明目的所采取的技术手段及功效,以下结合附图及较佳实施例,对依据本发明提出的一种生活垃圾渗滤液的好氧曝气处理系统,其具体实施方式、结构、特征及其功效,详细说明如下。在下述说明中,不同的“一个实施例”或“另一个实施例”指的不一定是同一实施例。此外,一或多个实施例中的特定特征、结构或特点可由任何合适形式组合。
除非另有定义,本文所使用的所有的技术和科学术语与属于本发明的技术领域的技术人员通常理解的含义相同。
下面结合附图具体的说明本发明所提供的一种生活垃圾渗滤液的好氧曝气处理系统的具体方案。
请参阅图1,其示出了本发明一个实施例提供的一种生活垃圾渗滤液的好氧曝气处理系统框图,该系统包括:数据采集模块101、生活垃圾渗滤液数据处理模块102、好氧曝气处理模块103。
数据采集模块101,采集好氧曝气处理系统中每个监测点在每个采集时刻的电导率、COD浓度。
为了提高好氧曝气处理的效率,在对生活垃圾渗滤液进行好氧曝气处理之前通过筛分、沉淀、浮选等步骤去除生活垃圾渗滤液中的固体悬浮物、泥沙、油脂等杂质,并调节好氧曝气处理中的PH值、温度等,PH值应在6~9之间,温度在20~40℃之间。
好氧曝气处理过程中,一般都有利用曝气器给生活垃圾渗滤液处理池补充空气,增加处理池内的含氧量,使微生物更充分的作用于污水。向好氧曝气处理系统中持续充入初始浓度为c0的氧气,c0经验取值为30%,并均匀设置N个监测点。用导电的金属铊或其他化合物与水中的溶解氧反应生成能导电的铊离子,通过测定水样中电导率的增量,就能求得溶解氧的浓度,在每个监测点处分别放置一个电导率测量仪、COD检测仪,每隔t分钟采集一次各监测点处的电导率、COD浓度,其中,电导率反映了监测点处的溶解氧浓度,共采集10天,获得M个采集时刻的数据,N经验取值为10,t经验取值为5。
生活垃圾渗滤液数据处理模块102,根据每个监测点在所有采集时刻的COD浓度、电导率,构建污染降解序列、氧气电导序列,计算污染降解指数,获取好氧曝气催化指数以及垃圾渗滤迫切因子,根据各监测点的垃圾渗滤迫切因子的差异,确定氧气散播阻滞系数,结合好氧曝气催化指数,获取增氧系数。
在好氧曝气处理系统的曝气池中,充氧效率与好氧微生物生长量相关,溶解氧的供给量要根据好氧微生物的数量、生物特性、浓度等来决定,这样才可以达到好的降解有机物的状态。由于采用过高的溶解氧浓度易造成强氧化环境,且连续曝气易产生氧气逃逸,降低氧气利用率。
因此,需要根据好氧曝气处理系统中的氧气浓度和有机污染物浓度的变化特征进行分析,对生活垃圾渗滤液数据进行处理,进而确定溶解氧的最佳浓度,对生活垃圾渗滤液数据进行处理的具体流程图如图2所示。
先对COD浓度的变化进行分析,获取污染降解指数,用以衡量生活垃圾渗滤液中有机污染物的降解速度,根据每个监测点在所有采集时刻的COD浓度,将污染降解指数表示如下:
其中,PJZ为污染降解指数,分别为第i个监测点在第j个采集时刻、第j+1个采集时刻的COD浓度,N为监测点的个数,M为采集时刻的个数,t为相邻两个采集时刻之间的时间间隔。
当各监测点处相邻两个采集时刻的时间间隔越短,同时COD浓度相差越大时,说明生活垃圾渗滤液中有机污染物的降解速度越快,污染降解指数值越大。
在确定溶解氧的浓度时,首先需要确定溶解氧对生活垃圾渗滤液中有机污染物降解的催化程度,将每个监测点在所有采集时刻的电导率按照获取的时间顺序排列,得到氧气电导序列,将每个监测点在所有采集时刻的COD浓度按照获取的时间顺序排列,得到污染降解序列,将氧气电导序列和污染降解序列之间的皮尔逊相关系数记为每个监测点的氧气催化降解系数。
对所有监测点处COD浓度的变化以及电导率与COD浓度变化的相关程度进行分析,获取好氧曝气催化指数,用以衡量生活垃圾渗滤液中溶解氧对有机污染物降解的催化作用。根据污染降解指数以及所有监测点的氧气催化降解系数,将好氧曝气催化指数表示如下:
其中,ORZ为好氧曝气催化指数,PJZ为污染降解指数,exp()为以自然常数为底数的指数函数,Ojxi为第i个监测点处的氧气催化降解系数。
当各监测点处电导率与COD浓度变化的相关程度越大,同时相邻时刻COD浓度的差值越大时,说明COD的降解速度越可能受到溶解氧浓度的影响,降解速度越快,好氧曝气催化指数值越大。
由于电导率的变化与氧气浓度的变化成正相关,随着氧气浓度的增加,电导率的变化越大,也对应了生活垃圾渗滤液处理池中氧气消耗的越多,加大了生活垃圾渗滤液中有机污染物的降解速度。因此,通过电导率的变化对好氧曝气处理系统中有机污染物的降解速度进一步分析,获取垃圾渗滤迫切因子,用以衡量生活垃圾渗滤液中各监测点处有机污染物的严重程度,根据每个监测点在所有采集时刻的电导率以及污染降解指数,将每个监测点的垃圾渗滤迫切因子表示如下:
Pjpi=1-exp(-PJZ×Edi)
其中,Pjpi为第i个监测点的垃圾渗滤迫切因子,exp()为以自然常数为底数的指数函数,PJZ为污染降解指数,为第i个监测点在第M个采集时刻的电导率、/>分别为第i个监测点在第j个采集时刻、第j+1个采集时刻的电导率;Edi为第i个监测点的电导率衰减因子。
当电导率在相邻时刻的变化越快且最后采集时刻的电导率越小时,说明电导率下降得越快,则电导率衰减因子越大,说明氧气消耗得越快,此时污染降解指数越大,对应COD浓度下降得越快时,好氧微生物与有机污染物的反应越快,有机污染物的浓度越高,则垃圾渗滤迫切因子值越大,越应该增大溶解氧的浓度。
由于渗滤液中存在颗粒物和悬浮物等杂质,这些杂质可能会影响氧气的传递效率,导致各监测点处污染物降解的程度不同。将垃圾渗滤迫切因子的最小值记为最小阻滞因子,最小阻滞因子对应的监测点记为氧气散播源头,垃圾渗滤迫切因子大于散播阈值ts的监测点记为氧气散播阻滞点,散播阈值ts为最小阻滞因子的s倍,本实施例中s经验取值为1.5,s的设定实施者可根据实际情况自行选取。
最小阻滞因子代表好氧曝气处理系统中无悬浮物遮挡的氧气散播源头处氧气的散播速度,根据最小阻滞因子以及所有氧气散播阻滞点的垃圾渗滤迫切因子,将氧气散播阻滞系数表示如下:
其中,OSZ为氧气散播阻滞系数,PJPM为最小阻滞因子,为第i1个氧气散播阻滞点的垃圾渗滤迫切因子,/>为氧气散播源头与第i1个氧气散播阻滞点之间的欧氏距离,N1为氧气散播阻滞点的个数。
当各氧气散播阻滞点与氧气散播源头处的欧氏距离越小、垃圾渗滤迫切因子相差越大时,说明各氧气散播阻滞点处氧气传播受到杂质的干扰越大,向好氧曝气处理系统中充入相同浓度的溶解氧时,对生活垃圾渗滤液中有机污染物的降解相对越慢,越需要增加溶解氧的浓度。当氧气散播阻滞点的个数为0时,说明好氧曝气处理系统中氧气的传播几乎不受杂质的干扰,将氧气散播阻滞系数设置为0。
综合考虑生活垃圾渗滤液中有机污染物的严重程度、氧气对有机污染物降解的催化作用以及氧气传播受杂质干扰的程度,获取增氧系数,用以确定改进的溶解氧的浓度。根据氧气散播阻滞系数、好氧曝气催化指数以及所有监测点的垃圾渗滤迫切因子,将增氧系数表示如下:
其中,AOX为增氧系数,OSZ为氧气散播阻滞系数,ORZ为好氧曝气催化指数,Pjpi为第i个监测点的垃圾渗滤迫切因子,N为监测点的个数。
垃圾渗滤迫切因子代表了各监测点处有机污染物的严重程度,氧气散播阻滞系数代表了氧气传播受到杂质干扰的程度,好氧曝气催化指数代表了氧气对有机污染物降解的催化作用。
当各监测点处有机污染物的严重程度越高、氧气传播受到杂质干扰的程度越大时,越需要增大溶解氧的浓度以加快有机污染物的降解,提高生活垃圾渗滤液的处理效率,增氧系数值越大;当好氧曝气催化指数值越大时,说明增大较小的溶解氧浓度就可以达到较好的效果,增氧系数值越小。
好氧曝气处理模块103,根据增氧系数以及氧气的初始浓度,确定最佳溶解氧浓度,对生活垃圾渗滤液进行好氧曝气处理。
在生活垃圾渗滤液的好氧曝气处理中,曝气主要有供氧和搅拌两个作用,供氧即向生活垃圾渗滤液中的好氧或兼氧微生物提供充足的溶解氧。根据增氧系数以及氧气的初始浓度,将下一时刻的最佳溶解氧浓度表示为:
cm=[2-exp(-AOX)]×c0
其中,cm为下一时刻的最佳溶解氧浓度,exp()为以自然常数为底数的指数函数,AOX为增氧系数,c0为氧气的初始浓度。当增氧系数越大时,说明好氧曝气处理系统中需要越多的溶解氧,最佳溶解氧浓度值越大。
向好氧曝气处理系统中充入下一时刻的最佳溶解氧浓度的氧气,对生活垃圾渗滤液进行好氧曝气处理,并对好氧曝气处理后的生活垃圾渗滤液进行进一步净化处理,如通过活性炭吸附、生物草滤池等方式去除生活垃圾渗滤液中的有害物质和余氯等,实现了对生活垃圾渗滤液进行好氧曝气处理的氧气控制。
需要说明的是:上述本发明实施例先后顺序仅仅为了描述,不代表实施例的优劣。在附图中描绘的过程不一定要求示出的特定顺序或者连续顺序才能实现期望的结果。在某些实施方式中,多任务处理和并行处理也是可以的或者可能是有利的。
本说明书中的各个实施例均采用递进的方式描述,各个实施例之间相同相似的部分互相参见即可,每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处。
以上所述仅为本发明的较佳实施例,并不用以限制本发明,凡在本发明的原则之内,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 (10)
1.一种生活垃圾渗滤液的好氧曝气处理系统,其特征在于,所述系统包括:
数据采集模块,采集生活垃圾渗滤液处理池中各监测点在每个时刻的电导率和COD浓度;
生活垃圾渗滤液数据处理模块,根据各监测点在所有时刻的COD浓度获取生活垃圾渗滤液的污染降解指数;根据监测点在所有时刻的电导率和COD浓度获得监测点的氧气催化降解系数;根据所有监测点的氧气催化降解系数以及污染降解指数获得生活垃圾渗滤液的好氧曝气催化指数;根据监测点在所有时刻的电导率获得监测点的电导率衰减因子;根据监测点的电导率衰减因子与污染降解指数获得垃圾渗滤迫切因子;根据垃圾渗滤迫切因子获得氧气散播源头以及氧气散播阻滞点;根据氧气散播源头与氧气散播阻滞点之间的距离以及垃圾渗滤迫切因子获得氧气散播阻滞系数;根据所有监测点的垃圾渗滤迫切因子、氧气散播阻滞系数以及好氧曝气催化指数获得增氧系数;
好氧曝气处理模块,获取通入生活垃圾渗滤液处理池的氧气初始浓度;根据氧气初始浓度和增氧系数计算生活垃圾渗滤液在好氧曝气处理过程的最佳溶解氧浓度。
2.根据权利要求1所述的一种生活垃圾渗滤液的好氧曝气处理系统,其特征在于,所述根据各监测点在所有时刻的COD浓度获取生活垃圾渗滤液的污染降解指数,包括:
对于各监测点,计算监测点在相邻时刻的COD浓度的差值绝对值,获取所述差值绝对值与预设时间间隔的比值;计算监测点的所有所述比值的和值;
将所有监测点的所述和值的均值作为生活垃圾渗滤液的污染降解指数。
3.根据权利要求1所述的一种生活垃圾渗滤液的好氧曝气处理系统,其特征在于,所述根据监测点在所有时刻的电导率和COD浓度获得监测点的氧气催化降解系数,包括:
对于各监测点,将监测点在所有时刻的电导率按照时间顺序排列,得到氧气电导序列;将监测点在所有时刻的COD浓度按照时间顺序升序排列,得到污染降解序列;将氧气电导序列和污染降解序列之间的相关系数记为监测点的氧气催化降解系数。
4.根据权利要求1所述的一种生活垃圾渗滤液的好氧曝气处理系统,其特征在于,所述根据所有监测点的氧气催化降解系数以及污染降解指数获得生活垃圾渗滤液的好氧曝气催化指数,包括:
计算所有监测点的氧气催化降解系数的均值,获取污染降解指数的归一化值,将所述均值与所述归一化值的乘积作为生活垃圾渗滤液的好氧曝气催化指数。
5.根据权利要求1所述的一种生活垃圾渗滤液的好氧曝气处理系统,其特征在于,所述根据监测点在所有时刻的电导率获得监测点的电导率衰减因子,具体包括:
对于各监测点,计算监测点在相邻时刻的电导率的差值绝对值,获取监测点的所有所述差值绝对值的和值,将所述和值与监测点在最后一个时刻的电导率的比值作为监测点的电导率衰减因子。
6.根据权利要求1所述的一种生活垃圾渗滤液的好氧曝气处理系统,其特征在于,所述根据监测点的电导率衰减因子与污染降解指数获得垃圾渗滤迫切因子,包括:
计算监测点的电导率衰减因子与污染降解指数的乘积,将所述乘积的归一化值作为监测点的垃圾渗滤迫切因子。
7.根据权利要求1所述的一种生活垃圾渗滤液的好氧曝气处理系统,其特征在于,所述根据垃圾渗滤迫切因子获得氧气散播源头以及氧气散播阻滞点,包括:
将垃圾渗滤迫切因子的最小值记为最小阻滞因子,最小阻滞因子对应的监测点记为氧气散播源头;将垃圾渗滤迫切因子大于预设散播阈值的监测点记为氧气散播阻滞点。
8.根据权利要求7所述的一种生活垃圾渗滤液的好氧曝气处理系统,其特征在于,所述根据氧气散播源头与氧气散播阻滞点之间的距离以及垃圾渗滤迫切因子获得氧气散播阻滞系数,包括:
对各氧气散播阻滞点,获取氧气散播源头与氧气散播阻滞点之间的欧氏距离,计算氧气散播阻滞点的垃圾渗滤迫切因子与最小阻滞因子的差值,获取所述差值与所述欧氏距离的比值;
将所有氧气散播阻滞点的所述比值的和值作为氧气散播阻滞系数。
9.根据权利要求1所述的一种生活垃圾渗滤液的好氧曝气处理系统,其特征在于,所述根据所有监测点的垃圾渗滤迫切因子、氧气散播阻滞系数以及好氧曝气催化指数获得增氧系数,包括:
计算所有监测点的垃圾渗滤迫切因子的均值;获取氧气散播阻滞系数与好氧曝气催化指数的比值;将所述比值与所述均值的乘积记为增氧系数。
10.根据权利要求1所述的一种生活垃圾渗滤液的好氧曝气处理系统,其特征在于,所述根据氧气初始浓度和增氧系数计算生活垃圾渗滤液在好氧曝气处理过程的最佳溶解氧浓度,包括:
获取增氧系数的相反数,计算以自然常数为底数,所述相反数为指数的指数函数的函数值;获取2与所述函数值的差值,将所述差值与所述氧气初始浓度的乘积作为生活垃圾渗滤液在好氧曝气处理过程的下一时刻的最佳溶解氧浓度。
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