九龙湾及杨梅山码头方案设计.docx

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九龙湾及杨梅山码头方案设计

杨梅山码头及九龙湾码头

生活污水处理工程

设

计

方

案

二零一六年十二月

第一章概述

1.1项目背景

1.1.1项目名称

杨梅山码头及九龙湾码头生活污水处理工程

1.1.2项目地点

江西省新余市

1.2设计依据

1中华人民共和国环境保护法；

2中华人民共和国水污染防治法；

3中华人民共和国固体废弃物环境污染防治法；

4建设部颁《市政公用工程设计文件编制深度规定》；

5相关水质水量资料

1.3设计原则

（1）遵守国家对环境保护及环境治理的有关规范、标准和规定；

（2）污水治理工程必须符合保护水体水质和生态环境的总体目标；

（3）认真贯彻国家关于环境保护工作的方针政策，精心设计，做到技术先进，经济合理，安全适用；

（4）因地制宜的根据客观实际，在保证处理效果的前提下，尽量节省工程投资，节省用地、节省能源，降低成本；

（5）积极稳妥地引进、采用先进技术、设备、新材料等，提高运行的稳定可靠性，适当提高自动化程度，尽量减轻人工强度，减少日常维护检修工作量；

（6）尽量减少污染物在收集、输送、处理过程中对环境造成的不良影响，防止二次污染；

1.4设计范围及内容

包括污水站2m范围内的工艺、结构、电气、管道等设计，污水收集管网系统设计。

主要内容如下：

（1）收集管网

（2）处理工艺

（3）确定工艺设备、材料、附件（处理站外1米范围内）

（4）投资概算、效益分析

（5）占地面积

（6）电气及控制

1.5采用的规范及标准

《室外排水设计规范》（2006年版）（GB50014－2006）

《城镇污水处理厂污染物排放标准》（GB18918-2002）

《城镇污水处理厂附属建筑和设备设计标准》（CJJ31-89）

《城市污水处理工程项目建设标准（修订）》建标[2001]77号

《城市污水处理及污染防治技术政策》建城[2000]124号

《建筑给水排水设计规范》（GBJ15-88）

《工业建筑防腐蚀设计规范》（GB50046-95）

《工业企业设计卫生标准》（TJ36-79）

《建筑结构荷载设计规范》（GB50009-2001）

《给水排水工程构筑物设计规范》（GB50069-2002）

《混凝土结构设计规范》（GB50010-2002）

《建筑抗震设计规范》（GB50011-2001）

《建筑地基基础设计规范》（GB50007-2002）

《水工砼结构设计规范》（SDJ20-78）

《建筑设计防火规范》（GBJ16-87）

《工业企业噪声控制设计规范》（GBJ87-85）

1.6设计年限

设计使用年限20年。

1.7设计污水站选址

综合考虑排水方向，并减少环境影响，不对景区正常运营造成影响，杨梅山码头污水站选址在厕所化粪池旁空地。

九龙湾码头污水站选址在下部远离景区的空地。

详见设计图纸。

第二章

设计水质水量

2.1设计污水范围及水量

本项目污水处理包括以下几部分：

1.办公人员及游客用水排水；

2.食堂用餐废水；

3.厕所废水；

经现场调查以及有关单位提供的资料，杨梅山码头为厕所生活污水，其中日接待人数200人（高峰），已完成化粪池建设。

九龙湾码头为景区厕所、餐饮生活污水，其中日接待人数400人（高峰）。

已完成化粪池建设。

根据业主方提供的资料，本工程设计最大进水水量分别为杨梅山码头5m3/d，九龙湾码头15m3/d。

日处理10h。

2.2设计进水水质

本工程设计参考我司以往经验以及各种城市污水处理厂进水水质，设计进水水质如下表：

进水水质

CODcr

BOD5

SS

PH

氨氮

总磷

标准数值（mg/L）

≤300

≤200

≤200

6-9

≤30

≤5

2.3设计出水水质

出水水质根据项目所在地的区域特征以及当地环保要求，本工程处理后出水排入仙女湖，推荐采用《城镇污水处理厂污染物排放标准》（GB18918-2002）一级B标准。

如下表：

进水水质

CODcr

BOD5

SS

PH

氨氮

总磷

标准数值

（mg/L）

≤60

≤20

≤20

6-9

≤8（15）

≤1

第三章

工艺设计

3.1设计范围

污水站内（含污水站外2m）工艺、工艺设备、材料、结构、节能等方面的设计。

污水收集管网设计，包括化粪池、支管、主管等的设计。

3.2设计原则

污水处理站的建设和运行耗资比较大，并且受到多种因素的制约和影响。

其中，处理工艺的方案优化选择对投资及运行管理的影响尤为关键。

因此，须从整体优化的观点出发，综合考虑当地的客观条件、污水性质及处理出水要求，提出最佳的污水处理工艺方案。

污水处理工艺选择原则：

（1）技术成熟，运行可靠，满足出水处理要求。

（2）运行管理方便，运转灵活，对进水水量、水质的变化有相应的抗冲击能力及应变能力。

（3）经济合理，在满足处理要求的前提下，节约基建投资和运行管理费用。

（4）工艺配套设备技术先进、质量可靠，并有广泛的选择余地。

（5）工艺过程自动化控制程度高，降低劳动强度。

污水收集管网设计原则：

（1）满足排水要求；

（2）雨污分流；

（3）造价合理，质量可靠；

（4）满足后续工艺要求。

3.3设计依据

《室外排水设计规范》（2006年版）（GB50014－2006）

《地表水环境质量标准》（GB3838-2002）

《城镇污水处理厂污染物排放标准》（GB18918-2002）

《污水排入城市下水道水质标准》（CJ3082-1999）

《城市污水处理厂污水污泥排放标准》（CJ3025-93）

《城镇污水处理厂附属建筑和设备设计标准》（CJJ31-89）

《城市污水处理工程项目建设标准（修订）》建标[2001]77号

《城市污水处理及污染防治技术政策》建城[2000]124号

《建筑给水排水设计规范》（GBJ15-88）

《城市防洪工程设计规范》（CJJ50-92）

《泵站设计规范》（GB/T50265-97）

《工业建筑防腐蚀设计规范》（GB50046-95）

《工业企业设计卫生标准》（TJ36-79）

《建筑结构荷载设计规范》（GB50009-2001）

《给水排水工程构筑物设计规范》（GB50069-2002）

《混凝土结构设计规范》（GB50010-2002）

《建筑抗震设计规范》（GB50011-2001）

《建筑地基基础设计规范》（GB50007-2002）

《水工砼结构设计规范》（SDJ20-78）

《建筑设计防火规范》（GBJ16-87）

《工业企业噪声控制设计规范》（GBJ87-85）

《地下工程防水技术规范》（GBJ108-87）

《10KV及以下变电所设计规范》（GB50053-94）

《供配电系统设计规范》（GB50052-95）

《低压配电装置及线路设计规范》（GB50054-95）

《电力装置的继电保护和自动装置设计规范》（GB50060-92）

《建筑防雷设计规范》（GB50057-94）

《通用用电设备配电设计规范》（GB50055-93）

《电力装置的电测量仪表装置设计规范》（JGJ/T16-92）

《民用建筑电气设计规范》（GB50057-94）

《工业与民用电力装置的接地设计规范》（GBJ65-83）

3.4污水处理工艺分析

3.4.1污水可生化性分析

污水生物处理是以污水中所含污染物作为营养源，利用微生物的代谢作用使污染物被降解，污水得以净化。

因此对污水成分的分析以及判断污水能否采用生物处理是设计污水生物处理工程的前提。

所谓污水可生化性的实质是指污水中所含的污染物通过微生物的生命活动来改变污染物的化学结构，从而改变污染物的化学和物理性能所能达到的程度。

研究污染物可生化性的目的在于了解污染物质的分子结构能否在生物作用下分解到环境所允许的结构形态，以及是否有足够快的分解速度。

所以对污水进行可生化性研究只研究可否采用生物处理，并不研究分解成什么产物，即使有机污染物被生物污泥吸附而去除也是可以的。

因此在停留时间较短的处理设备中，某些物质来不及被分解，允许其随污泥排放处理。

事实上，生物处理并不要求将有机物全部分解成CO2、H2O和硝酸盐等，而只要求将水中污染物去除到环境所允许的程度。

污水可生物处理的衡量指标：

ØBOD5/COD

BOD5和COD是污水生物处理工程中常用的两个水质指标，用BOD5/COD值评价污水的可生化性是广泛采用的一种最为简易的方法，一般情况下，BOD5/COD值越大，说明污水可生物处理性越好，综合国内外的研究成果，可参照表4.1中所列的数据来评价污水的可生物降解性能。

表4.1污水可生化性评价参考数据

BOD5/COD

＞0.45

0.3～0.45

0.2～0.3

＜0.2

可生化性

好

较好

较难

不宜

本污水处理站进水水质BOD5/COD=0.5，属于易生物降解范畴。

ØBOD5/TN

该指标是鉴别能否采用生物脱氧的主要指标，由于反硝化细菌是在分解有机物的过程中进行反硝化脱氧的，在不投加外来炭源条件下，污水中必须有足够的有机物（碳源），才能保证反硝化的顺利进行，一般认为，BOD5/TN＞3～5，即可认为污水有足够的炭源供反硝化菌利用，本工程BOD5/TN=6，属于碳源较充足污水。

3.4.2常用污水处理工艺分析

目前，生活污水处理的二级处理工艺大致分为两大类：

第一类为活性污泥法及其变形;

第二类为生物膜法。

①活性污泥法及其衍生方法

活性污泥法分为连续式活性污泥法和间歇式活性污泥法，目前，连续式活性污泥法较成熟的工艺有：

A/O（厌氧/好氧或缺氧/好氧）法、A/A/O法、氧化沟法等；间歇式活性污泥法工艺有传统SBR工艺、ICEAS工艺、DAT-IAT工艺、CASS工艺、UNITANK工艺、MSBR法等。

ØA/O法

A/O法即厌氧/好氧（或缺氧/好氧活性污泥法，结合本工程实际此处仅列厌氧/好氧法）系污水在流经二个不同功能分区的过程中，在不同微生物菌群作用下，使污水中的有机物和磷得到去除。

其流程简图见图4.1。

回流活性污泥被回流至厌氧区中，污泥中的聚磷菌在厌氧条件下，受到压抑而释放出体内的磷酸盐，产生能量用以吸收快速降解有机物，并转化为PHB（聚β羟丁基酸）储存起来。

然后混合液进入好氧区，聚磷菌在好氧条件下降解体内储存的PHB产生能量，用于细胞的合成和吸磷，形成高浓度的含磷污泥，随剩余污泥一起排出系统，从而达到生物除磷的目的。

图4.1A/O法流程简图

在具有足够的泥龄的条件下，BOD5在好氧池内被降解的同时，也完成硝化反应。

因为回流活性污泥被回流至厌氧区，在好氧区按硝化设计时，该系统也同时具有脱氮功能，其脱氮效率取决于活性污泥回流比。

一般认为A/O工艺有硝化时存在以下缺点：

●为了避免回流活性污泥中所含硝酸盐氮破坏厌氧系统影响除磷效果，污泥回流量需要控制，因此其脱氮效率有限。

也就是说该工艺的主要功能在于除磷。

●因为要进行硝化反应，系统的泥龄比无硝化A/O工艺的要长，从而使除磷效率有所降低。

ØA/A/O法

A/A/O法即厌氧/缺氧/好氧活性污泥法。

其构造是在A/O工艺的厌氧区之后、好氧区之前增设一个缺氧区，好氧区具有硝化功能，并使好氧区中的混合液回流至缺氧区进行反硝化，使之脱氮。

污水在流经三个不同功能分区的过程中，在不同微生物菌群作用下，使污水中的有机物、氮和磷得到去除，达到同时进行生物除磷和生物除氮的目的。

其流程见图4.2。

在系统上，该工艺是最简单的除磷脱氮工艺，在厌氧、缺氧、好氧交替运行的条件下，可抑制丝状菌的繁殖，克服污泥膨胀，使得SVI值一般小于100，有利于泥水分离，在厌氧和缺氧段内只设搅拌机。

由于厌氧、缺氧和好氧三个区严格分开，有利于不同微生物菌群的繁殖生长，脱氮除磷效果好。

目前，该法在国内外广泛使用，运行良好。

图4.2A/A/O工艺流程框图

但是A/A/O工艺存在一些缺陷：

●回流活性污泥（外回流）直接回流进入厌氧池，其中夹带的大量硝酸盐氮回流至厌氧池，破坏了厌氧池的厌氧状态，从而影响系统的除磷效果。

●大量的回流（内回流量一般为进水量的200～300%，外回流量一般为100%）稀释了整个系统内的反应物浓度，使得系统的反应速率降低，也就需要更大的生化池容积。

●大量的内回流增加了系统的能耗，也增加了污水处理运行成本

●研究结果表明，MLSS中的含磷量随污泥负荷的降低将大幅度下降。

生物除磷需要高的污泥负荷，而生物脱氮则需要低的污泥负荷，在A/A/O工艺中要使二者同时达到最佳状态是困难的，一般是以生物脱氮为主，生物除磷为辅。

为了解决A/A/O法回流污泥中硝酸盐对厌氧放磷的影响，可采取将回流污泥进行两次回流，或进水分两点进入等措施。

于是，产生了改良型A/O、改良型A/A/O、倒置A/A/O和UCT等工艺。

Ø氧化沟法

氧化沟工艺是五十年代初期发展起来的一种污水处理工艺形式，因其构造简单，易于维护管理，很快得到广泛应用。

到目前为止已发展成为多种形式，主要有：

Passveer单沟型、Orbal同心圆型、Carrousel循环折流型、D型双沟式、T型三沟式及一体氧化沟等。

传统的Passveer单沟型和Carrousel型氧化沟脱氮除磷功能差，但是在Carrousel氧化沟前增设厌氧池，在沟体内增设缺氧区，形成改良型氧化沟，便具备生物脱氮除磷功能。

其流程简图见图4.3。

图4.3改良型氧化沟工艺简图

Carrousel氧化沟系多沟串联系统，在沟体内存在缺氧区和好氧区，但是缺氧区要求的充足的碳源和缺氧条件不能很好地满足，因此，脱氮效果不是很好。

为了提高脱氮效果，荷兰DHV公司通过研究，在沟内增加了一个预反硝化区，从而发明了Carrousel2000型氧化沟工艺。

奥贝尔（Orbal）简称同心圆式氧化沟，典型的Orbal氧化沟由三个同心渠道组成，渠道呈圆形或椭园形。

其特点是外沟容积约占总容积的50%，从外到内的三条沟的溶解氧浓度由低到高递增，称之为“0、1、2”（外沟溶解氧为零，中沟溶解氧为1mg/L，内沟溶解氧为2mg/L）工艺，由外到内形成厌氧、缺氧及好氧区域，以满足生物除磷脱氮的要求，称为生物反应池的大环境。

污水及回流污泥由外沟进入，处理后出水从内沟流入二沉池。

该工艺总的脱氮效果尚可，但除磷效果差。

D型氧化沟为双沟交替工作式氧化沟，由池容完全相同的两个氧化沟组成，两沟串联运行，交替地作为曝气池和沉淀池，不单独设二沉池。

为了达到脱氮目的，在D型氧化沟的基础上又发展了半交替工作式的DE型氧化沟。

该沟设有独立的二沉池和回流污泥系统，两沟交替进行硝化和反硝化。

D型氧化沟的缺点主要是曝气设备利用率低、池容积利用率低。

T型三沟式氧化沟集缺氧、好氧和沉淀于一体，两条边沟交替进行反应和沉淀，无需单独的二沉池和污泥回流，流程简洁，具有生物脱氮功能。

由于无专门的厌氧区，因此，生物除磷效果差。

而且，由于交替运行，总的容积利用率低，约为55%，设备总数量多，利用率低。

一体化氧化沟将氧化沟与二次沉淀池合建，采用侧沟式固液分离器，将好氧处理与泥水分离合二为一，同时，也可将缺氧区与一体化氧化沟合建，将三个反应器合为一体，占地较省。

一体化氧化沟从系统布置上无严格的厌氧区，因而除磷效果较差；同时以侧沟式固液分离器取代单独设置的二沉池，设计表面负荷较大，一般大于2.0m3/m2·h，沉淀时间较短，对水量变化的适应能力较差，较难保证出水水质。

另外，受固液分离器分离影响，排泥浓度较低，加大了污泥处理难度和处理成本。

氧化沟池型具有独特之处，兼有完全混合和推流的特性，且不需要混合液回流系统，维护管理简单。

但氧化沟采用机械表面曝气，水深不宜过大，充氧动力效率较低，能耗较高，占地面积较大。

ØCASS工艺

CASS工艺是于1968年由澳大利亚开发的一种间歇运行的循环式活性污泥法，是SBR工艺的一种变型。

1976年建成了世界上第一座CASS工艺的污水处理厂，随后，在日本、加拿大、美国和澳大利亚等得到了广泛推广应用。

目前，在全世界已建成投产了300多座CASS工艺污水处理厂。

1986年，美国环保局正式将该工艺列为革新技术。

1988年，在计算机技术的支持下，使该工艺进一步得到发展和推广，成为目前计算机控制系统非常先进的生物脱氮除磷工艺。

CASS生物池由选择区和主反应区两部分组成。

污水连续不断地进入选择区，微生物通过酶的快速转移机理，迅速吸附污水中约85%左右的可溶性有机物，经历一个高负荷的基质快速增长过程，对进水水质、水量、pH值和有毒有害物质起到较好的缓冲作用，污水再通过隔墙底部的连接口进入主反应池，经历一个较低负荷的基质降解过程，并完成泥水分离。

CASS工艺的运行模式与传统SBR法类似，由进水、反应、沉淀和出水及必要的闲置等五个阶段组成。

从进水至出水结束作为一个周期，每一过程均按所需的设定时间进行切换操作。

在CASS系统中，一般至少设两个池子，以使整个系统能接纳连续的进水，因此在第一个池子进行沉淀和撇水时，第二个池子中进行充水/曝气过程，使两个池子交替运行。

为防止进水对沉淀的干扰和出水水质的影响，一般在沉淀和撇水时须停止进水和曝气，在设有四个CASS池子的系统中，通过选择各个池子的循环过程可以产生连续的进出水。

对于四个池子的CASS工艺，若采用4小时循环周期，其循环运行的相关顺序如下：

01234小时

充水/曝气

充水/曝气

沉淀

撇水

池子1

沉淀

撇水

充水/曝气

充水/曝气

池子2

撇水

充水/曝气

充水/曝气

沉淀

池子3

充水/曝气

沉淀

撇水

充水/曝气

池子4

其中每一循环周期中，始终有两个以上池子处于充水/曝气顺序，另两个池子分别处于沉淀和撇水顺序，沉淀和撇水顺序均需停止充水和曝气，这样的组合可以实现CASS系统的连续进出水。

CASS工艺是间歇式活性污泥法的一种先进变型，是目前国际上较多地应用于大型污水处理厂的间歇运行的活性污泥法工艺。

与传统序批式SBR工艺不同，在循环式活性污泥法中结合有生物选择器，生物反应池分二个区域，容积较小第一区作为生物选择器，第二区为主反应区。

第一区和第二区在水力上是相通的。

用泵将主反应区的活性污泥回流到选择器中。

生物选择器呈缺氧－厌氧状态，在选择器中基质浓度梯度较大，污泥负荷较高，可有效避免污泥膨胀，提高系统运行的稳定性。

另外，通过间歇曝气方式，可使活性污泥周期性地经历好氧和厌氧阶段，生物选择器的设置可以促进和强化系统的生物除磷效果而无需在系统中设置独立的厌氧搅拌阶段，系统即可具有良好的生物除磷功能。

在CASS中，通过设置选择器可以允许以任意进水速率进水而不会产生污泥膨胀，故无需如传统序批式SBR工艺设置进水贮水池。

通过严格控制溶解氧浓度可以实现同步硝化反硝化，故无需设置缺氧搅拌阶段。

因此，CASS系统无需设置独立的厌氧搅拌阶段、缺氧搅拌阶段以及进水贮水池等，从而可以大大简化工艺过程，节省工程投资（无需搅拌装置）和能耗。

CASS系统较之传统序批式SBR法其工艺设置和操作得到很大程度的简化，为在大中型污水处理厂的应用创造了良好的条件。

CASS工艺技术简单、运行可靠灵活，已在各种规模的城市污水和工业废水处理中得到广泛应用。

比较其它传统的、普通的序批式活性污泥工艺，CASS工艺非常经济，可以节省大量投资，包括机械和电气的投资，节省运行和维护费用以及减少占地面积。

除这些优点外，此项工艺的操作更为简单。

CASS工艺的主要特征和优点可以总结如下：

●工艺流程简单，布置紧凑，运行灵活，处理效果好，可在不增加大量投资的条件下，实现深度除磷脱氮目的。

通过合理设计可使CASS工艺中产生的剩余污泥同时得到部分稳定，故无需设置单独的污泥消化系统，因此整个污水站的工艺流程非常简单。

●工程投资低。

因无需初沉池及二沉池（CASS中总的反应池容积总是小于传统的包括初沉池和二沉池的反应器的总容积），混凝土用量和土建投资低，系统中无需设置庞大的刮泥桥、大量搅拌设备以及庞大的污泥回流和内回流泵，故系统机械／设备投资低。

另外系统中无需设置如传统活性污泥法中连接曝气池与二沉池的所有连接管道。

●工艺系统运行费用低。

由于污泥回流比较低（通常为日平均流量的20%，且无其它内回流系统）以及无需搅拌能耗，故节省大量能耗，另外通过实现深度反硝化可以回收氧量，应用污泥耗氧速率控制技术严格控制溶解氧水平，故系统可最大程度地降低能耗和运行费用。

●CASS工艺的一个重要特点是所有的活性污泥在任何时间都处于一个反应池中，能保证有机物的降解、硝化等生物处理过程的正常进行。

在设有二沉池的活性污泥法系统中，在雨季及峰值流量时，一定数量的活性污泥将被转移到二沉池中，曝气池污泥量减少，对硝化作用产生较大影响。

●整个工艺系统的操作完全自动化，维护费用及人员费用能降到最低。

●具有很大的抗冲击负荷能力，能有效地控制污泥膨胀和丝状微生物的生长，系统具有很高的工艺稳定性。

通过选择器可以自动抑制丝状污泥和微生物的增殖。

系统具有抗有机和水力冲击能力，不会产生如传统活性污泥法中在水力冲击时活性污泥转移到二沉池中或随出水流失的现象。

故NH3－N的处理效果不会受到影响。

●适应水质水量的变化能力强。

通过调节循环时间和各个阶段的时间安排即可适应实际进水负荷的变化。

●占地面积少，该工艺一般采用矩形池结构的模块式建造方式，其布置非常紧凑，其生物处理部分的占地一般仅为连续流A2/O工艺的50～60%，故可节省大量土地，在地价较贵时，可明显降低投资费用。

由于采用模块式布置方式，故系统扩建极其方便。

●可最大程度地降低对周围环境的影响。

鼓风机采取集中的噪声控制措施，另外，由于该工艺系统占地少、结构紧凑，因此污水站的建造对周围环境的影响将降到最低程度。

近20年来，由于SBR工艺的低造价和高效率，在世界各国得到广泛应用，各种类型的SBR工艺都有上百座污水处理厂投入运行，充分显示出SBR工艺的魅力。

不同类型的SBR工艺有不同的特点，因而也就有不同的适应性，为了恰当地选用最适合各种具体情况的工艺有必要弄清它们的特点和性能。

下面表4.2列出各种SBR工艺的基本情况和性能对比。

表4.2各种SBR工艺的基本情况和性能对比表

工艺

类型

项目

常规SBR

ICEAS

DAT-IAT

CASS

三沟式氧化沟

UNITANK

池型

矩形池

分隔为预反应区和主反应区

DAT和IAT串联

分隔为选择区和主反应区

三沟组合

三池组合

进水

间歇

连续

连续

连续

连续

连续

曝气

间歇`

间歇

DAT连续IAT间歇

间歇

中沟连续边沟间歇

中池连续边池间歇

沉淀

静态

半静态

半静态

静态

半静态

半静态

排水

间歇

间歇

间歇

间歇

连续

连续

周期/h

4～8

4～6

3

4～8

8

8

容积利用率/%

50

50～58

66.7

50～60

50

50～60

污泥回流

无

无

200%～400%

20%～30%

无

无

运行水位

水位变化

1～2m

水位变化

1～1.5m

水位变化<1m

水位变化

1～2m

固定水位

固定水位

常用曝气设备

机械曝气/鼓风曝气

鼓风曝气

鼓风曝气

鼓风曝气

机械曝气

鼓风曝气/机械曝气

常用排水设备

滗水器

滗水器

滗水器

滗水器

可调堰

固定堰

脱氮功能

尚可

尚可