CN101597131A - 一种垃圾渗滤液的处理方法及处理装置 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种垃圾渗滤液的处理方法及处理装置,该处理方法包括预处理、厌氧处理、膜生化处理、纳滤处理及污泥处理等步骤;该处理装置包括初沉池(1)和调节池(2),调节池(2)连接至厌氧反应器(3),厌氧反应器(3)连接反硝化池(4),反硝化池(4)连通硝化池(5);硝化池(5)连接超滤设备(6),超滤设备(6)连接纳滤设备(7)。本发明实现高浓度废水降解COD,使50000的高浓度COD通过处理后COD达到50左右,达到工业回用水标准,实现渗滤液零排放,开创了高浓度渗滤液处理新的尝试,填补了国内空白。
Description
技术领域
本发明涉及一种垃圾渗滤液的处理方法及垃圾渗滤液的处理装置。
背景技术
目前国内垃圾处置方式主要有卫生填埋、堆肥和焚烧。从理论上讲,垃圾堆肥是一种非常好的垃圾资源化方式,可同时实现垃圾的减量化和无害化,但垃圾堆肥生产和推广应用重存在许多具体问题,而且堆肥生产的成本较高。焚烧技术与堆肥和填埋相比,垃圾的减量化、资源化、无害化效果较好,焚烧后的垃圾残渣量少,焚烧产生的热量可用于发电,采用垃圾焚烧发电的过程中也会产生一定数量的高浓度渗滤液,对这部分高浓度的有机废水需妥善处置。无论是采用焚烧还是卫生填埋,在垃圾的处置过程中都会产生一定数量的高浓度有机废水,填埋场高浓度渗滤液的产生主要来自于以下几个方面:(1)大气降水和地表径流;(2)垃圾中原来含有的水分;(3)垃圾填埋过程中由于微生物的代谢活动所产生的水分。在我国高浓度渗滤液主要还是来源于大气降水。高浓度渗滤液一般是指超过垃圾及其所覆土层持水量和表面蒸发潜力的雨水进入填埋场地后,沥经垃圾层而产生的高浓度有机废水。由于液体在流动过程中有许多因素可能影响到渗滤液的性质,包括物理因素、化学因素以及生物因素等,所以渗滤液的性质在一个相当大的范围内变动,一般来说,其PH值在4~9之间,COD在2000~65000mg/L、BOD5从200~45000mg/L的范围内。渗滤液废水中除COD、BOD、NH3-N等污染物指标严重超标外,还有卤代芳烃、重金属和病毒等污染,是一种成分复杂的高浓度有机废水。所以城市生活高浓度渗滤液是一种污染物指标严重超标的成分复杂的高浓度有机废水,若不加处理而直接排入环境,将给当地地面水、地下水环境造成严重污染,对周边人民群众的身体健康产生严重威胁。
发明内容
本发明所要解决的技术问题在于提供一种垃圾渗滤液的处理方法及处理装置;该处理方法及处理装置可实现垃圾渗滤液降解COD,达到工业回用水标准,最终实现渗滤液零排放。
为解决上述技术问题,本发明的技术方案:一种垃圾渗滤液的处理方法。包括以下步骤:a、预处理,将来自垃圾储存坑的垃圾渗滤液经过收集后进入初沉池进行沉淀,大部分的杂质与污泥沉淀后经污泥泵抽回垃圾储存坑,澄清后的垃圾渗滤液溢流到调节池中停留一段时间,进行调蓄流量;
b、厌氧处理,将垃圾渗滤液用泵由调节池抽入厌氧反应器进行厌氧反应,产生的沼气与污水、污泥进入厌氧反应器上部的三相分离器分离,沼气经由三相分离器的集气室排出,含有悬浮污泥的污水进入三相分离器的沉降区,沉淀性能良好的污泥经三相分离器的沉降面返回厌氧反应器主体,含有少量较轻污泥的污水从厌氧反应器上部排出;
c、膜生化处理,将上述厌氧处理后的污水送入反硝化池中进行反硝化反应;反硝化池与硝化池之间采用管道连通,污水从反硝化池通过管道溢流至硝化池中,在硝化池内鼓风曝气,进行硝化反应;将硝化反应后的污水送入超滤设备中,通过超滤设备对污水进行固液分离,分离的污泥回流到反硝化池内,清液送入纳滤设备中;
d、纳滤处理,将上述得到的清液送入纳滤设备中,通过纳滤设备的纳滤膜组件对清液进行过滤,得到的纳滤清液达标排放,产生的纳滤浓缩液与超滤设备中的剩余污泥一起处理;
e、污泥处理,将上述超滤设备中的剩余污泥和纳滤处理后产生的纳滤浓缩液送入污泥浓缩池内,经过沉淀和污泥浓缩,得到的上清液溢流回调节池,得到的浓缩污泥经过脱水处理后通过污泥泵抽送到垃圾储存坑随垃圾进入焚烧炉进行焚烧处理。
上述的垃圾渗滤液的处理方法,步骤a中所述的垃圾渗滤液到调节池的总停留时间为7天。
前述的垃圾渗滤液的处理方法,步骤b中所述的厌氧反应器为UASB厌氧反应器。
前述的垃圾渗滤液的处理方法,步骤c中所述的超滤设备由超滤环路循环泵、超滤膜组件及清洗设施组成,超滤膜组件为管式陶瓷超滤膜组件,由不对称管式陶瓷膜元件构成,膜孔径为0.05μm,中间是多孔支撑层。
前述的垃圾渗滤液的处理方法,步骤d中所述的纳滤设备由纳滤环路循环泵、纳滤膜组件及清洗设施组成,纳滤膜组件分为两级,两级纳滤膜组件采用串联的排列方式,超滤清液首先进入第一级纳滤膜组件进行纳滤处理,并在第一级纳滤处理后采用混凝沉淀进一步处理,然后再进入第二级纳滤膜组件进行更深一步处理,产生的纳滤清液的COD为30mg/L。
前述的垃圾渗滤液的处理方法,步骤e中所述的脱水处理是采用板框压滤机将浓缩污泥脱水至含水为80%的干污泥。
一种垃圾渗滤液的处理装置。包括初沉池和调节池,初沉池用管道与调节池连接,调节池连接至厌氧反应器,厌氧反应器连接反硝化池,反硝化池通过管道连通硝化池;硝化池连接超滤设备,超滤设备连接纳滤设备;超滤设备和纳滤设备的污泥排出口连接至污泥浓缩池;污泥浓缩池连接至初沉池和板框压滤机。
上述的垃圾渗滤液的处理装置中,所述的初沉池的平面尺寸为4m×6m,深度5m,采用地上式布置,在初沉池的池体下部设置有泥斗;调节池的平面尺寸为18m×10m,有效水深7m,调节池的池体为钢筋混凝土结构,在调节池的顶部设置有盖。
前述的垃圾渗滤液的处理装置中,所述的硝化池的平面尺寸为19m×10m,有效水深7m;在硝化池内设置有液下射流曝气机和用于调节硝化池温度的冷却装置;反硝化池的平面尺寸为10m×6m,有效水深7m,在反硝化池底部设置有不锈钢水下搅拌器。
前述的垃圾渗滤液的处理装置中,所述的纳滤设备由纳滤环路循环泵、纳滤膜组件及清洗设施组成,纳滤膜组件分为两级,一级纳滤膜组件采用3根膜管,每根膜管6个膜元件;二级纳滤膜组件采用2根膜管,每根膜管6个膜元件。
本发明的有益效果:与现有技术相比,本发明首先采用厌氧处理三分离技术,去除垃圾渗滤液中的大部分有机污染物;处理后的出水进入分体式陶瓷膜生化反应系统,在反硝化反应和硝化反应中达到脱氮的目的,再通过管式陶瓷超滤膜错流过滤进行泥水分离;经过两级纳滤截留那些难生化的大分子有机物COD;前期处理中产生的污泥,在污泥处理系统下采用板框压滤脱水至80%送去焚烧处置;经过本系统处理后的出水达标,回用于清洗或冷却,实现了污水的零排放。本发明用膜过滤取代传统生化处理技术中二次沉淀池和砂滤池的水处理技术,具有投资省、运行费用低的特点,其意义不仅在降解渗滤液本身的污染负荷,更在于对整个垃圾处理过程中污染物能有效得到控制,可以彻底缓解环境压力,有效地保护宝贵的土地资源,解决了高浓度渗滤液处理技术的瓶颈问题,解决了城市现有垃圾处置工程的环境污染问题,实现高浓度渗滤液处理的减容、减量化、无害化和资源化。
本发明针对高浓度渗滤液中氨氮、COD等高浓度有机污染物,采用膜分离技术与生物技术有机结合的新型废水处理技术,它利用膜分离设备将生化反应池中的活性污泥和大分子有机物截留住,替代常规二沉池。膜生物反应工艺通过膜的分离技术大大强化了生物反应器的功能,使活性污泥浓度大大提高,其水力停留时间(HRT)和污泥停留时间(SRT)可以分别控制;氨氮得到稳定有效去除,其他污染物的去除率也得到提高,减少了渗滤液COD浓度;本发明采用厌氧处理三分离技术、分体式膜生物反应技术、纳滤技术在渗滤液处理过程中有效组合,实现高浓度废水降解COD,使50000的高浓度COD通过该技术处理,COD达到50左右,达到工业回用水标准,而且出水将全部回用于生产过程(即70%用于补充电厂的冷却水,20%用于冲浇锅炉废渣,10%作为垃圾车辆的冲洗水),最终实现渗滤液零排放,开创了高浓度渗滤液处理新的尝试,填补了国内空白。
本发明中的厌氧处理三分离技术是对高浓度渗滤液的固体、液体、气体有效进行分离处理,具有处理容量高、投资少、占地省、运行稳定等优点,该技术对反应系统内的污泥颗粒化,且已具有良好的沉降性能和很高的产甲烷活性,这使反应系统内的污泥浓度更高,泥龄更长,大大提高了COD容积负荷,实现了泥水之间的良好接触。由于采用了高的COD负荷,所以沼气产量高,使污泥处于膨胀流化状态,强化了传质效果,达到了泥水充分接触的目的,使厌氧反应处理技术进一步升华。分体式膜生物反应技术包括生化反应与超滤两个单元组合运用,突破了传统的一般污水处理降解系数。该技术主要利用进水中的有机基质作为硝酸盐氧化还原反应电子供体,使氨氮和有机氮氧化为硝酸盐和亚硝酸盐,在反硝化缺氧环境中,还原成氮气排出,达到脱氮的目的,是一个基质脱氮工艺。同时采用超滤技术对渗滤液进行过滤处理,代替了常规生化工艺中的二沉池作用,处理过程中,微生物已被迅速、完全截留在生化反应过程中,实现100%生物菌体分离,出水无细菌和固性物,保持生化反应的高生物浓度,COD的去除率为95%左右,氨氮的去除率超过99%,无二次污染,有效控制泥龄,避免了污泥的流失,确保硝化效果,提高出水质量,能从溶液中分离出大粒子溶质的膜分离,其分离机理是机械筛分原理。超滤技术具有选择性分离的特点,是处理高浓度渗滤液的重要组成部分之一。纳滤技术应用在高浓度渗滤液处理过程中,提高了透水率和脱盐率,出水COD已达到排放要求。纳滤净化水回收率85%,COD、重金属离子及多价非金属离子(如磷等)达到出水要求。该技术对一价离子可以完全通过纳滤装置,部分二价离子也可通过纳滤处理回用水技术,同时纳滤浓液中的部分金属离子在沉淀池中可被污泥吸附,因此采用本技术突破了金属离子的不会堆积。经纳滤技术进一步深化处理,可使出水COD稳定降到50mg/l以下。每级纳滤处理回用水技术采用组件分段串联排列、浓液循环等措施,优化了工艺设计,降低了投资、运行成本,恶劣工况下有效延长了使用寿命,达到了经济适用的目的。本发明的渗滤液处理站的污泥来自生物处理的剩余污泥和纳滤回流液混凝沉淀产生的污泥,为了发挥生物处理的剩余污泥的生物吸附作用和改善污泥的脱水性能,把生物处理的剩余污泥排到即污泥浓缩池,经过混凝沉淀和污泥浓缩,上清液溢流回调节池,浓缩污泥采用板框压滤脱水至80%,脱水后的污泥为焚烧处置,实现了高浓度渗滤液的零排放,而且污泥无需脱臭处理工序、减少了运行费用。
附图说明
图1为本发明的工艺流程框图;
图2是垃圾渗滤液的处理装置的结构示意图。
下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步的说明。
具体实施方式
实施例1。如图1所示,按照下述步骤对垃圾渗滤液进行处理:a、预处理,将来自垃圾储存坑的垃圾渗滤液经过收集后进入初沉池进行沉淀,渗滤液由初沉池的中心管进初沉池的底部,大部分的杂质与污泥沉淀后经污泥泵抽回垃圾储存坑,起到了降低水质和保护后面系统(特别是超滤)的作用,澄清后的垃圾渗滤液溢流到调节池中停留7天,进行调蓄流量,其不但起到了均质的作用,还能为雨季或处理系统的检修维护起到了缓冲的作用;
b、厌氧处理,将垃圾渗滤液由泵提升进入反应器底部进行厌氧反应,垃圾渗滤液以一定流速自下而上流动,厌氧反应产生的大量沼气起到搅拌作用,使污水与污泥充分混合,有机质被吸附分解;沼气与污水、污泥进入厌氧反应器上部的三相分离器分离,沼气经由三相分离器的集气室排出,含有悬浮污泥的污水进入三相分离器的沉降区,沉淀性能良好的污泥经三相分离器的沉降面返回厌氧反应器主体,含有少量较轻污泥的污水从厌氧反应器上部排出;厌氧反应器选用济南纳川环保科技有限公司生产的UASB厌氧反应器,该厌氧反应器有一个很大的特点,就是能使反应器内的污泥颗粒化,且具有良好的沉降性能和很高的产甲烷活性。这使反应器内的污泥浓度更高,泥龄更长,大大提高了COD容积负荷,实现了泥水之间的良好接触。由于采用了高的COD负荷,所以沼气产量高,使污泥处于膨胀流化状态,强化了传质效果,达到了泥水充分接触的目的。而且具有处理容量高、投资少、占地省、运行稳定等优点,是第三代厌氧反应器的代表工艺之一;UASB厌氧反应器即上流式厌氧污泥床(Up-flowAnaerobicSludge Bed)反应器,反应器工作时,污水经过均匀布水进入反应器底部,颗粒污泥(污泥絮体)在上升的水流和气泡作用下处于悬浮状态,反应器下部是浓度较高的污泥床,上部是浓度较低的悬浮污泥层,有机物在此转化为甲烷和二氧化碳气体;在反应器的上部有三相分离器,沼气与水、污泥进入三相分离区分离,污泥回流入污泥区,沼气收集利用,水溢流外排。UASB厌氧反应器的COD负荷较高,反应器中污泥浓度高达100-150g/L,因此COD去除效率比普通的厌氧反应器高三倍,可达80%~95%。其主要设备为三相分离器,材质为工程塑料,防腐性能好,使用寿命长。反射室分两层,带集气室和出水堰及沼气管出水管及法兰等。
c、膜生化处理,将上述厌氧处理后的污水送入反硝化池中进行反硝化反应;反硝化池与硝化池之间采用管道连通,污水从反硝化池通过管道溢流至硝化池中,在硝化池内鼓风曝气,进行硝化反应;将硝化反应后的污水送入超滤设备中,通过超滤设备对污水进行固液分离,分离的污泥回流到反硝化池内,清液送入纳滤设备中;超滤设备由超滤环路循环泵、超滤膜组件及清洗设施组成,超滤膜组件为管式陶瓷超滤膜组件,主要由不对称管式陶瓷膜元件构成,陶瓷膜元件是一种无机膜,是将金属(铝、钛或锆)与非金属氧化物、氮化物或碳化物结合而构成,其内外表面为致密层,层面密布微孔,膜孔径0.05μm,中间是多孔支撑层。超滤过程很容易形成污染而导致通量大幅度衰减,因此需要定期清洗。清洗时可以选强酸强碱作清洗剂,也可进行反向冲洗。污水的硝化-反硝化脱氮处理是一种利用硝化细菌和反硝化细菌的污水微生物脱氮处理方法。此方法分为硝化和反硝化两个阶段,在好氧条件下利用污水中硝化细菌将氮化物转化为硝酸盐,然后在缺氧条件下(溶解氧<0.5mg/L)利用污水中反硝化细菌将硝酸盐还原成气态氮。硝化反应可采用一级硝化或两级硝化。一级硝化中,同时也进行碳氧化过程;二级硝化中,碳化和硝化过程可分池进行。硝化池可采用曝气池的形式。
d、纳滤处理,将上述得到的清液送入纳滤设备中,通过纳滤设备的纳滤膜组件对清液进行过滤,得到的纳滤清液达标排放,产生的纳滤浓缩液与超滤设备中的剩余污泥一起处理;纳滤的作用是截留那些不可生化的大分子有机物COD,污水经纳滤系统进一步深化处理后,可使出水COD降到50mg/L以下,可以保证出水的达标排放。纳滤设备由纳滤环路循环泵、纳滤膜组件及清洗设施组成,纳滤膜组件分为两级,两级纳滤膜组件采用串联的排列方式,超滤清液首先进入第一级纳滤膜组件进行纳滤处理,第一级纳滤出来的清液的COD约150mg/L,纳滤净化水回收率85%,过程产生15%的浓缩液,COD浓度约3300mg/L;在第一级纳滤处理后采用混凝沉淀进一步处理,实践表明,使用具有混凝和吸附作用的复合型混凝剂(主要含FeCl3),COD去除率可达60%以上,混凝沉淀的上清液COD浓度约1300mg/L;然后再进入第二级纳滤膜组件进行更深一步处理,产生的纳滤清液的COD为30mg/L,纳滤净化水回收率85%,产生15%的浓缩液,COD浓度约830mg/L。
e、污泥处理,将上述超滤设备中的剩余污泥和纳滤处理后产生的纳滤浓缩液送入污泥浓缩池内,经过沉淀和污泥浓缩,得到的上清液溢流回调节池,得到的浓缩污泥经过脱水处理后通过污泥泵抽送到垃圾储存坑随垃圾进入焚烧炉进行焚烧处理。其中的脱水处理是采用板框压滤机将浓缩污泥脱水至含水为80%的干污泥。
如图2所示,本发明垃圾渗滤液的处理装置。包括初沉池1和调节池2,初沉池1的平面尺寸为4m×6m,深度5m,采用地上式布置,在初沉池1的池体下部设置有泥斗;调节池2的平面尺寸为18m×10m,有效水深7m,调节池2的池体为钢筋混凝土结构,并采取防腐措施;为防止臭气外溢,顶部设盖,并设计抽气系统,将臭气导排至垃圾储存坑负压系统。在调节池2的顶部设置有盖,初沉池1用管道与调节池2连接,调节池2连接至厌氧反应器3,厌氧反应器3连接反硝化池4,反硝化池4通过管道连通硝化池5;硝化池5的平面尺寸为19m×10m,有效水深7m;在硝化池5内设置有液下射流曝气机和用于调节硝化池温度的冷却装置,所需空气通过自吸完成;反硝化池4的平面尺寸为10m×6m,有效水深7m,在反硝化池4底部设置有不锈钢水下搅拌器。硝化池5连接超滤设备6,超滤设备6连接纳滤设备7,纳滤设备7由纳滤环路循环泵、纳滤膜组件及清洗设施组成,纳滤膜组件分为两级,一级纳滤膜组件采用3根膜管,每根膜管6个膜元件;二级纳滤膜组件采用2根膜管,每根膜管6个膜元件;超滤设备6和纳滤设备7的污泥排出口连接至污泥浓缩池8;污泥浓缩池8连接至初沉池1和板框压滤机9。
本发明的实施方式不限于上述实施例,在不脱离本发明宗旨的前提下做出的各种变化均属于本发明的保护范围之内。
Claims (10)
1.一种垃圾渗滤液的处理方法,其特征在于,包括以下步骤:
a、预处理,将来自垃圾储存坑的垃圾渗滤液经过收集后进入初沉池进行沉淀,大部分的杂质与污泥沉淀后经污泥泵抽回垃圾储存坑,澄清后的垃圾渗滤液溢流到调节池中停留一段时间,进行调蓄流量;
b、厌氧处理,将垃圾渗滤液用泵由调节池抽入厌氧反应器进行厌氧反应,产生的沼气与污水、污泥进入厌氧反应器上部的三相分离器分离,沼气经由三相分离器的集气室排出,含有悬浮污泥的污水进入三相分离器的沉降区,沉淀性能良好的污泥经三相分离器的沉降面返回厌氧反应器主体,含有少量较轻污泥的污水从厌氧反应器上部排出;
c、膜生化处理,将上述厌氧处理后的污水送入反硝化池中进行反硝化反应;反硝化池与硝化池之间采用管道连通,污水从反硝化池通过管道溢流至硝化池中,在硝化池内鼓风曝气,进行硝化反应;将硝化反应后的污水送入超滤设备中,通过超滤设备对污水进行固液分离,分离的污泥回流到反硝化池内,清液送入纳滤设备中;
d、纳滤处理,将上述得到的清液送入纳滤设备中,通过纳滤设备的纳滤膜组件对清液进行过滤,得到的纳滤清液达标排放,产生的纳滤浓缩液与超滤设备中的剩余污泥一起处理;
e、污泥处理,将上述超滤设备中的剩余污泥和纳滤处理后产生的纳滤浓缩液送入污泥浓缩池内,经过沉淀和污泥浓缩,得到的上清液溢流回调节池,得到的浓缩污泥经过脱水处理后通过污泥泵抽送到垃圾储存坑随垃圾进入焚烧炉进行焚烧处理。
2.、根据权利要求1所述的垃圾渗滤液的处理方法,其特征在于:步骤a中所述的垃圾渗滤液到调节池的总停留时间为7天。
3.根据权利要求1所述的垃圾渗滤液的处理方法,其特征在于:步骤b中所述的厌氧反应器为UASB厌氧反应器。
4.根据权利要求1所述的垃圾渗滤液的处理方法,其特征在于:步骤c中所述的超滤设备由超滤环路循环泵、超滤膜组件及清洗设施组成,超滤膜组件为管式陶瓷超滤膜组件,由不对称管式陶瓷膜元件构成,膜孔径为0.05μm,中间是多孔支撑层。
5.根据权利要求1所述的垃圾渗滤液的处理方法,其特征在于:步骤d中所述的纳滤设备由纳滤环路循环泵、纳滤膜组件及清洗设施组成,纳滤膜组件分为两级,两级纳滤膜组件采用串联的排列方式,超滤清液首先进入第一级纳滤膜组件进行纳滤处理,并在第一级纳滤处理后采用混凝沉淀进一步处理,然后再进入第二级纳滤膜组件进行更深一步处理,产生的纳滤清液的COD为30mg/L。
6.根据权利要求1所述的垃圾渗滤液的处理方法,其特征在于:步骤e中所述的脱水处理是采用板框压滤机将浓缩污泥脱水至含水为80%的干污泥。
7.一种如权利要求1-6中任意一项权利要求所述的处理方法使用的垃圾渗滤液的处理装置,包括初沉池(1)和调节池(2),其特征在于:初沉池(1)用管道与调节池(2)连接,调节池(2)连接至厌氧反应器(3),厌氧反应器(3)连接反硝化池(4),反硝化池(4)通过管道连通硝化池(5);硝化池(5)连接超滤设备(6),超滤设备(6)连接纳滤设备(7);超滤设备(6)和纳滤设备(7)的污泥排出口连接至污泥浓缩池(8);污泥浓缩池(8)连接至初沉池(1)和板框压滤机(9)。
8.根据权利要求7所述的垃圾渗滤液的处理装置,其特征在于:所述的初沉池(1)的平面尺寸为4mx6m,深度5m,采用地上式布置,在初沉池(1)的池体下部设置有泥斗;调节池(2)的平面尺寸为18mx10m,有效水深7m,调节池(2)的池体为钢筋混凝土结构,在调节池(2)的顶部设置有盖。
9.根据权利要求7所述的垃圾渗滤液的处理装置,其特征在于:所述的硝化池(5)的平面尺寸为19mx10m,有效水深7m;在硝化池(5)内设置有液下射流曝气机和用于调节硝化池温度的冷却装置,反硝化池(4)的平面尺寸为10mx6m,有效水深7m,在反硝化池(4)底部设置有不锈钢水下搅拌器。
10.根据权利要求7所述的垃圾渗滤液的处理装置,其特征在于:所述的纳滤设备(7)由纳滤环路循环泵、纳滤膜组件及清洗设施组成,纳滤膜组件分为两级,一级纳滤膜组件采用3根膜管,每根膜管6个膜元件;二级纳滤膜组件采用2根膜管,每根膜管6个膜元件。
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