CN104649405A - 一种含盐高温废水生化处理的活性污泥培养方法 - Google Patents
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Abstract
本发明是一种含盐高温废水生化处理的活性污泥培养方法，该方法以温泉、火山地、地热区土壤等为污泥样品，接种于20℃~30℃的培养装置，采用间歇式驯化培养方式，经过30℃~40℃培养（周期1~7d）、40℃~50℃培养（周期7~14d）、50℃~60℃培养（周期7~14d）三个阶段，加入微生物稳定剂，可以获得用于处理含盐高温废水的活性污泥。本发明方法简单易行，运行能耗较低，得到的活性污泥具有盐分和温度耐受能力强，去除有机物效率高的特点，其构建的生化系统稳定性强，出水水质较好，能够实现含盐高温废水的达标排放，可用于炼油废水、采油废水的生化处理。
Description
技术领域
本发明涉及一种微生物的培养方法，特别是一种用于处理含盐高温废水的活性污泥的培养方法。
背景技术
含盐高温废水是指盐分质量分数≥1%（以NaCl计量）、温度高（一般≥40℃）的废水。许多工业生产过程中排出的废水，如炼油废水、采油废水、食品废水等，其排放时的温度均较高，温度约在40℃~60℃左右。同时盐分含量高，具有一定的腐蚀性。在传统的废水处理过程中，普通的微生物只能适用于常温或者中温（35℃）废水的处理，如果温度≥35℃，微生物体内的部分蛋白酶系受到高温的影响而失去活性，导致生化系统无法运行。盐分含量过高则导致微生物的细胞发生质壁分离而死亡。由于含盐高温废水处理难度较大，处理达标率≤50%，产生了严重的环境污染，如何有效治理含盐高温废水造成的环境污染，已成为环保领域面临的重要课题。
含盐高温废水由于能量品味较低，热量的回收比较困难，目前大多数企业需要将废水冷却到≤35℃之后进入生化系统。冷却过程不但消耗大量的动力、冷媒（如冷却水），而且增加投资。如果能在高温条件下实现含盐废水的生化处理，那么将会极大降低投资和运行成本。
通过对比专利文献，中国公开专利文献CN1068088A公开一种同步培养活性污泥的方法，但是该文献仍属于常温下工业污水处理的活性污泥的驯化培养，不适用于高温处理。中国公开专利文献CN1257047A中公开一种炼油厂排出的高浓度有机物质所污染的碱渣采油废水的微生物处理方法，所培养的微生物适用于处理15~40℃发的采油废水，不适用于40℃以上的含盐高温采油废水。中国公开专利文献CN 1242935C、CN 1290778C 均公开了一种采用逐步提高温度的方式，用于高温废水处理微生物的培养，但未提到盐分的要求，尤其是盐分（以NaCl计算）质量分数10%的含盐高温采油废水。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是针对现有技术的不足，提供一种方法设计合理、操作方便、处理效果好的含盐高温废水生化处理的活性污泥培养方法，采用该工艺获得的活性污泥可以直接用来处理含盐高温废水。
本发明所要解决的技术问题是通过以下的技术方案来实现的。本发明是一种含盐高温废水生化处理的活性污泥培养方法，其特点是，该方法包括以下步骤：
（1）取污泥样品接种于20℃~30℃的培养装置中，进行一次间歇式驯化培养，使其污泥浓度达到500~1500mg/L；
（2）提高培养装置温度至30℃~40℃，进行二次间歇式驯化培养，加入驯化营养液和适量的实际废水，使进水COD质量浓度为≤2000mg/L，维持废水中盐分质量分数以NaCl计量≤10%，驯化周期为1~7d，当出水COD去除率≥90%时结束培养，投加絮凝剂进行絮凝沉淀，静置弃去上清液，转入下一步培养阶段；
（3）提高培养装置温度至40℃~50℃，进行三次间歇式驯化培养，加入驯化营养液和适量的实际废水，使进水COD质量浓度为≤2000mg/L，维持废水中盐分质量分数以NaCl计量≤10%，驯化周期为7~14d，出水COD去除率≥90%时结束培养，投加絮凝剂进行絮凝沉淀，静置弃去上清液，转入下一步培养阶段；
（4）提高培养装置温度至50℃~60℃，进行四次间歇式驯化培养，加入驯化营养液和适量的实际废水，使进水COD质量浓度为≤2000mg/L，维持废水中盐分质量分数以NaCl计量≤10%，驯化周期为7~14d，出水COD去除率≥90%时结束培养，投加絮凝剂进行絮凝沉淀，静置弃去上清液；
（5）加入微生物稳定剂，即得活性污泥。
本发明中如无特别说明，所述的驯化营养液、絮凝剂、微生物稳定剂等均可以采用现有技术中公开的可适用于本发明的常规驯化营养液、絮凝剂、微生物稳定剂等。
本发明所述的含盐高温废水生化处理的活性污泥培养方法技术方案中，进一步优选的技术方案如下:
1.步骤（1）中，所述的污泥样品来自高温厌氧消化池、厩肥、温泉、火山地或者地热区土壤等。
2、步骤（1）或（2）或（3）或（4）中驯化营养液优选由碳源、氮源、磷源和混合微量元素组成，且其重量比为COD：N：P：混合微量元素=200：（5~10）：（1~2）：（0.01~0.1）。
进一步优选的重量比是，COD：N：P：混合微量元素=200：（7~8）：（1.4~1.6）：（0.04~0.06）。
3、步骤（2）中，优选的实际废水的比例占实际进水体积≤30%。步骤（3）中，优选的实际废水的比例占实际进水体积≤60%。骤（4）中，优选的实际废水的比例占实际进水体积≥60%。
4、步骤（2）或（3）或（4）中所述的絮凝剂为无机絮凝剂、天然高分子絮凝剂或有机高分子絮凝剂中的一种或多种；其中：所述的无机絮凝剂选自硫酸铝、硫酸盐铁、聚合氯化铝、聚合硫酸铁或聚合氯化铁；天然高分子絮凝剂选自壳聚糖或明胶；有机高分子絮凝剂选自聚丙烯酰胺。
5、步骤（2）或（3）或（4）中，所述的絮凝剂的添加量优选为5~500mg/L。进一步优选为50~300mg/L。
6、步骤（5）中的稳定剂优选自甘油、甘露醇、乙醇的一种或者多种。
本发明提出的含盐高温废水生化处理的活性污泥培养方法，其基础在于嗜热微生物，俗称高温菌或嗜热菌，一般是指最低生长温度45℃左右，最适生长温度在50℃～60℃,最高生长温度在70℃或70℃以上的一群微生物，广泛分布在草堆、厩肥、温泉、煤堆、火山地、地热区土壤及海底火山附近等处。嗜热微生物之所以能够适应高温，部分原因在于嗜热菌的细胞膜中含有饱和脂肪酸的比例比不饱和脂肪酸大，增加磷脂酰烷基链的长度,增加异构化支链的比率，或是增加脂肪酸饱和度都可维持膜的液晶态从而使嗜热菌的细胞膜耐受高温。同时组成微生物大分子的蛋白质、脂质、核酸等的稳定性。
与现有技术相比，本发明方法简单易行，培养驯化出的嗜热微生物具有盐分耐受能力高，去除有机物效率高等特点，运行能耗较低，利于工程化的应用。同时其构建的生化系统稳定性强，出水水质高，可以实现含盐高温废水的达标排放，可用于炼油废水、采油废水的生化处理。
附图说明
图1为本发明方法的一种路线示意图。
具体实施方式
以下参照附图，进一步描述本发明的具体技术方案，以便于本领域的技术人员进一步地理解本发明，而不构成对其权利的限制。
实施例1，一种含盐高温废水生化处理的活性污泥培养方法，该方法包括以下步骤：
（1）取污泥样品接种于20℃的培养装置中，进行一次间歇式驯化培养，使其污泥浓度达到500mg/L；
（2）提高培养装置温度至30℃，进行二次间歇式驯化培养，加入驯化营养液和适量的实际废水，使进水COD质量浓度为≤2000mg/L，维持废水中盐分质量分数以NaCl计量≤10%，驯化周期为1~7d，当出水COD去除率≥90%时结束培养，投加絮凝剂进行絮凝沉淀，静置弃去上清液，转入下一步培养阶段；
（3）提高培养装置温度至40℃，进行三次间歇式驯化培养，加入驯化营养液和适量的实际废水，使进水COD质量浓度为≤2000mg/L，维持废水中盐分质量分数以NaCl计量≤10%，驯化周期为7~14d，出水COD去除率≥90%时结束培养，投加絮凝剂进行絮凝沉淀，静置弃去上清液，转入下一步培养阶段；
（4）提高培养装置温度至50℃，进行四次间歇式驯化培养，加入驯化营养液和适量的实际废水，使进水COD质量浓度为≤2000mg/L，维持废水中盐分质量分数以NaCl计量≤10%，驯化周期为7~14d，出水COD去除率≥90%时结束培养，投加絮凝剂进行絮凝沉淀，静置弃去上清液；
（5）加入微生物稳定剂，即得活性污泥。
实施例2，一种含盐高温废水生化处理的活性污泥培养方法，该方法包括以下步骤：
（1）取污泥样品接种于30℃的培养装置中，进行一次间歇式驯化培养，使其污泥浓度达到1500mg/L；
（2）提高培养装置温度至40℃，进行二次间歇式驯化培养，加入驯化营养液和适量的实际废水，使进水COD质量浓度为≤2000mg/L，维持废水中盐分质量分数以NaCl计量≤10%，驯化周期为1~7d，当出水COD去除率≥90%时结束培养，投加絮凝剂进行絮凝沉淀，静置弃去上清液，转入下一步培养阶段；
（3）提高培养装置温度至50℃，进行三次间歇式驯化培养，加入驯化营养液和适量的实际废水，使进水COD质量浓度为≤2000mg/L，维持废水中盐分质量分数以NaCl计量≤10%，驯化周期为7~14d，出水COD去除率≥90%时结束培养，投加絮凝剂进行絮凝沉淀，静置弃去上清液，转入下一步培养阶段；
（4）提高培养装置温度至60℃，进行四次间歇式驯化培养，加入驯化营养液和适量的实际废水，使进水COD质量浓度为≤2000mg/L，维持废水中盐分质量分数以NaCl计量≤10%，驯化周期为7~14d，出水COD去除率≥90%时结束培养，投加絮凝剂进行絮凝沉淀，静置弃去上清液；
（5）加入微生物稳定剂，即得活性污泥。
实施例3，一种含盐高温废水生化处理的活性污泥培养方法，该方法包括以下步骤：
（1）取污泥样品接种于25℃的培养装置中，进行一次间歇式驯化培养，使其污泥浓度达到1000mg/L；
（2）提高培养装置温度至35℃，进行二次间歇式驯化培养，加入驯化营养液和适量的实际废水，使进水COD质量浓度为≤2000mg/L，维持废水中盐分质量分数以NaCl计量≤10%，驯化周期为1~7d，当出水COD去除率≥90%时结束培养，投加絮凝剂进行絮凝沉淀，静置弃去上清液，转入下一步培养阶段；
（3）提高培养装置温度至45℃，进行三次间歇式驯化培养，加入驯化营养液和适量的实际废水，使进水COD质量浓度为≤2000mg/L，维持废水中盐分质量分数以NaCl计量≤10%，驯化周期为7~14d，出水COD去除率≥90%时结束培养，投加絮凝剂进行絮凝沉淀，静置弃去上清液，转入下一步培养阶段；
（4）提高培养装置温度至55℃，进行四次间歇式驯化培养，加入驯化营养液和适量的实际废水，使进水COD质量浓度为≤2000mg/L，维持废水中盐分质量分数以NaCl计量≤10%，驯化周期为7~14d，出水COD去除率≥90%时结束培养，投加絮凝剂进行絮凝沉淀，静置弃去上清液；
（5）加入微生物稳定剂，即得活性污泥。
实施例4，一种含盐高温废水生化处理的活性污泥培养方法，该方法包括以下步骤：
（1）取污泥样品接种于28℃的培养装置中，进行一次间歇式驯化培养，使其污泥浓度达到1200mg/L；
（2）提高培养装置温度至32℃，进行二次间歇式驯化培养，加入驯化营养液和适量的实际废水，使进水COD质量浓度为≤2000mg/L，维持废水中盐分质量分数以NaCl计量≤10%，驯化周期为1~7d，当出水COD去除率≥90%时结束培养，投加絮凝剂进行絮凝沉淀，静置弃去上清液，转入下一步培养阶段；
（3）提高培养装置温度至48℃，进行三次间歇式驯化培养，加入驯化营养液和适量的实际废水，使进水COD质量浓度为≤2000mg/L，维持废水中盐分质量分数以NaCl计量≤10%，驯化周期为7~14d，出水COD去除率≥90%时结束培养，投加絮凝剂进行絮凝沉淀，静置弃去上清液，转入下一步培养阶段；
（4）提高培养装置温度至58℃，进行四次间歇式驯化培养，加入驯化营养液和适量的实际废水，使进水COD质量浓度为≤2000mg/L，维持废水中盐分质量分数以NaCl计量≤10%，驯化周期为7~14d，出水COD去除率≥90%时结束培养，投加絮凝剂进行絮凝沉淀，静置弃去上清液；
（5）加入微生物稳定剂，即得活性污泥。
实施例5，实施例1－4任何一项所述的含盐高温废水生化处理的活性污泥培养方法的步骤（1）中：所述的污泥样品来自高温厌氧消化池、厩肥、温泉、火山地或者地热区土壤。
实施例6，实施例1－5任何一项所述的含盐高温废水生化处理的活性污泥培养方法的骤（1）或（2）或（3）或（4）中驯化营养液由碳源、氮源、磷源和混合微量元素组成，且其重量比为COD：N：P：混合微量元素=200： 5：1： 0.01。
实施例7，实施例1－5任何一项所述的含盐高温废水生化处理的活性污泥培养方法的骤（1）或（2）或（3）或（4）中驯化营养液由碳源、氮源、磷源和混合微量元素组成，且其重量比为COD：N：P：混合微量元素=200： 10： 2： 0.1。
实施例8，实施例1－5任何一项所述的含盐高温废水生化处理的活性污泥培养方法的骤（1）或（2）或（3）或（4）中驯化营养液由碳源、氮源、磷源和混合微量元素组成，且其重量比为COD：N：P：混合微量元素=200： 7：1.4：0.04。
实施例9，实施例1－5任何一项所述的含盐高温废水生化处理的活性污泥培养方法的骤（1）或（2）或（3）或（4）中驯化营养液由碳源、氮源、磷源和混合微量元素组成，且其重量比为COD：N：P：混合微量元素=200： 8： 1.6： 0.06。
实施例10，实施例1－5任何一项所述的含盐高温废水生化处理的活性污泥培养方法的骤（1）或（2）或（3）或（4）中驯化营养液由碳源、氮源、磷源和混合微量元素组成，且其重量比为COD：N：P：混合微量元素=200：7.5： 1.5：0.05。
实施例11，实施例1－10任何一项所述的含盐高温废水生化处理的活性污泥培养方法的步骤（2）中实际废水的比例占实际进水体积≤30%，步骤（3）中实际废水的比例占实际进水体积≤60%，步骤（4）中实际废水的比例占实际进水体积≥60%。
实施例12，实施例1－11任何一项所述的含盐高温废水生化处理的活性污泥培养方法的步骤（2）或（3）或（4）中所述的絮凝剂为无机絮凝剂、天然高分子絮凝剂或有机高分子絮凝剂中的一种或多种；其中：所述的无机絮凝剂选自硫酸铝、硫酸盐铁、聚合氯化铝、聚合硫酸铁或聚合氯化铁；天然高分子絮凝剂选自壳聚糖或明胶；有机高分子絮凝剂选自聚丙烯酰胺。
实施例13，实施例1－12任何一项所述的含盐高温废水生化处理的活性污泥培养方法的步骤（2）或（3）或（4）中，所述的絮凝剂的添加量为5~500mg/L。
实施例14，实施例1－13任何一项所述的含盐高温废水生化处理的活性污泥培养方法的步骤（5）中的稳定剂选自甘油、甘露醇、乙醇的一种或者二种或三种。
实施例15，采油废水活性污泥培养方法实验：
取温泉污泥样品，以10%的接种量接种于20℃~30℃的10L培养装置中，进行间歇式驯化培养，营养液组成为：COD：N：P：混合微量元素=200：10：2：0.05，每一周期曝气培养6h，静置1.5h，排水0.5h，驯化培养5~6周期，污泥浓度达到800~1500mg/L左右；
提高培养装置温度至30℃~40℃，进行间歇式驯化培养，加入配制的营养液和一定比例的采油废水，废水比例25%，使进水COD质量浓度为2000mg/L左右，维持废水中盐分质量分数（以NaCl计量）≤10%，驯化周期为1~7d，当出水COD去除率≥90%时结束培养，投加絮凝剂进行絮凝沉淀，静置弃去上清液，转入下一步培养阶段。
提高培养装置温度至40℃~50℃，进行间歇式驯化培养，加入配制的营养液和一定比例的采油废水，采油废水比例50%，使进水COD质量浓度为2000mg/L，维持废水中盐分质量分数（以NaCl计量）≤10%，驯化周期为7~14d，出水COD去除率≥90%时结束培养，投加絮凝剂进行絮凝沉淀，静置弃去上清液，转入下一步培养阶段。
提高培养装置温度至50℃~60℃，进行间歇式驯化培养，加入配制的营养液和一定比例的采油废水，采油废水比例75%，使进水COD质量浓度为2000mg/L，维持废水中盐分质量分数（以NaCl计量）≤10%，驯化周期为7~14d，出水COD去除率≥90%时结束培养，投加絮凝剂进行絮凝沉淀，静置弃去上清液，
上述沉淀培养物中加入微生物稳定剂，用于采油废水生化处理的活性污泥即制备完成。
实施例16，食品废水活性污泥培养方法实验：
取高温消化池污泥样品，以10%的接种量接种于20℃~30℃的10L培养装置中，进行间歇式驯化培养，营养液组成为：COD：N：P：混合微量元素=200：10：2：0.05，每一周期曝气培养6h，静置1.5h，排水0.5h，驯化培养5~6周期，污泥浓度达到800~1500mg/L左右；
提高培养装置温度至30℃~40℃，进行间歇式驯化培养，加入配制的营养液和一定比例的食品废水，废水比例30%，使进水COD质量浓度为2000mg/L左右，维持废水中盐分质量分数（以NaCl计量）≤10%，驯化周期为1~7d，当出水COD去除率≥90%时结束培养，投加絮凝剂进行絮凝沉淀，静置弃去上清液，转入下一步培养阶段。
提高培养装置温度至40℃~50℃，进行间歇式驯化培养，加入配制的营养液和一定比例的食品废水，废水比例55%，使进水COD质量浓度为2000mg/L，维持废水中盐分质量分数（以NaCl计量）≤10%，驯化周期为7~14d，出水COD去除率≥90%时结束培养，投加絮凝剂进行絮凝沉淀，静置弃去上清液，转入下一步培养阶段。
提高培养装置温度至50℃~60℃，进行间歇式驯化培养，加入配制的营养液和一定比例的食品废水，废水比例90%，使进水COD质量浓度为2000mg/L，维持废水中盐分质量分数（以NaCl计量）≤10%，驯化周期为7~14d，出水COD去除率≥90%时结束培养，投加絮凝剂进行絮凝沉淀，静置弃去上清液，
上述沉淀培养物中加入微生物稳定剂，用于食品废水生化处理的活性污泥即制备完成。
实施例17，造纸废水活性污泥培养方法实验：
取厩肥样品，以10%的接种量接种于20℃~30℃的10L培养装置中，进行间歇式驯化培养，营养液组成为：COD：N：P：混合微量元素=200：10：2：0.05，每一周期曝气培养6h，静置1.5h，排水0.5h，驯化培养5~6周期，污泥浓度达到800~1500mg/L左右；
提高培养装置温度至30℃~40℃，进行间歇式驯化培养，加入配制的营养液和一定比例的造纸废水，废水比例25%，使进水COD质量浓度为2000mg/L左右，维持废水中盐分质量分数（以NaCl计量）≤10%，驯化周期为1~7d，当出水COD去除率≥90%时结束培养，投加絮凝剂进行絮凝沉淀，静置弃去上清液，转入下一步培养阶段。
提高培养装置温度至40℃~50℃，进行间歇式驯化培养，加入配制的营养液和一定比例的造纸废水，废水比例55%，使进水COD质量浓度为2000mg/L，维持废水中盐分质量分数（以NaCl计量）≤10%，驯化周期为7~14d，出水COD去除率≥90%时结束培养，投加絮凝剂进行絮凝沉淀，静置弃去上清液，转入下一步培养阶段。
提高培养装置温度至50℃~60℃，进行间歇式驯化培养，加入配制的营养液和一定比例的造纸废水，废水比例85%，使进水COD质量浓度为2000mg/L，维持废水中盐分质量分数（以NaCl计量）≤10%，驯化周期为7~14d，出水COD去除率≥90%时结束培养，投加絮凝剂进行絮凝沉淀，静置弃去上清液，
上述沉淀培养物中加入微生物稳定剂，用于食品废水生化处理的活性污泥即制备完成。
Claims (10)
1.一种含盐高温废水生化处理的活性污泥培养方法，其特征在于，该方法包括以下步骤：
（1）取污泥样品接种于20℃~30℃的培养装置中，进行一次间歇式驯化培养，使其污泥浓度达到500~1500mg/L；
（2）提高培养装置温度至30℃~40℃，进行二次间歇式驯化培养，加入驯化营养液和适量的实际废水，使进水COD质量浓度为≤2000mg/L，维持废水中盐分质量分数以NaCl计量≤10%，驯化周期为1~7d，当出水COD去除率≥90%时结束培养，投加絮凝剂进行絮凝沉淀，静置弃去上清液，转入下一步培养阶段；
（3）提高培养装置温度至40℃~50℃，进行三次间歇式驯化培养，加入驯化营养液和适量的实际废水，使进水COD质量浓度为≤2000mg/L，维持废水中盐分质量分数以NaCl计量≤10%，驯化周期为7~14d，出水COD去除率≥90%时结束培养，投加絮凝剂进行絮凝沉淀，静置弃去上清液，转入下一步培养阶段；
（4）提高培养装置温度至50℃~60℃，进行四次间歇式驯化培养，加入驯化营养液和适量的实际废水，使进水COD质量浓度为≤2000mg/L，维持废水中盐分质量分数以NaCl计量≤10%，驯化周期为7~14d，出水COD去除率≥90%时结束培养，投加絮凝剂进行絮凝沉淀，静置弃去上清液；
（5）加入微生物稳定剂，即得活性污泥。
2.根据权利要求1所述的含盐高温废水生化处理的活性污泥培养方法，其特征在于:步骤（1）中所述的污泥样品来自高温厌氧消化池、厩肥、温泉、火山地或者地热区土壤。
3.根据权利要求1所述的含盐高温废水生化处理的活性污泥培养方法，其特征在于：步骤（1）或（2）或（3）或（4）中驯化营养液由碳源、氮源、磷源和混合微量元素组成，且其重量比为COD：N：P：混合微量元素=200：（5~10）：（1~2）：（0.01~0.1）。
4.根据权利要求3所述的含盐高温废水生化处理的活性污泥培养方法，其特征在于：COD：N：P：混合微量元素的重量比为200：（7~8）：（1.4~1.6）：（0.04~0.06）。
5.根据权利要求1所述的含盐高温废水生化处理的活性污泥培养方法，其特征在于：步骤（2）中实际废水的比例占实际进水体积≤30%。
6.根据权利要求1所述的含盐高温废水生化处理的活性污泥培养方法，其特征在于：步骤（3）中实际废水的比例占实际进水体积≤60%。
7.根据权利要求1所述的含盐高温废水生化处理的活性污泥培养方法，其特征在于：步骤（4）中实际废水的比例占实际进水体积≥60%。
8.根据权利要求1所述的含盐高温废水生化处理的活性污泥培养方法，其特征在于：步骤（2）或（3）或（4）中所述的絮凝剂为无机絮凝剂、天然高分子絮凝剂或有机高分子絮凝剂中的一种或多种；其中：所述的无机絮凝剂选自硫酸铝、硫酸盐铁、聚合氯化铝、聚合硫酸铁或聚合氯化铁；天然高分子絮凝剂选自壳聚糖或明胶；有机高分子絮凝剂选自聚丙烯酰胺。
9.根据权利要求1或8所述的含盐高温废水生化处理的活性污泥培养方法，其特征在于：步骤（2）或（3）或（4）中，所述的絮凝剂的添加量为5~500mg/L。
10.根据权利要求1所述的含盐高温废水生化处理的活性污泥培养方法，其特征在于：步骤（5）中的稳定剂选自甘油、甘露醇、乙醇的一种或者多种。
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