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文档简介

第五章生态工程

第8课时生态工程的主要类型及其在农业中的应用

【选考报告】

考试属性及

知识内容考情解读

要求

生态工程的主1.说出生态工程产生的背景。

要类型2.说出生态工程在我国的主要应用领域。

生态工程在农3.关注农业生态工程的建设,认同农业生态工程是

业中的应用实现农业可持续发展的必然措施的观点。

4.“活动:庭院生态系统的经济效益分析”,尝试

加试(a)

分析庭院生态系统的经济效益。

活动:庭院生

5.“活动:农业生态系统中种植业和畜牧业的优化

态系统的经济

组合的资料研究”,认同只有种植业和养殖业协调

效益分析

发展,才能促进农村经济的发展和生态的稳定。

6.说出我国农业生态工程的主要技术。

课堂导学夯实基础,以例求法

一、生态工程的主要类型

【知识梳理】

1.生态工程的原理:“整体、协调、循环、再生”。

2.生态工程的研究对象:社会一经济一自然复合生态系统。

3.生态工程的类型

(1)物质循环利用的生态工程。

(2)节水和废水处理与应用的生态工程。

(3)山区小流域综合治理与开发的生态工程。

(4)清洁及可再生能源系统组合利用的生态工程。

(5)其他类:住宅、小区和城镇建设生态工程;荒山、荒坡、滩涂、湿地以及矿山废弃地生

态恢复工程;生态旅游和绿色化学工程;生物多样性保护和持续利用工程等。

小贴士生态工程产生背景

20世纪60年代以来,全球经济进入快速增长阶段。经济迅猛发展的同时,负面影响也越来

越严重。

(1)在发达国家工业化和高度集约化的农业经营带来环境污染和不可更新资源的过度消费。

(2)在发展中国家,人口快速增长、资源过度开发和低效利用引起环境污染。

这一系列的经济与环境之间的矛盾导致了生态工程这一生产工艺系统的诞生。

【典例剖析】下列属于物质循环利用的生态工程的是()

A.造纸厂利用废液回收钙粉

B.三北防护林

C.风能的开发利用

D.农作物秸秆“过腹还田”

解析考查生态工程的类型。A项属于节水和废水处理与应用的生态工程。B项属于山区小

流域综合治理与开发的生态工程,C项属于清洁及可再生能源系统组合利用的生态工程。

答案D

【防错笔记】

生态工程的主要类型

类型举例优点

①城市生活垃圾进行减量化、无害化、

物质循环利用的生资源化处理;减少污染,废物资

态工程②农村地区发展养殖业,将农作物秸秆源化

“过腹还田”作为肥料再利用

①雨水和地表水的收集;②节水灌溉技

术;节水

③城市、工业节水系统的开发

节水和废水处理与①糖厂用废弃的糖蜜制酒精;

对工业废水、生活

应用的生态工程②造纸厂利用废液回收钙粉、木质素等

污水等实施减量、

物质;

回收、再生、再循

③屠宰场利用废血提取生产凝血酶、血

红蛋白等

山区小流域综合治三北、长江中上游防护林生态工程可持续利用小流

02/18

理与开发的生态工域自然资源

清洁及可再生能源①将农作秸秆、生活垃圾制沼气,作为

能效高、对环境影

系统组合利用的生清洁可再生的能源;②开发利用太阳

响小、可持续

态工程能、风能等

二、生态工程在农业中的应用

【知识梳理】

1.依据:生态学原理。

2.主要措施

(1)将种植、养殖、水产、园艺与林业、副业、加工业等进行优化。

(2)将农业废弃物的转化、再生及资源化等综合起来。

(3)将节能、应用清洁能源、生态建筑以及人口控制、生物多样性保护等相结合。

3.意义:有效地促进了物质循环、能量流动、信息流动的畅通,实现人与环境和谐相处,经

济、生态环境和社会效益的同步发展,是实现农业现代化过程中保证农业可持续发展的一种

生产方式。

4.应用实例

(1)庭院生态工程。

(2)农业生态工程。

5.我国生态工程的主要技术

(1)我国人民从实践中总结出的科学方法

①北方地区:套种技术。

②南方地区:间种技术。

③一定年限内,同一块地上:轮种技术。

(2)现代农业生态工程中的主要技术

①物质的良性循环技术。

②洁净可再生的新能源开发技术。

③种植业和畜牧业合理优化技术。

小贴士生态工程与传统农业的比较

名称生态工程传统农业

基本原理生态学、工程学工程学

调节机制人为辅助下的自我调节人为调控

与环境的关系协调破坏环境

主要能源太阳能化学能

生物多样性得到保护减少

【典例剖析】一青年农民利用自己学习的生态学知识在自家庭院里搞了一个小型生态农业,

使0.25亩(1亩=0.067公顷)的庭院创收达几万元。其物质循环和能量流动如图所示,请找

出下列对该系统叙述错误的一项是()

而无陷rwi枯枝落"口年底、磨菇।

枯X

♦■

料(

热粪

)

沼气池।

A.该系统中,人的因素非常关键,其中生产者是葡萄

B.该系统体现了物质、能量多级利用和高效转化

C.该系统内蚯蚓和蘑菇等为分解者

D.猪在其中为三级消费者

解析题图是一个小型生态农业系统中物质循环和能量流动图解,葡萄一蚯蚓一鸡一猪并不

构成一条食物链,蚯蚓为分解者,不包括在捕食链中,所以,猪并非三级消费者。

答案D

【防错笔记】

最常见的农业生态工程模式

(1)桑基鱼塘模式

人工建立的高产稳产的农业生态系统,属于水陆交换的物质循环系统。做到蚕粪养鱼,鱼粪

肥塘,塘泥肥田、肥桑,从而获得稻、鱼、蚕茧三丰收,如图所示。

HJjnxrp-------

稻种

I桐

蚕粪塘泥塘泥枯秆

口鱼塘—

04/18

(2)沼气农田立体养殖模式

农作物

|家禽、家畜

属于物质、能量的多层分级利用系统。通过控制温室内的温度、光照、气体和水肥等因素,

缩短生产周期,大幅度提高粮食、蔬菜和水果的产量和质量。

(3)农林牧渔联合生产系统,如农林牧渔生产体系初级模式和粮桑渔畜农业生态体系。

(4)小型农业生态工程——庭院生态工程

①特点:生产者、消费者、分解者齐全,物质循环、能量流动畅通。

②图解

【变式训练】下图是“无废弃物农业”物质和能量流动图,该图所利用的主要生态工程技术

是()

A.物质的良性循环技术

B.种植业和畜牧业合理优化技术

C.洁净可再生的新能源开发技术

D.利用生物种间关系,发展生物防治技术

解析分析图示可知,在该生态系统中各种物质循环利用,实现了“物质的循环再生和能量

的多级利用”主要利用了物质的良性循环技术。

答案A

I知识卡片|

1.生态工程的原理是整体、协调、循环、再生。

2.生态工程的研究对象是社会一经济一自然复合生态系统。

3.我国农民在生产实践中总结出的科学方法有套种、间种、轮种。

4.农业生态工程将农业废弃物的转化、再生及资源化等综合起来。

5.现代农业生态工程中的主要技术包括物质的良性循环技术、洁净可再生的新能源开发技术、

种植业和畜牧业合理优化技术。

随堂检测分类演练,点点突破

1.判断正误

(1)城市生活垃圾进行资源化处理属于物质循环利用的原理。(

(2)生态农业中人的作用非常关键。(J)

(3)实施“退耕还林、还草”政策,也是从追求生态效益出发,重新优化组合种植业和畜牧

业的关系。(J)

(4)桑基鱼塘生态工程可以实现物质和能量的循环利用。(X)

2.如图是某农户设计的生态农业示意图。下列有关叙述,错误的是()

A.该系统利用了物质的良性循环技术

B.该系统的主要成分是农作物,蚕、驴、鱼、鸡、猪等均为消费者

C.将猪粪施入农田,可以直接为农作物的生长提供物质和能量

D.塘泥施入农田的主要作用是增加土壤中的矿质营养供应

解析猪粪中的有机物需经土壤中微生物的分解作用转化为无机物才能够被农作物利用。

答案C

3.下列措施属于小流域综合治理与开发的是()

06/18

A.农作物秸秆的“过腹还田”

B.治坡、治沟、修梯田,发展林业

C.矿山废弃地的恢复

D.利用废弃的糖蜜制酒精

解析山区小流域综合治理与开发的生态工程强调,在治理恢复小流域生态的基础上,可持

续利用小流域自然资源,将治坡、治沟、修梯田与发展草业、牧业、林业结合起来。

答案B

4.回答与生态工程有关的问题:

(1)对农作物秸秆多途径利用的基本过程示意图如下,贯穿全过程的核心技术是技

术。其中“过腹还田”的具体途径是o

将秸秆和动物粪便等通过微生物发酵产生沼气,这是利用了农业生态工程中的技术。

(2)农业生产上,畜牧业依赖和受制于种植业,可以通过种植业和畜牧业的技术提

高经济和社会效益。“退耕还林”后,林地的增加可以减少,更有利于受损生态系

统的恢复。使用农药能有效控制农业害虫,但也使生态系统的减少,因此利用生物

的进行生物防治是今后的发展方向。

解析本题考查有关生态工程的问题,题目难度低,答案在课本中都能找到。其中秸秆''过

腹还田”就是利用家畜等对秸秆进行消化,产生的粪便可以肥田,相比焚烧秸秆,这样对秸

秆的利用可以提高经济、生态和社会效益,其具体途径是秸秆一家畜一粪便一农田。

答案(1)物质良性循环秸秆~家畜一粪便一农田洁净可再生的新能源开发(2)合

理优化水土流失生物多样性种间关系

5.罗氏沼虾属于热带虾类,营养丰富,味道鲜美,个体大,生长快,易养殖,市场前景广阔,

现已成为我国南方地区重点发展的特优水产品之一。沼虾是一种杂食性虾类,适宜生活在水

质清新、溶氧量高,水温为24〜30°C水体中。请回答

(1)在传统养殖过程中,为保证产量,往往向养殖塘中投放大量饵料,一些残余饵料及虾的

排泄物沉到水底被大量分解,导致水体富营养化、溶氧量降低,沼虾的数量减少。

水温降到16℃时,罗氏沼虾行动迟缓,且不摄食,水温降到14c以下时开始死亡。由此可

见,沼虾的种群数量变动主要是由调节的。

(2)为控制水体污染,专家建议在养殖塘中人工引入植物浮床及沉水植物(如下图)。由图

可见,莺尾、苦草与轮叶黑藻在养殖塘中有明显的分层现象,形成群落的o它们通

过与浮游藻类竞争,抑制藻类生长,改善水质。

(3)根据以上资料分析,你认为此简易工程属于(A.物质循环利用B.节水和废

水处理与应用C.山区小流域综合治理与开发D.清洁及可再生能源系统组合利用)的生

态工程。

(4)输入该养殖塘的总能量(A.大于B.等于C.小于)总初级生产量。

(5)为了维持水质洁净,持续获得高产,人工引入植物浮床及沉水植物时往往需要考虑植物

的种类、数量及比例,这主要体现了生态工程的(不定项选择:A.整体B.协调

C.循环D.再生)原理。

(6)近几年不少地方开展了稻田养殖,充分利用稻田良好的生态条件,获得稻、虾双丰收。

这项农业生态工程的技术能按照生态和经济规律对产业进行综合优化,取得了生态

效益和经济效益的最大化。

解析本题以生态系统的成分、群落结构及生态工程的有关知识为背景,考查考生的理解能

力。(1)残余饵料及虾的排泄物沉到水底被分解者分解,导致水体富营养化,分解产生大量

有害物质并消耗大量氧气,使沼虾的数量减少。食物、氧气等为外源性因素。(2)莺尾、苦

草与轮叶黑藻生活在水中不同的层次,体现了群落的垂直结构。它们通过与浮游藻类竞争阳

光和无机盐,抑制藻类生长,改善水质。(4)输入该养殖塘的总能量包括生产者固定的总初

级生产量和人工投放的有机物中的能量。(5)人工引入植物浮床及沉水植物时往往要考虑植

物的种类、数量和比例,这体现了生态工程的整体性原则和协调平衡原则。(6)种植业和养

殖业合理优化使该生态工程取得了生态效益和经济效益的最大化。

答案(1)分解者(或微生物)外源性因素

(2)垂直结构阳光和无机盐

(3)B(4)A(5)AB

08/18

(6)种植业和养殖业合理优化(或种养结合、种植业和畜牧业合理优化)

教材问题详解助教兴学,教材通关___________________________________________________

[思考与练习](第70页)

自主搜索资料后进行列举,答案可不相同,但应该包括生态工程应用的主要领域。

[活动(第72页)]

方法步骤

(1)1120.05(2)1619.2(3)69.2%

(5)93.24112.6356.97

讨论

1.李某家庭庭院生态系统人类活动所需要的主要能量来源是太阳能和沼气。这些能源与燃煤、

薪柴相比,最大的优点是减少燃煤产生的污染,减少对森林的砍伐,从而有利于保护环境。

2.建立蔬菜一鸡、猪一沼气的小循环,从物质循环的角度看促进了物质的多级利用。

3.该庭院生态系统具有一定的经济效益和良好的生态效益。

4.至于李某庭院生态系统是否适合某个地区的情况,答案因不同地区而异。但是,这种庭院

生态系统的基本原理具有普遍性。答案不仅要有一个明确的看法,还要有合理的证据来支持

自己的看法。

[活动(第75页)]

方法步骤

1.各种作物每公顷种植面积投入成本核算

将各项投入成本相加,计算结果如下:

作物劳力种子畜力化肥农药燃油电农机具合计

小麦1890258.07480.0671.25156.9625.74450.96115.664048.64

/

玉米1260265.65900.0185.6325.74450.96115.663203.64

棉花3360302.25150.0371.25523.2025.74450.96115.665299.06

/

番售1468.00720.067.5025.71-150.96115.663422.86

/

花生1365562.46480.025.74450.96115.662999.82

大豆,1...,600.067.5025.74450.96115.662190.58

油菜126019.50360.067.50104.64450.96115.662404.00

根据每公顷投入成本由大到小排序依次为棉花〉小麦〉番薯〉玉米〉花生,油菜〉大豆。

2.计算出种植单位面积作物的纯收入

计算结果如下:

10/18

成本产量单价毛收入纯收入

作物

(元.hmf(kg-hm-2)(7C-kg-')(7t-hm-2)(元hm")

小麦4048.644730.001.627662.603613.96

玉米3203.646644.971.107309.474105.83

棉花5299.061011.9218.0018214.5612915.50

番薯3422.864727.781.567375.343952.48

花生2999.822652.102.907691.094691.27

大豆2190.581813.212.805076.992886.41

油菜2404.001621.702.604216.421812.42

根据每公顷纯收入由多到少排序依次为:棉花〉花生〉玉米〉番薯〉小麦〉大豆〉油菜。

讨论

1.作为农业生态专家在具体调查的基础上,作出种植业、养殖业优化建议时还必须要考虑种

植面积、劳动力、畜力以及各种农产品在当地的社会需求和市场需要等因素的制约。例如本

案例中的棉花,尽管每公顷的纯收入最高,但是综合考虑对劳动力的需求及市场需求等因素

后,种植面积仍然减少。对于养殖业来说,还要受到是否能够提供足够高质量的饲料的因素

制约。

2.农业生态专家建议夏季作物要多种小麦,少种油菜;秋季作物以花生和玉米为主,从生态

系统内部物质循环利用的角度来看,小麦不仅经济效益高,而且可提供较多饲料,这一优化

结构符合当地实际;对秋季作物来说,花生和玉米不仅产量高,经济效益好,而且可以提供

较多的畜禽饲料,尤其花生能提供较多的蛋白质饲料,有利于种植业和禽畜业的协调发展。

3.畜禽养殖业要大力发展生猪、增加肉牛的养殖,是因为生猪和肉牛对饲料的选择性小,可

以充分利用农作物秸秆,另外生猪和肉牛的市场需求大。

4.该乡经过重新规划种植业和养殖业后,除有效地提高了农民的经济效益外,还提高了当地

的生态效益。

5.开放性题目,对该乡发展的建议,各人会有所不同。

[思考与练习](第80页)

1.判断下列说法是否正确,并说明理由。

(1)V[按照植物体的需要进行施肥,对于减少污染物的排放、减少农业投入成本是有益

的。因为植物体对矿质元素的吸收具有一定的选择性,也就是说,不同的植物吸收同一种元

素的量是不同的,因此植物生理学研究可为植物施肥提供一定的理论基础。]

(2)J[任何一个生态系统都可以认为是开放性的系统,农业生态系统的开放性体现在不

仅需要不断地从系统外部获得太阳能等能源,更重要的是要求人们不断地施肥、除草、除虫

等。这样难免会施加化肥、使用除草剂和农药,而所有这些都是直接喷洒到环境中,多余的

部分肯定会流向农田生态系统之外,从而导致更大范围的污染和环境破坏。]

(3)V[把能量流动和物质循环引导到更多的更小的循环圈中,正是利用了物质和能量的

多级利用原理。例如,如果农作物秸秆直接还田,是要通过农田中的微生物分解后才能被植

物利用,这中间过程中很多能量就被浪费了,如果用农作物秸秆喂养草食性牲畜,草食性动

物充分利用了秸秆中的有机物,不能消化的残渣形成粪便,利用动物粪便作为农作物肥料,

不仅保证了植物的需要,而且还大大提高了植物的利用效率。利用农作物秸秆进行沼气发酵,

收集沼气作为能源,残渣还田也是同样的道理。]

2.略。

课时作业课后训练,练出高分___________________________________________________________

(时间:30分钟满分:50分)

一、选择题(共8小题,每小题2分,共16分)

1.与一般的传统工程相比,生态工程不具备的特点是()

A.能保持生物多样性

B.依据的基本理论为生态学和工程学原理

C.人为辅助下的自我调整

D.主要利用化石能

解析生态工程是一个低消耗、多效益、可持续发展的生态系统,它是以生态学和工程学为

基本理论,而利用化石能是传统工程的最大缺点,不仅高消耗而且会使环境受到污染。

答案D

2.桑基鱼塘,是我国南方地区为充分利用土地而创造的一种挖深鱼塘,垫高基田,塘基植桑,

塘内养鱼的高效农业生态工程。该生态工程主要利用的农业生态工程技术是()

A.洁净可再生的新能源开发技术

B.间作、套种和轮种技术

C.物质的良性循环技术

D.种植业和畜牧业合理化技术

解析考查农业生态工程的主要技术。桑基鱼塘主要利用了物质的良性循环技术。

答案C

12/18

3.如图为生态养猪模式,从图中可知该生态工程属于()

养猪场猪粪凤眼莲池二级肥水绿萍池

四级肥水

养鱼的稻田他、蟹池

A.物质循环利用的生态工程

B.节水和废水处理与应用的生态工程

C.山区小流域综合治理与开发的生态工程

D.清洁及可再生资源系统组合利用的生态工程

解析这是一个对养猪场的废水进行回收、再生的生态工程。

答案B

4.下列不属于物质循环利用的生态工程的是()

A.广大农村推广的农作物秸秆“过腹还田”

B.南方的桑基鱼塘

C.城市生活垃圾的减量化、无害化、资源化处理

D.农村地区利用农作物秸秆、生活垃圾生产沼气

解析考查生态工程的主要类型。农村地区将农作物秸秆、生活垃圾等发酵处理,生产沼气

作为可再生能源,属于清洁及可再生能源系统组合利用的生态工程。

答案D

5.塔式蚯蚓污水处理系统(下图所示)采用人造湿地原理,利用植物根系和蚯蚓等处理,通

过泥、沙、小石、大石四层过滤,这样重复几次后可实现农村生活污水的达标排放。下列有

关分析正确的是()

——1、'一一生活污水

A.该系统的群落由植物和蚯蚓构成

B.该系统属于节水和废水处理与应用的生态工程

C.该系统的群落只有垂直结构,不存在水平结构

D.输入该系统的总能量是其植物所固定的太阳能

解析该系统中的生物不止植物和蚯蚓;群落既有垂直结构,也有水平结构;输入该系统的

能量包括植物固定的太阳能和污水中有机物中的化学能。

答案B

6.下列哪项与良性循环的农业生态系统的思想不相符合()

A.物质的多级循环利用

B.推行无废弃物农业

C.增加农田的化肥投入

D.沼气工程和桑基鱼塘

解析良性循环的农业生态系统追求物质的多级循环利用,推行无废弃物生产,成功的实例

有沼气工程和桑基鱼塘,A、B、D正确;化肥的大量使用,将导致土壤结构恶化,生物多样

性水平降低,不利于农业的良性循环和农村经济的可持续发展,C错误。

答案C

7.下列对城市垃圾的处理办法不妥当的是()

A.对垃圾进行分类处理,并实现垃圾资源化利用

B.改露天放置为掩埋处理,地表种植植物

C.利用热解方法使垃圾分解

D.垃圾堆放在一块,通过微生物自然分解

解析生产生活中产生的垃圾通过自然状态下微生物的分解很弱。

答案D

8.建设生态农业时巧设、增设食物链的目的不包括()

A.实现物质的多层次分级利用

B.实现能量的循环,使废物资源化

C.加强生物防治,控制有害生物的危害

D.减轻污染,提高抵抗力稳定性

解析生态农业巧设、增设食物链会实现物质和能量的多级利用,使废物资源化,减少对环

境的污染,但不能实现能量的循环。

答案B

二'非选择题(共4小题,共34分)

9.(9分)利用人工湿地可对污水进行净化处理,其基本原理是:在一定的基质(由土壤、

沙石等组成)上种美人蕉、芦苇等湿地植物,将污水投放到人工建造的类似于沼泽的湿地中。

14/18

当污水流过人工湿地时,由于系统中的物理沉降、化学分解和生物净化作用,使污水得到净

化。下图是利用人工湿地去除污水中氮的生物脱氮原理简图。

产湿地植物利用

污水中有机.化合物瞥即回

水™

请分析回答:

(1)与植物吸收a物质有密切联系的生理过程是o

(2)植物吸收a物质用于合成的有机成分是和等。

(3)在此生态系统中对废水净化起主要作用的生物是。

(4)上述对污水处理属于类型的生态工程。

解析解答本题的前提是先明确各种生物在污水净化中的作用,然后再联系污水中污染成分

等相关知识进行作答。分析如下:

|污水中有机氮化合物产化作用.硝化作用,鱼

67礴)图).反硝化作用

叵鼻~质、碱姿)湿地植物利用些

\呼吸作用|

此过程是利用“人工湿地”对污水进行处理与应用,运用湿地生态系统的作用,属于节水和

废水处理与应用的生态工程。

答案(1)呼吸作用(2)蛋白质核酸(3)硝化细菌等微生物(4)节水和废水处

理与应用

10.(8分)下图为某农场的农业生态工程简图,请据图回答下列问题:

|储.罐|~~

|养鸡场沼气

।养猪场—------

硝7s.沼渣沼液

区赢饲料11颗粒若机物卜丽]

请回答下列问题:

(1)在评价养殖效益时,除了人工投入等成本外,往往采用单位时间内饲料投入量和体重净

增长量(可采用相关参数转换成干物质量)作为评价指标,其中体重净增长量为生

产量,该值的大小取决于饲料到饲养动物的能量_______o

(2)该生态工程的核心技术是。若在果园中同时种植蔬菜,属于技术。图

中的沼气工程是在沼气池的基础上增添了脱硫塔等设施,更加优化了的新能源开发

技术。

(3)某农业生态工程基地按照生态和规律,对种植业和养殖业进行了优化设计。通

过套种、间种和等技术的应用,使种植的农作物为该生态系统组成成分中的

提供更多的食物。在农业生产中尽量不施用农药,其目的是(A.减少水土流失B.减

少土壤肥力C.减少环境污染D.减少生物多样性)。

解析(1)在评价养殖效益时,除了人工投入等成本外,往往采用单位时间内饲料投入量和

体重净增长量作为评价指标,其中体重净增长量为次级生产量,该值的大小取决于饲料到饲

养动物的能量传递效率。(2)该生态工程的核心技术是物质的良性循环技术。若在果园中同

时种植蔬菜,属于间种技术。图中的沼气工程是在沼气池的基础上增添了脱硫塔等设施,更

加优化了洁净可再生的新能源开发技术。(3)为建立农业生态工程需按照生态规律、经济规

律合理优化设计种植业、养殖业,尽可能做到少消耗、多效益,在农作物种植方面可综合运

用套种、间种和轮种等技术,使种植的农作物尽可能多地为该生态系统中消费者提供食物,

以提高生态系统的稳定性,同时,为维持生物多样性,减少环境污染,在农业生产中应尽量

不施用农药。

答案(1)次级传递效率(2)物质的良性循环技术间种洁净可再生(3)经济轮

种消费者C

11.(8分)现有一生活污水净化处理系统,处理流程为“厌氧沉淀池一曝气池f

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