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一種採用超濾膜廢水處理裝置

發布時間:2024-06-01 07:21:34

A. 超濾技術在工業廢水處理中的應用

超濾技術在工業廢水處理中的應用
簡介:超濾是迅速崛起的一門分離技術,它在環境保護的水處理中有著廣泛的應用。文章簡要介紹了超濾技術的發展現狀,並對超濾分離法在電泳漆、化學纖維、紡織、造紙、印鈔、釀造、製革、石油和食品工業廢水處理中的應用進行了綜述。
早在1861年Schmidt用牛心包膜截留阿拉伯膠,可作為世界上第一次超濾試驗,到1960年,在Loeb和Sourirajan試驗成功不對稱反滲透醋酸纖維素膜的影響下,1963年Michaels開發了不同孔徑的不對稱CA超濾膜。基於CA膜物化性質的限制,1965年開始,不斷有新品種的高聚物超濾膜問世,並很快商品化,1965-1975年是超濾工藝大發展的階段,膜材料從初期的不對稱CA膜擴大到現在的聚碸(PSF)、聚丙烯腈(PAN)、聚醚碸(PES)以及各種高分子合金膜等,膜組件有板式、卷式和中空纖維等,在不同的生產過程中都已成功的應用[1]。目前所用超濾膜較多由高分子材料製成,隨著工業上超濾技術的應用和發展,以金屬、陶瓷、多孔硅鋁等材料製成的無機膜,在20世紀80年代初期至90年代獲得了重要發展。如1980-1985年期間,美國UCC公司開發的載體為多孔炭、外塗一層陶瓷氧化鋯的無機膜可用作超濾膜管,美國Alcoa/SCT公司開發的商品名為Membralox的陶瓷膜管,能承受反沖,可採用錯流(CrossFlow)操作[2]。用無機膜進行超濾,比常規的分離技術更加經濟有效。目前工業所用的無機膜幾乎全部是多孔陶瓷膜或以多孔陶瓷為支撐體的復合膜。隨著粉末技術的發展,很多優質價廉的燒結金屬微孔管投入市場,它具有易於和金屬構件組合、加工等優點。近年來,國外還有人燒結不銹鋼微孔管內壁燒結孔徑為0.1納米的TiO2薄層,構成Scepter不銹鋼膜[3]。
近30年是超濾技術迅速發展的時期,超濾技術被廣泛地應用於飲用水制備、食品工業、制葯工業、工業廢水處理、金屬加工塗料、生物產品加工、石油加工等。
1 工業廢水處理中的應用
目前膜法水處理技術在環境過程中的應用,主要是超濾、反滲透、滲析和電滲析等方法用於處理各工業廢水。超濾技術因其操作壓力低、能耗低、通量大、分離效率高,可以回收和回用有用物質和水,特別是通量大的特點,使得超濾成為廢水處理工程採用的主要膜分離技術。
1.1 電泳漆廢水
國外超濾技術的較大規模應用開始於70年代,當時就是主要用於電泳塗漆工業。廢水中的漆料是使用漆料總量的10%~50%,採用超濾技術處理電泳漆廢水不僅可以減少漆的損失和回用廢水,而且可以使有害無機鹽透過超濾膜從而提高了電泳漆的比電阻,調節和控制、漆液的組成,保證電泳塗漆的正常運行。70 年代初期主要用CA膜管式超濾器處理陽極電泳漆廢水,70年代後期,改用框式、卷式、中空纖維式超濾器處理陰極電泳漆廢水。國內一些汽車廠、電泳漆行業也採用超濾技術,如長春汽車轎車廠從Aomicon公司引進中空纖維式陰極電泳漆專用超濾器,由30根直徑7.62cm的膜組件並聯而成,總膜面積約75 cm2,處理能力為1.5 t/h,裝有循環液定時自動換向系統,以減少膜污染,延長膜清洗周期。北京某汽車廠原排放電泳漆廢水量為200 m3/d,工件帶出漆液量19.13 L/h,經用超濾法處理後,保證了電泳槽漆液的電阻率大於500 Ω/cm,維持了電泳漆的固體含量穩定,對電泳漆的截留率為97%~98%,排水量降到5 m3/d,節省了大量補充的去離子水[4]。中國科學院生態環境研究中心研製出荷正離子的中空纖維膜組件,對比實驗表明結果良好,與進口膜性能相近,可以用於生產。無錫超濾設備廠對有關的超濾膜進行開發,以共聚丙烯腈為膜材料,二甲基乙醯胺為溶劑,添加適量致孔劑製取的荷正電荷超濾膜透液量大,性能穩定,油漆截留率高,抗污染性能好,也已用於生產。我國許多廠家引進國外超濾裝置,所以用性能優良的國產荷電超濾膜裝置取代進口裝置成為現在的新目標。
1.2 化纖、紡織工業廢水
化纖工業中有多種廢水可用超濾法處理與回收。如回收聚乙烯醇(PVA),國外不少工廠已用於生產。日本某工廠採用8 cm2的管式超濾器將PVA原液由0.1%濃縮到10~15倍,進口壓力為3.92×105 Pa,出口壓力為1.96×105 Pa,進料溫度55~66℃,膜的水通量為100~140 L/ (cm2·h),對PVA的分離率為98.2%,每天回收PVA 20 kg,運行良好[5]。
染料廢水種類繁多,組成復雜,主要包括含鹽、有機物的有色廢水;氯化及溴化廢水;含有微酸和微鹼的有機廢水;含有銅、鉛、鉻、錳、汞等陽離子的有色廢水;含硫的有機物廢水。廢水量大,濃度高,色度高,毒性大,是治理難度最大的工業廢水之一。上海印染廠最早採用醋酸纖維外壓管式超濾裝置處理還原染料廢水並回收染料獲得成功,中科院環境化學所也完成了用聚碸超濾膜管式和中空纖維式裝置處理染料廢水的現場實驗,脫色率為95%~98%,COD去除率60%~90%,濃縮液含染料15~20 g/L,並被印染廠引用於生產[6]。
洗毛廢水是紡織工業污染最嚴重的廢水之一,洗毛廢水中含有大量的懸浮物、油脂和合成洗滌劑,其中主要污染物是羊毛脂。羊毛脂是日用化工、醫葯工業的原料,也是很好的防腐劑和潤滑劑,具有較高的經濟價值。傳統回收羊毛脂的方法回收率較低,而採用超濾技術處理洗毛廢水取得了好的效果。國內的許多毛紡廠和洗毛廠採用超濾法處理洗毛廢水工藝,該工藝包括預處理、超濾濃縮、離心分離和水回用四個系統,比傳統的離心工藝羊毛脂回收率提高1~2倍。具體操作工藝條件為[7]:料液溫度50 ℃,操作壓力0.12~0.35 MPa,膜表面流速3 m/s,膜平均水通量40 L/(cm2·h),濃縮倍數為3~6倍,結果油脂截留率為98%~99%,COD截留率為90%~98%。
1.3 造紙工業廢水
造紙工業耗水量極大,造紙廢水主要來源於去皮、漿化、洗凈、漂白、抄紙等工序。用超濾技術處理造紙廢水既可以對廢水中某些有用成分進行濃縮回收,又可將透過水回用。開山屯化纖漿廠是國內制漿造紙行業中第一家引進了具有國際80年代先進水平的大型超濾設備,並成功地用於亞硫酸鹽制漿廢液的處理,在此基礎上又用自製聚碸膜代替進口膜而取得成功,實驗證明達到了DDS公司生產的FSN61PP超濾膜的水平。工藝為:將廢液預熱升溫到50~70℃,打開進料閥,廢液經過過濾器進入儲罐內,超濾始終控制入口壓力0.6 MPa,出口壓力0.3 MPa,膜的工作溫度60~65 ℃,膜工作面積2.25 cm2。結果成品的木質素磺酸濃度大於95%,還原物去除率大於85%,固形物的率大於30%,達到了對廢液中高分子木質素磺酸的有效分離、純化以及濃縮的目的。日本於1981年採用NTU-3508超濾組件建成了日處理4000 m3的管式膜裝置,是世界上最大規模的裝置。我國目前已具備生產此類超濾和反滲透膜組件的能力,並迅速推廣[8]。
1.4 印鈔廢水
我國印鈔業擦板廢液的處理一直是困擾印鈔行業的老大難問題。中科院上海原子核研究所與上海印鈔廠、南昌印鈔廠、西安印鈔廠等合作,從1993年開始進行了用板式超濾器處理擦板廢液的工作,並對原有的HPL-Ⅱ(A)型超濾器進行了改進,研製成功適用於處理印鈔擦板廢液的HPL-Ⅱ(B)型板式超濾器。經超濾處理後,透過膜的清液不含油墨,鹼的含量不變,對COD的去除率為99%以上,對固含量為3%的擦板廢液可濃縮至12%,廢液的回收率為75%,且比採用中和法處理廢液省力省大量資金。
1.5 釀造工業廢水
味精廢液是含大量菌體等有機物、氯化物的粘性液體,COD高達70 000 mg/L,廢液的排放對環境造成嚴重的污染,同時廢液中還含有一些價值很高的代謝副產物。味精廠用CA、PS、PVC等超濾膜對味精廢液進行處理,其操作條件為:操作壓力0.25MPa,操作溫度25℃,超濾濃縮倍數5~6倍,處理結果表明:透過液清澈透明,菌體去除率達98%以上。透過液經管道輸入醬油廠用來生產味精醬油;對濃縮液進行超濾可得到含蛋白質和脂肪及核酸的價值很高的代謝副產物;超濾谷氨酸發酵液,透過液清澈透明,用來提取谷氨酸可提高純度和提取率[9]。
1.6含油廢水的處理
乳化油廢水是一種常見的工業廢水,超濾法處理乳化油廢水應用已有20多年。在1979年,西德已有超過250個超濾設備被用於濃縮乳化油,所用膜組件為管式、卷式和板式,1989年膜生產單位提高為能處理乳化油廢水的系列膜設備。採用荷電中空纖維膜處理含有氫氧化鈉、磷酸鹽、碳酸鈉、硼酸鈉、亞硝酸鈉和非離子或陰離子表面活性劑的乳化油廢水時,在溫度50℃,進口壓力0.12 MPa,出口壓力0.10 MPa時,透過液通量達25~33 L/(cm2·h),透過液含油量僅十幾mg/L。對於含有氫氧化鈉、鹽等水溶液和部分表面活性劑的透過液稍加調整即可回用脫脂。濃縮液進入油-水分離器,分離出來的油品可回收形成無排放體系。目前,上海寶鋼採用Abcor公司管狀膜的大型超濾設備來處理乳化油廢水。中科院上海原子核研究所選用PSF100型超濾膜採用3塊HPM型隔板並聯成板式超濾器,在料液流速1.6 m/s,平均壓力0.3 MPa,自然升溫等運行條件下,先後進行2次連續濃縮運行,結果表明:油分截留率大於99%,COD的去除率達到95%,體積濃縮比高,超濾平均通量為30 L/(cm2·h),處理乳化油廢液效果很好[10]。
含原油廢水中含油量通常為100~1000 mg/L,超過國家排放標准(10 mg/L),故排放前必須進行除油處理。可採用中空纖維超濾膜組件和超濾設備,在操作壓力為0.10 MPa,廢水溫度40℃,膜的透水速度可達60~120 L/(cm2·h),可以把含原油100~1000 mg/L的廢水處理達到環境排放標准10 mg/L以下,也使處理後的水質達到了低滲透油田的注水標准[11]。
金屬加工過程中產生大量的含有切削油、懸浮物和洗滌劑的廢水,必須進行處理才能排放。超濾處理可把廢水分離成兩部分:濃縮液中含有油和懸浮顆粒,透過液中幾乎不含油。用超濾與微濾聯合進行處理,先用微濾把油濃縮至10%,其中微濾膜的透水能力為250 L/(cm2·h),在進行超濾處理,可回收85%的清洗劑。用超濾處理鋼廠冷壓車間的壓延油廢水時,先用80目篩網過濾後,含油廢水進入循環槽,再經60目篩網過濾後進入超濾膜,超濾濃縮液進入油-水分離器,分離出的油含油量大於90%,可進行燃燒處理,分離出的水返回循環槽進行超濾處理。超濾透過液可循環使用,超濾過程中的透水量和透過液的油分濃度都很穩定,不受供給水中油分濃度的影響。
處理石油開采產生的含油廢水,可在油田用膜分離器中進行超濾與反滲透(或納濾)的組合操作。先使分離出的水進入中空纖維超濾膜,透過液再進入反滲透膜(或納濾膜),不但去除了懸浮物,還去除了溶解鹽和溶解油,以滿足特殊水質的要求。
用超濾處理各種乳化油廢水的開發還在進行,分離效率已基本解決,而要攻克的難關是膜的污染與清洗問題[12]。
1.7 製革工業廢水
製革工業脫毛用的原料主要是Na2S和石灰,其廢水產生量約占皮革污水總量的10%,且毒性大,硫化物含量達2 000~4 000 mg/L,懸浮物和濁度值都很大,是皮革工業中污染最為嚴重的廢水。在對廢水進行處理時,用超濾法分離其中蛋白質,採用磺化聚碸類膜進行超濾,把浸灰廢液的濃度提高5~10倍,膜不會出現堵塞現象,其處理效果優於一般凈化技術。
超濾可回收40%的Na2S、20%的石灰和68%~70%的液體,回收大量的蛋白質,據估算,每噸鹽腌皮可獲得30~40 kg的角蛋白,因而具有較好的經濟效益[13]。
1.8食品工業廢水
生產大豆分離蛋白質會產生大量的高濃度有機廢水,用超濾法處理起廢水,既可回收經濟價值很高的可溶性蛋白和低聚糖,又解決了環保問題,並且與傳統的處理方法相比,運行費用低,產出效益高,回收產品質量穩定,操作簡便。
馬鈴薯生產澱粉的廢液有機物含量高,COD通常在10 000 mg/L左右,國外應用超濾技術去除馬鈴薯澱粉排放廢水中的COD並濃縮回收可溶性蛋白質,國內也用膜裝置為聚碸(PS)和聚丙烯腈(PAN)中空纖維超濾膜組件進行實驗,工藝條件為:操作壓力0.10 MPa,進料流量70 L/h,室溫,超濾前調整料液pH 3.5左右(接近蛋白質等電點,截留率高)。實驗結果表明超濾效果較好,廢水的COD值由8 175 mg/L降為3 610mg/L,COD去除率為55.8%。膜污染後用40 ℃、0.1 mol/L的NaOH溶液來清洗,恢復率在90%左右[14]。

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B. 超濾膜裝置如何進行工作

超濾膜基本原理是在常溫下以一定壓力和流量,利用不對稱微孔結構和半透膜介質,依靠膜兩側的壓力差作為推動力,以錯流方式進行過濾,使溶劑及小分子物質通過,大分子物質和微粒子如蛋白質、水溶性高聚物、細菌、膠體等被濾膜阻留,從而達到分離、分級、純化、濃縮目的的一種新型膜分離技術。超濾膜元件是把一束束的膜絲兩端以環氧樹脂密封,使得每根膜絲外表面之間密封,與膜外殼之間聯合起來形成獨立的原水空間和產水空間。 超濾膜裝置則是把單支的超濾膜元件按一定的排列布置並聯到一起,通過主幹管道的自動閥門和水泵控制所有超濾膜元件過濾、正洗、反洗的周期性運行,並配備必要的保護措施的集成化設備。

C. mbr的應用領域

進入90年代中後期,膜--生物反應器在國外已進入了實際應用階段。加拿大Zenon公司首先推出了超濾管式膜--生物反應器,並將其應用於城市污水處理。為了節約能耗,該公司又開發了浸入式中空纖維膜組件,其開發出的膜--生物反應器已應用於美國、德國、法國和埃及等十多個地方,規模從380m3 /d至7600m3/d。日本三菱人造絲公司也是世界上浸入式中空纖維膜的知名提供商,其在MBR的應用方面也積累了多年的經驗,在日本以及其他國家建有多項實際MBR工程。日本Kubota公司是另一個在膜--生物反應器實際應用中具有競爭力的公司,它所生產的板式膜具有流通量大、耐污染和工藝簡單等特點。國內一些研究者及企業也在MBR實用化方面進行著嘗試。
膜--生物反應器已應用於以下領域:
城市污水處理及建築中水回用
1967年第一個採用MBR工藝的廢水處理廠由美國的Dorr-Oliver公司建成,這個處理廠處理14m3/d廢水。 1977年,一套污水回用系統在日本的一幢高層建築中得到實際應用。1980年,日本建成了兩座處理能力分別為 10m3/d 和50m3/d的MBR處理廠。90年代中期,日本就有39座這樣的廠在運行,最大處理能力可達500m3 /d,並且有100 多處的高樓採用MBR將污水處理後回用於中水道。1997年,英國Wessex公司在英國Porlock建立了當時世界上最大的MBR系統,日處理量達2000m3,1999年又在Dorset的Swanage建成了13000m3/d的MBR工廠。
1998年5月,清華大學進行的一體式膜--生物反應器中試系統通過了國家鑒定。2000年初,清華大學在北京市海淀鄉醫院建起了一套實用的MBR系統,用以處理醫院廢水,該工程於2000年6月建成並投入使用,運轉正常。2000 年 9 月,天津大學楊造燕教授及其領導的科研小組在天津新技術產業園區普辰大廈建成了一個MBR示範工程,該系統日處理污水25t,處理後的污水全部用於衛生間的沖洗及綠地澆灑,佔地面積為10平方米,處理每噸污水的能耗為0.7kW·h。
工業廢水處理
90年代以來,MBR的處理對象不斷拓寬,除中水回用、糞便污水處理以外,MBR在工業廢水處理中的應用也得到了廣泛關注,如處理食品工業廢水、水產加工廢水、養殖廢水、化妝品生產廢水、染料廢水、石油化工廢水,均獲得了良好的處理效果。90年代初,美國在Ohio建造了一套用於處理某汽車製造廠的工業廢水的MBR系統,處理規模為151m3/d,該系統的有機負荷達6.3kgCOD/m3·d ,COD去除率為94%,絕大部分的油與油脂被降解。在荷蘭,一座脂肪提取加工廠採用傳統的氧化溝污水處理技術處理其生產廢水,由於生產規模的擴大,結果導致污泥膨脹,污泥難以分離,最後採用Zenon的膜組件代替沉澱池,運行效果良好。
微污染飲用水凈化
隨著氮肥與殺蟲劑在農業中的廣泛應用,飲用水也不同程度受到污染。LyonnaisedesEaux公司在90年代中期開發出同時具有生物脫氮、吸附殺蟲劑、去除濁度功能的MBR工藝,1995 年該公司在法國的Douchy建成了日產飲用水400m3的工廠。出水中氮濃度低於0.1mgNO2/L,殺蟲劑濃度低於0.02μg/L 。
糞便污水處理
糞便污水中有機物含量很高,傳統的反硝化處理方法要求有很高污泥濃度,固液分離不穩定,影響了三級處理效果。MBR的出現很好地解決了這一問題,並且使糞便污水不經稀釋而直接處理成為可能。
日本已開發出被稱之為NS系統的屎尿處理技術,最核心部分是平板膜裝置與好氧高濃度活性污泥生物反應器組合的系統。NS系統於1985年在日本琦玉縣越谷市建成,生產規模為10kL/d,1989年又先後在長崎縣、熊本縣建成新的屎尿處理設施。NS系統中的平板膜每組約0.4m2共幾十組並列安裝,做成能自動打開的框架裝置,並能自動沖洗。膜材料為截流分子量20000的聚碸超濾膜。反應器內污泥濃度保持在15000~18000mg/L范圍內。到 1994 年,日本已有1200多套MBR系統用於處理4000多萬人的糞便污水。
土地填埋場/肥滲濾液處理
土地填埋場/堆肥滲濾液含有高濃度的污染物,其水質和水量隨氣候條件與操作運行條件的變化而變化。 MBR技術在1994年前就被多家污水處理廠用於該種污水的處理。通過MBR與RO技術的結合,不僅能去除SS、有機物和氮,而且能有效去除鹽類與重金屬。美國Envirogen公司開發出一種MBR用於土地填埋場滲濾液的處理,並在新澤西建成一個日處理能力為40萬加侖(約1500m3/d)的裝置,在2000年底投入運行。該種MBR使用一種自然存在的混合菌來分解滲濾液中的烴和氯代化合物,其處理污染物的濃度為常規廢水處理裝置的50 ~ 100倍。能達到這一處理效果的原因是,MBR能夠保留高效細菌並使細菌濃度達到50000g/。在現場中試中,進液COD為幾百至40000mg/L,污染物的去除率達90%以上。
國內外 MBR 主要應用領域及相應百分比率: 污水類型 所佔百分比率(%) 工業污水 27 城市污水 12 建築污水 24 垃圾 9 家庭污水 27

D. 浸沒式管式超濾膜處理廢水技術優勢

浸沒式超濾膜一般指的是MBR膜,超濾膜在應用過程中,隨著需求的增長,衍生出浸沒式超濾膜。浸沒式超濾膜在使用時更加方便、過濾效果更好、使用壽命更長。
浸沒式超濾膜的優點:
1、能夠有效地進行固液分離,分離效果遠好於傳統的沉澱池,出水水質良好,出水懸浮物和濁度接近於零,可直接回用,實現了污水資源化;
2、膜的高效攔截作用使微生物完全截流在反應器內,實現了反應器水力停留時間(HRT)和污泥齡(SRT)的完全分離,使運行控制更加靈活穩定;
3、反應器內的微生物濃度高,耐沖擊負荷能力強。

E. 請問MBR膜生物反應器是什麼工藝

MBR一體化污水處理設備通過高效膜分離技術和活性污泥法相結合的一種高效污水處理工藝,目前在污水處理應用領域使用非常廣泛,而且使用效果好。

將MBR污水處理技術、MBR膜處理技術、中水回用系統技術進行高效整合設計,完成污水到中水的完美實現,從而實現污水的資源再利用,真中高濃度氧曝氣技術為國內首創,提高了污水處理效率的同時,降低了中水回用設備的佔地面積。


MBR工藝一般是和AO工藝連用,分兩種,一種是把MBR膜組件放置在好氧池內(也就是O池),稱之為內置式MBR工藝,還有一種是吧MBR膜組件和好氧池分開,單獨放置在池體內,稱為分置式MBR工藝。MBR工藝的特點是將污水的停留時間和污泥的停留時間分開,意味著好氧池內的污泥可以保持較高的濃度,一般傳統的好氧池污泥濃度在2000-4000mg/l,而MBR工藝的好氧池污泥濃度可以達到8000-10000mg/l,提高了一倍多,也就意味著可以處理更大濃度的污水有機負荷,污泥濃度的提高也意味著鼓風量的增加,所以運行能耗要比傳統工藝大很多。同時MBR過濾效果比一般沉澱池的過濾效果要好,所以對於懸浮固體的處理效果也較好,一般可達99%。因此MBR工藝在對COD的去除和SS的去除的效果都要好於傳統活性污泥法。而由於MBR工藝對缺氧段和厭氧段的處理工藝沒有什麼變化,所以對於污水中的總氮和總磷的去除效果提升並不明顯。

F. 超濾膜裝置有什麼特點,其適用於哪些地方

超濾裝置是一種加壓膜分離技術,即在一定的壓力下,使小分子溶質和溶劑穿過一定孔徑的特製的薄膜,而使大分子溶質不能透過,留在膜的一邊,從而使大分子物質得到了部分的純化。超濾膜裝置採用最新的膜分離技術,廣泛應用於澄清過濾,酶類提取、分離、濃縮等物料分離、提純、濃縮領域。所有組件選用集成化程度較高的產品,盡可能節約了設備佔地面積;核心超濾膜元件選用了0.01μm以上過濾精度的產品,保證了產水端處於無菌狀態(最小的細菌直徑也有0.02μm);超濾工藝使得產水水質穩定,特別是濁度和SDI值,能分布穩定控制在0.5NTU和3以下;外觀整齊大方,模塊化設計,維護擴建方便。 適用范圍: 1、反滲透裝置的預處理,高效、緊湊的超濾因過濾精度很高,可以為反滲透膜提供最大限度的保護;

2、大中型飲用水廠的深度處理;3、市政及工業廢水處理,超濾可比傳統處理工藝提供更好的處理效果實現中水、廢水回用; 4、循環排污水回用凈化處理; 5、污水中有用物質的回收; 6、礦泉水的制備、飲用水、井水的脫菌處理,去除水中各種懸浮物、膠體雜質,特別是去除隱孢子、鞭毛蟲、大腸桿菌等致病微生物; 7、口服液、生物製品的除菌、澄清、純化分離; 8、高純水終端處理; 9、果汁、蛋白質、酶制劑的濃縮分離。

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與一種採用超濾膜廢水處理裝置相關的資料

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