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1、第四章 活性污泥法 Activated Sludge Processes2第四章第四章 活性污泥法活性污泥法重点重点:活性污泥法的基本工艺流程、机理活性污泥法的基本工艺流程、机理与各控制参数、曝气的运行管理与维护。与各控制参数、曝气的运行管理与维护。难点难点:曝气的运行管理与维护、各类控制:曝气的运行管理与维护、各类控制参数的测量。参数的测量。一、活性污泥法概述一、活性污泥法概述(1)活性污泥法基本工艺流程)活性污泥法基本工艺流程(2)活性污泥主要生物种类)活性污泥主要生物种类(3)活性污泥法对进水的要求)活性污泥法对进水的要求3一、活性污泥法概述一、活性污泥法概述基本内容与要求:基本内容与要

2、求:(1)活性污泥法基本工艺流程)活性污泥法基本工艺流程(2)活性污泥主要生物种类)活性污泥主要生物种类(3)活性污泥法对进水的要求)活性污泥法对进水的要求一、概述概述(一)活性污泥处理系统基本工艺流程(一)活性污泥处理系统基本工艺流程向生活污水注入空气进行曝气,持续一段时间后污水中即向生活污水注入空气进行曝气,持续一段时间后污水中即生成一种絮凝体。这种絮凝体主要由大量繁殖的微生物群体生成一种絮凝体。这种絮凝体主要由大量繁殖的微生物群体所构成,它有巨大的表面积和很强的吸附性能,称为所构成,它有巨大的表面积和很强的吸附性能,称为活性污活性污泥泥 activated sludge 活性污泥,是由微

3、生物、微生物所分泌的黏性物质以及吸活性污泥,是由微生物、微生物所分泌的黏性物质以及吸附的污水中杂质所构成的絮凝团,又叫菌胶团,呈褐色或黄附的污水中杂质所构成的絮凝团,又叫菌胶团,呈褐色或黄褐色,具有良好的絮凝性。菌胶团相互凝聚就形成活性污泥。褐色,具有良好的絮凝性。菌胶团相互凝聚就形成活性污泥。活性污泥含水率高达活性污泥含水率高达9999以上,具有较大的比表面积,有利以上,具有较大的比表面积,有利于微生物和有机污染物之间的充分接触,从而促进微生物对于微生物和有机污染物之间的充分接触,从而促进微生物对有机污染物的吸收和降解。有机污染物的吸收和降解。 活性污泥中有机成分主要由微生物及其代谢产物构成

4、。活性污泥中有机成分主要由微生物及其代谢产物构成。这些微生物群体构成了一个相对稳定的微型生态系统。这些微生物群体构成了一个相对稳定的微型生态系统。 活性污泥系统工艺流程活性污泥系统工艺流程 活性污泥法使微生物群体根据需要在反应体系内不断循环,活性污泥法使微生物群体根据需要在反应体系内不断循环,通过人为地控制多余部分排除系统外,使反应池内的底物和微通过人为地控制多余部分排除系统外,使反应池内的底物和微生物的比值保持一定的水平,并在溶解氧存在的条件下,使生物的比值保持一定的水平,并在溶解氧存在的条件下,使底底物物和有不同种群微生物所形成的和有不同种群微生物所形成的絮体絮体充分接触而进行充分接触而进

5、行微生物代微生物代谢和有机物分解谢和有机物分解。是城市污水及有机工业废水最有效的生物处。是城市污水及有机工业废水最有效的生物处理法理法。 (二)主要生物种类(二)主要生物种类 参与废水生物处理的生物种类很多,主要及常见参与废水生物处理的生物种类很多,主要及常见的有以下几种:的有以下几种: 细菌类;细菌类;原生动物;原生动物; 藻类;藻类; 后生动物。后生动物。 细菌类细菌类: :菌胶团、球衣细菌、硝化菌、脱氮菌、菌胶团、球衣细菌、硝化菌、脱氮菌、聚磷菌等。聚磷菌等。 菌胶团是好氧生物处理中形成生物絮体和生物膜菌胶团是好氧生物处理中形成生物絮体和生物膜的主要生物,在胶质中含有无数菌体。的主要生物

6、,在胶质中含有无数菌体。 球衣细菌:菌体排成一列呈丝状,在球衣细菌:菌体排成一列呈丝状,在ASAS中大量繁中大量繁殖会使活性污泥膨胀。殖会使活性污泥膨胀。(二)主要生物种类(二)主要生物种类 原生动物:能吞食污水中的有机物、细原生动物:能吞食污水中的有机物、细菌,并在体内迅速氧化分解。是单细胞的菌,并在体内迅速氧化分解。是单细胞的好氧性生物。好氧性生物。 藻类:是植物,含有叶绿素。当叶绿素藻类:是植物,含有叶绿素。当叶绿素进行光和作用时会放出大量的氧气于水中。进行光和作用时会放出大量的氧气于水中。 后生动物:由多细胞构成,体内还有各后生动物:由多细胞构成,体内还有各种器官。参与污水处理的后生动

7、物,包括种器官。参与污水处理的后生动物,包括从体型较小的轮虫到栖息于生物滤池中的从体型较小的轮虫到栖息于生物滤池中的甲壳虫、昆虫幼虫等。甲壳虫、昆虫幼虫等。 (三)活性污泥法对进水水质的要求(三)活性污泥法对进水水质的要求 活性污泥法对进水水质的要求主要有以下几项:活性污泥法对进水水质的要求主要有以下几项: 营养源营养源 必需的营养盐:必需的营养盐:C, N, P, etc; 痕量元素(无机盐):痕量元素(无机盐):Na、K、Ca、Fe; BOD5 100mg/L,BOD5:N:P=100:5:1; 营养盐不足会引起水质恶化、污泥膨胀;营养营养盐不足会引起水质恶化、污泥膨胀;营养盐过量,又会使

8、出水不达标;盐过量,又会使出水不达标;COD浓度高的有机浓度高的有机废水,有时需投加无机盐。是否投加无机盐,通废水,有时需投加无机盐。是否投加无机盐,通过实验确定。过实验确定。(三)活性污泥法对进水水质的要求(三)活性污泥法对进水水质的要求pH 生物处理装置内的生物处理装置内的pHpH宜在中性值范围宜在中性值范围6.08.5;需;需要对装置内要对装置内pHpH监测,并设置中和措施,以应付异监测,并设置中和措施,以应付异常情况的发生。常情况的发生。 COCO2 2的生成,使碱性废水的生成,使碱性废水pHpH降低;降低; 有机酸被分解,使酸性废水有机酸被分解,使酸性废水pHpH提高;提高; 因此,

9、生物处理有自动调节、因此,生物处理有自动调节、保持保持pHpH在中性在中性范围,故不一定将原废水的范围,故不一定将原废水的pHpH事先调到事先调到6.08.5. .(三)活性污泥法对进水水质的要求(三)活性污泥法对进水水质的要求水温水温 过高:过高: 40 C,蛋白变质,微生物失去活性;,蛋白变质,微生物失去活性; 过低:降低微生物的活性;设计时使处理装置充过低:降低微生物的活性;设计时使处理装置充分适应低温处理的要求分适应低温处理的要求。进水浓度进水浓度: 对于高浓度、危害微生物活性的有机物;对于高浓度、危害微生物活性的有机物;采用采用先稀释、驯化,或多点进水;先稀释、驯化,或多点进水;Bi

10、ofilm法采用处理水循环,以稀释原水。法采用处理水循环,以稀释原水。 水量、水质变化;水量、水质变化; 有机负荷高,使出水残留量增加;引起有机负荷高,使出水残留量增加;引起AS系统污系统污泥膨胀;泥膨胀; 水量过大,二沉池表面负荷增大,沉降分离效果水量过大,二沉池表面负荷增大,沉降分离效果差;差; 水量波动大,影响二沉池污泥分离。水量波动大,影响二沉池污泥分离。解决方法:解决方法:设置均化调节池。设置均化调节池。(三)活性污泥法对进水水质的要求(三)活性污泥法对进水水质的要求 其它:其它:(a a)悬浮物质:)悬浮物质:过高使剩余活性污泥量增大,过高使剩余活性污泥量增大,Biofilm异常增

11、殖,且异常增殖,且MLVSS/MLSS降低;降低;判断标准:悬浮物浓度是否超过判断标准:悬浮物浓度是否超过BOD浓度。浓度。(b b)油脂类和油分:)油脂类和油分:动植物性油脂类:可生物降解;但曝气池内形成油膜,动植物性油脂类:可生物降解;但曝气池内形成油膜,影响处理效果低温时凝固成球,分解极缓慢;影响处理效果低温时凝固成球,分解极缓慢;石油类的油分:生物分解缓慢;部分以油滴状态混入活石油类的油分:生物分解缓慢;部分以油滴状态混入活性污泥排出系统外。性污泥排出系统外。因此:因此:AS除油分时,要求有相对油分除油分时,要求有相对油分510倍的倍的BOD量,量,且在规定的标准以下;且在规定的标准以

12、下;(经验:油分(经验:油分20%VSS时,时,AS被油分浸渍,降低去油能力)被油分浸渍,降低去油能力)(三)活性污泥法对进水水质的要求(三)活性污泥法对进水水质的要求(c)溶解盐类:使微生物渗透压增加)溶解盐类:使微生物渗透压增加。海水盐浓度海水盐浓度3%左右,微生物可生存(耐受),左右,微生物可生存(耐受),故以此为标准进行稀释处理可解决问题。故以此为标准进行稀释处理可解决问题。盐浓度高,丝状菌成块状,沉降性显著改善;盐浓度高,丝状菌成块状,沉降性显著改善;钙离子浓度高,与代谢产物钙离子浓度高,与代谢产物CO2生成生成CaCO3,增,增加加AS的无机成分、导致生物滤池的阻塞。的无机成分、导

13、致生物滤池的阻塞。(d)重金属:)重金属: 微生物的繁殖需要微量元素,但超过一定限度对微生物的繁殖需要微量元素,但超过一定限度对微生物有害;重金属对微生物有害,会微生物有害;重金属对微生物有害,会在微生物在微生物体内浓缩,污泥农用时,随食物链传递。体内浓缩,污泥农用时,随食物链传递。(三)活性污泥法对进水水质的要求(三)活性污泥法对进水水质的要求活性污泥具有很强的活性污泥具有很强的吸附吸附能力;能力;活性污泥具有很强的活性污泥具有很强的降解降解有机物的能力;有机物的能力;活性污泥具有良好的活性污泥具有良好的沉降沉降性能。性能。 (四)(四)高效活性污泥的特征高效活性污泥的特征二、初次沉淀池二、

14、初次沉淀池(一)处理技术(一)处理技术 废水处理的原则:废水处理的原则:将废水中的污染物质,无论将废水中的污染物质,无论是无机的还是有机的,都变成不溶于水的悬浮物,是无机的还是有机的,都变成不溶于水的悬浮物,通过沉淀与水分离。通过沉淀与水分离。 沉淀分为普通沉淀和混凝沉淀。沉淀分为普通沉淀和混凝沉淀。 普通沉淀无须混凝剂,直接沉淀,又称自然沉普通沉淀无须混凝剂,直接沉淀,又称自然沉淀。淀。 典型普通沉淀:典型普通沉淀:AS法中的初沉池。法中的初沉池。1 1 池形与池数池形与池数 初次沉淀池的形状与池数,考虑以下各项确初次沉淀池的形状与池数,考虑以下各项确定:定: 形状有长方形、正方形或圆形;按

15、水流形状有长方形、正方形或圆形;按水流方向有平流、辐流和竖流;平流式采用长方方向有平流、辐流和竖流;平流式采用长方形或正方形,辐流式和竖流式采用圆形。形或正方形,辐流式和竖流式采用圆形。 长方形池,长与宽之比在长方形池,长与宽之比在3 3:1 1以上,池以上,池宽按刮泥机确定;宽按刮泥机确定; 池数,原则上两池以上。池数,原则上两池以上。二、初次沉淀池二、初次沉淀池 2 构造构造 池子构造,考虑以下各项确定池子构造,考虑以下各项确定: : 池子以池子以水密性水密性钢筋混凝土建造,具有抗浮安全结钢筋混凝土建造,具有抗浮安全结构;构; 设刮泥机时,池底的坡度圆形为设刮泥机时,池底的坡度圆形为5/1

16、0010/100,长长方形为方形为1/1002/100; 污泥斗的坡度在污泥斗的坡度在6060以上(与水平交角)。以上(与水平交角)。 根据浅池理论:沉淀池颗粒沉速与水深无关,去除率根据浅池理论:沉淀池颗粒沉速与水深无关,去除率取决于池的表面积。取决于池的表面积。SSSS去除率与污水性质、可沉物去除率与污水性质、可沉物的比例、的比例、SSSS浓度有关。浓度有关。二、初次沉淀池二、初次沉淀池3 设计运行参数设计运行参数 主要设计运行参数如下:主要设计运行参数如下:城市污水表面水力负荷以城市污水表面水力负荷以1.53.0m/(h)为标准,工业废水实验确定;为标准,工业废水实验确定;有效水深以有效水

17、深以2.44.0m为标准为标准(有效水深指池子最(有效水深指池子最浅处池底的水深)。浅处池底的水深)。沉淀时间以沉淀时间以1.02.0h为标准;为标准;出水堰最大负荷不宜大于出水堰最大负荷不宜大于2.9L/(ms);池子超高以池子超高以50cm为标准。为标准。二、初次沉淀池二、初次沉淀池 4 4 刮泥机刮泥机 刮泥机考虑以下各项:刮泥机考虑以下各项: 长方形池可采用链带式或桁车式刮泥机;长方形池可采用链带式或桁车式刮泥机; 圆形或正方形池可采用旋转式刮泥机;圆形或正方形池可采用旋转式刮泥机; 刮泥机速度尽可能缓慢而不妨碍沉淀,采用不刮泥机速度尽可能缓慢而不妨碍沉淀,采用不致扰动沉淀物上浮的速度

18、。致扰动沉淀物上浮的速度。二、初次沉淀池二、初次沉淀池 5 排泥设备排泥设备 排泥设备考虑以下各项:排泥设备考虑以下各项: 初沉池污泥无机物含量大,比重大,且含有大初沉池污泥无机物含量大,比重大,且含有大量大颗粒杂质,因此初沉污泥可用泵强制排出;量大颗粒杂质,因此初沉污泥可用泵强制排出; 排泥管不发生不均匀下沉、耐腐蚀,管径大小排泥管不发生不均匀下沉、耐腐蚀,管径大小不致造成污泥堵塞管道,管径采用不致造成污泥堵塞管道,管径采用150mm以上;以上; 排泥管按便于清扫的要求配置。排泥管按便于清扫的要求配置。二、初次沉淀池二、初次沉淀池(二)(二) 初次沉淀池的维护管理初次沉淀池的维护管理1 1、

19、初次沉淀池维护管理一般要求、初次沉淀池维护管理一般要求(1 1)运行管理)运行管理操作人员根据池组设置、进水量的变化,调节各池操作人员根据池组设置、进水量的变化,调节各池进水量,使各池均匀配水;进水量,使各池均匀配水;初次沉淀池应及时排泥,并宜间歇进行;初次沉淀池应及时排泥,并宜间歇进行;操作人员应经常检查初次沉淀池浮渣斗和排渣管道操作人员应经常检查初次沉淀池浮渣斗和排渣管道的排渣情况,并及时清除浮渣。清捞出的浮渣应妥的排渣情况,并及时清除浮渣。清捞出的浮渣应妥善处理;善处理;刮泥机待修或长期停机时,应将池内污泥放空;刮泥机待修或长期停机时,应将池内污泥放空;采用泵房排泥工艺时,按有关规定执行

20、;采用泵房排泥工艺时,按有关规定执行;当剩余活性污泥排入初次沉淀池时,在正常运行情当剩余活性污泥排入初次沉淀池时,在正常运行情况下,应控制其回流比小于况下,应控制其回流比小于2%2%。二、初次沉淀池二、初次沉淀池(二)(二) 初次沉淀池的维护管理初次沉淀池的维护管理1 1、初次沉淀池维护管理一般要求、初次沉淀池维护管理一般要求(2)安全操作)安全操作 清捞浮渣,清扫堰口时,应穿好救生衣或清捞浮渣,清扫堰口时,应穿好救生衣或备好救生圈,做好安全及监护措施;备好救生圈,做好安全及监护措施; 与排泥管道连接的闸井、廊道等,有沼气与排泥管道连接的闸井、廊道等,有沼气及有害气体释放,应保持良好的通风;及

21、有害气体释放,应保持良好的通风; 刮泥机在运行时,不得多人同时上刮泥机。刮泥机在运行时,不得多人同时上刮泥机。1 1、初次沉淀池维护管理一般要求、初次沉淀池维护管理一般要求 (3)维护保养)维护保养 应定期检修刮泥机电刷、橡胶板等易磨应定期检修刮泥机电刷、橡胶板等易磨损件,根据实际运行情况确定更换周期;损件,根据实际运行情况确定更换周期; 应每年对斜板沉淀池的斜板进行检修;应每年对斜板沉淀池的斜板进行检修; 应定期检修行走机构、电气设备,并测应定期检修行走机构、电气设备,并测试其各项技术性能。试其各项技术性能。1 1、初次沉淀池维护管理一般要求、初次沉淀池维护管理一般要求 (4)技术指标)技术

22、指标 各类初次沉淀池正常运行参数应符合表各类初次沉淀池正常运行参数应符合表4-4-1 1的规定;的规定;( (下页下页) ) 进水水质正常时,出水进水水质正常时,出水BODBOD5 5、SSSS的去除的去除率应分别大于率应分别大于25%25%和和40%40%;进水浓度低于现;进水浓度低于现行的行业标准行的行业标准CJ18CJ18中的规定时例外;中的规定时例外; 初次沉淀池排放污泥的含水率不得大于初次沉淀池排放污泥的含水率不得大于98%98%。表表4-1 各类初次沉淀池正常运行参数各类初次沉淀池正常运行参数27各类沉淀池的优缺点及其适用条件各类沉淀池的优缺点及其适用条件 池型池型优点优点缺点缺点

23、适用条件适用条件平流平流式沉式沉淀池淀池沉淀效果好沉淀效果好耐冲击负荷耐冲击负荷易施工易施工占地面积大占地面积大配水不容易均匀配水不容易均匀排泥机械复杂排泥机械复杂大中厂大中厂地下水位高地下水位高地质条件差地质条件差辐流辐流式沉式沉淀池淀池对大中型污水厂对大中型污水厂较经济较经济排泥设备定型化排泥设备定型化施工复杂。施工复杂。水流不易均匀,沉水流不易均匀,沉淀效果不如平流淀效果不如平流大中型厂;大中型厂;地下水位较地下水位较高高竖流竖流式沉式沉淀池淀池占地小占地小排泥简单、方便排泥简单、方便池深大池深大耐冲击负荷差耐冲击负荷差小型厂小型厂池型池型优点优点缺点缺点适用条件适用条件平流平流式沉式沉

24、淀池淀池沉淀效果好沉淀效果好耐冲击负荷耐冲击负荷易施工易施工占地面积大占地面积大配水不容易均匀配水不容易均匀排泥机械复杂排泥机械复杂大中厂大中厂地下水位高地下水位高地质条件差地质条件差辐流辐流式沉式沉淀池淀池对大中型污水厂对大中型污水厂较经济较经济排泥设备定型化排泥设备定型化施工复杂。施工复杂。水流不易均匀,沉水流不易均匀,沉淀效果不如平流淀效果不如平流大中型厂;大中型厂;地下水位较地下水位较高高竖流竖流式沉式沉淀池淀池占地小占地小排泥简单、方便排泥简单、方便池深大池深大耐冲击负荷差耐冲击负荷差小型厂小型厂池型池型池型池型优点优点优点优点缺点缺点缺点缺点适用条件适用条件适用条件适用条件平流平流

25、式沉式沉淀池淀池平流平流式沉式沉淀池淀池沉淀效果好沉淀效果好耐冲击负荷耐冲击负荷易施工易施工沉淀效果好沉淀效果好耐冲击负荷耐冲击负荷易施工易施工占地面积大占地面积大配水不容易均匀配水不容易均匀排泥机械复杂排泥机械复杂占地面积大占地面积大配水不容易均匀配水不容易均匀排泥机械复杂排泥机械复杂大中厂大中厂地下水位高地下水位高地质条件差地质条件差大中厂大中厂地下水位高地下水位高地质条件差地质条件差辐流辐流式沉式沉淀池淀池辐流辐流式沉式沉淀池淀池对大中型污水厂对大中型污水厂较经济较经济排泥设备定型化排泥设备定型化对大中型污水厂对大中型污水厂较经济较经济排泥设备定型化排泥设备定型化施工复杂。施工复杂。水流

26、不易均匀,沉水流不易均匀,沉淀效果不如平流淀效果不如平流施工复杂。施工复杂。水流不易均匀,沉水流不易均匀,沉淀效果不如平流淀效果不如平流大中型厂;大中型厂;地下水位较地下水位较高高大中型厂;大中型厂;地下水位较地下水位较高高竖流竖流式沉式沉淀池淀池竖流竖流式沉式沉淀池淀池占地小占地小排泥简单、方便排泥简单、方便占地小占地小排泥简单、方便排泥简单、方便池深大池深大耐冲击负荷差耐冲击负荷差池深大池深大耐冲击负荷差耐冲击负荷差小型厂小型厂小型厂小型厂(二)(二) 初次沉淀池的维护管理初次沉淀池的维护管理 2、 初级沉淀池的水质管理初级沉淀池的水质管理(1 1)水质观测与分析)水质观测与分析 必要的水

27、质观测项目如下必要的水质观测项目如下1717项:项: 外观及气味;水温;透明度;外观及气味;水温;透明度;pHpH;BODBOD;CODCOD;SSSS;排泥的总固体浓度;排泥的灼烧减量;排泥的总固体浓度;排泥的灼烧减量;总氮;有机性氮;氨氮总氮;有机性氮;氨氮 ;亚硝酸氮;硝酸;亚硝酸氮;硝酸氮;碱度;总磷;氮;碱度;总磷; POPO4 43-3-2、 初级沉淀池的水质管理初级沉淀池的水质管理 (2 2)初沉池出水异常的分析)初沉池出水异常的分析 初沉池出水异常主要表现在颜色的变化、产生臭初沉池出水异常主要表现在颜色的变化、产生臭气、透明度下降以及气、透明度下降以及SSSS升高等,这些异常可

28、能是由升高等,这些异常可能是由于回流水导致过负荷,各池进水量不均、污泥排放于回流水导致过负荷,各池进水量不均、污泥排放不足等引起的污泥堆积、池构造上存在缺陷等内部不足等引起的污泥堆积、池构造上存在缺陷等内部原因造成的,也可能是由于工业废水、地下水、河原因造成的,也可能是由于工业废水、地下水、河水、海水等外部原因引起。水、海水等外部原因引起。原因分析详见课本原因分析详见课本p151p151图图4-4.4-4.(二)(二) 初次沉淀池的维护管理初次沉淀池的维护管理 3、初级沉淀池的运行管理、初级沉淀池的运行管理 (1)概述概述 无论哪种池形,都必须保持池内流无论哪种池形,都必须保持池内流速均匀。入

29、流污水水质、沉降性能、各种物质速均匀。入流污水水质、沉降性能、各种物质比例、比例、SS浓度等应按相应表面负荷进行调节。浓度等应按相应表面负荷进行调节。 (2)管理要点管理要点 表面水力负荷的调节;表面水力负荷的调节;入流闸的调节;入流闸的调节;刮泥机的运行;刮泥机的运行;排泥量的调节;排泥量的调节;剩余污剩余污泥及从污泥处理设施的回流;泥及从污泥处理设施的回流;水面观察。水面观察。(二)(二) 初次沉淀池的维护管理初次沉淀池的维护管理3、初级沉淀池的运行管理、初级沉淀池的运行管理(3)正常管理正常管理 水面监视水面监视 监视水面可以很容易地发现异常污水的流入;监视水面可以很容易地发现异常污水的

30、流入; 设备的维护设备的维护 检查除渣设备、刮泥机、污泥计量装置、污泥泵、检查除渣设备、刮泥机、污泥计量装置、污泥泵、自控装置等是否正常;自控装置等是否正常; 刮泥机刮泥机 应根据构造、控制方法、污泥发生量等决定运行方应根据构造、控制方法、污泥发生量等决定运行方法;法; 排泥排泥 排泥量排泥量(m/d)=进水量进水量(m/d)/10000(进水进水SS-SS-出水出水SSSS)mg/L3、初级沉淀池的运行管理、初级沉淀池的运行管理(4)异常时管理)异常时管理 污泥上浮:腐败引起污泥上浮,加大排泥污泥上浮:腐败引起污泥上浮,加大排泥量;量; 污泥流出:调污水泵;减少水量波动;增污泥流出:调污水泵;减少水量波动;增加溢流堰的长度加大排泥量;加溢

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