污水处理基础知识手册汇编.docx
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污水处理基础知识手册汇编
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文件类型
部门文件
版本
2016-01
修订周期
随时
希杰(中国)食品有限公司
污水处理基础知识手册
第一章各项指标说明1
1.SV302
2.DO3
3.MLSS4
4.PH5
5.COD6
6.BOD6
7.SS7
8.NH3-N8
9.石油类9
10.ORP11
第二章活性污泥及投入药品的原理及作用9
1.活性污泥10
2.絮凝剂10
3.NaOH11
4.NaClO11
6.12
7.13
8.13
9.生14
10.管15
11.工15
第一章名词解释
1、SV30
SV30是指曝气池混合液在量筒静止沉降30min后污泥所占的体积百分比。
它是分析污泥沉降性能的最简便方法。
SV30值越小,污泥沉降性能就越好。
SV30值越大,沉降性能越差。
在无其他异常的情况下,SV30可作为剩余污泥排放的参考依据。
城市污水厂SV30值一般在15%~30%,工业废水处理SV30值相对要高。
测定SV30的器皿一般是1000mL的玻璃量筒,有些单位用100mL量筒测定。
2、DO
溶解氧(DO).DO的测试在生化处理废水中起重要作用,各种生化反应对溶解氧浓度的要求都很高,在反应过程中,要严格控制废水中的溶解氧浓度,以保证微生物具有最高的活性,生化处理达到最优处理效果.溶解氧是影响生化处理效果的重要因素.在好氧生物处理中,如果溶解氧不足,好氧微生物由于得不到足够的氧,其活性受到影响,新陈代谢能力降低,同时对溶解氧要求较低的微生物将应运而生,影响正常的生化反应过程,造成处理效率下降.好氧生物处理的溶解氧一般2~4mg/L为宜,在这种情况下,活性污泥或生物膜的结构正常,沉降、絮凝性能好.供氧过高,能耗浪费,而且代谢活动增强,营养供应不足而使微生物缺乏营养,促使污泥老化,结构松散.因此,在废水生化处理过程中,溶解氧应该经常测试,以保证曝气池中的溶解氧浓度控制在一个合理的水平上,确保好氧微生物正常生长,取得较好的处理效果.
3、MLSS
MLSS一般用在生物池中,表征的是生物系统的污泥浓度,也就是“工人”数量,尽管这个工人包括了很多死人和不干活的人;
SS指的是进出中含有的悬浮固体,带有很多污染物,包括COD、P等等,是进水水质的一种。
SS就是悬浮固体,SS是英语(SuspendedSolid或者SuspendedSubstance)的缩写,即水质中的悬浮物。
水质中悬浮物指水样通过孔径为0.45μm的滤膜截留在滤膜上并于103~105℃烘干至恒重的固体物质,是衡量水体水质污染程度的重要指标之一,常用大字字母C表示水质中悬浮物含量,计量单位是mg/l。
MLSS是混合液悬浮固体浓度,即污泥浓度,表示曝气池中单位体积混合液所含悬浮固体的浓度,它是间接反映混合液中所含微生物量。
为了保持曝气池的净化效率,必须在池内维持一定量的污泥浓度。
一般说,对于普通活性污泥法,曝气池内MLSS常控制在2~3g/L。
4、PH
污水范围较广,主要还是看污水中污染物质状况。
如污水中pH过高或过低,直接排出会使得受纳水体酸碱度发生改变,进而使得水生植物、微生物或动物生命活动受到抑制,进而使得水质恶化;或者N、P污染严重的话,会导致受纳水体中藻类大量繁殖,藻类的大量繁殖会使得水体出现缺氧状态,从而使得水体变臭、变黑;又或者工业污水中含有重金属,排入水体后随着生物富集作用,最终危害动物或人的身体健康等。
PH值对污水处理有以下几点影响:
1)对生物处理阶段的影响,污水过酸或过碱会严重影响微生物的活性,导致生物出水水质下降,更严重的话会导致微生物死亡,污水处理工艺崩溃.
2)对混凝沉淀效果的影响,沉淀池使用的絮凝剂对PH也有适用范围,过高或过低直接影响沉淀池絮凝沉淀效果,从而影响出水水质;
3)对水处理设备的影响,过酸或过碱都存在腐蚀性,对污水处理工艺中的设备及管线都存在腐蚀,影响使用寿命;
4)对深度处理的影响,如果是使用膜处理工艺,过酸会氧化膜元件,造成膜元件氧化穿孔,影响出水水质或者报废,如果过碱则会出现结构,造成膜元件堵塞影响产量,严重的情况下膜元件也会报废!
5、COD
化学需氧量COD(ChemicalOxygenDemand)是以化学方法测量水样中需要被氧化的还原性物质的量。
废水、废水处理厂出水和受污染的水中,能被强氧化剂氧化的物质(一般为有机物)的氧当量。
在河流污染和工业废水性质的研究以及废水处理厂的运行管理中,它是一个重要的而且能较快测定的有机物污染参数,常以符号COD表示。
水样在一定条件下,以氧化1升水样中还原性物质所消耗的氧化剂的量为指标,折算成每升水样全部被氧化后,需要的氧的毫克数,以mg/L表示。
它反映了水中受还原性物质污染的程度。
该指标也作为有机物相对含量的综合指标之一。
所谓化学需氧量(COD),是在一定的条件下,采用一定的强氧化剂处理水样时,所消耗的氧化剂量。
它是表示水中还原性物质多少的一个指标。
水中的还原性物质有各种有机物、亚硝酸盐、硫化物、亚铁盐等,但主要的是有机物。
因此,化学需氧量(COD)又往往作为衡量水中有机物质含量多少的指标。
化学需氧量越大,说明水体受有机物的污染越严重。
6、BOD
BOD(BiochemicalOxygenDemand的简写):
生化需氧量或生化耗氧量(一般指五日生化学需氧量),表示水中有机物等需氧污染物质含量的一个综合指标。
说明水中有机物由于微生物的生化作用进行氧化分解,使之无机化或气体化时所消耗水中溶解氧的总数量。
通常情况下是指水样充满完全密闭的溶解氧瓶中,在20℃的暗处培养5d,分别测定培养前后水样中溶解氧的质量浓度,由培养前后溶解氧的质量浓度之差,计算每升样品消耗的溶解氧量,以BOD5形式表示。
其单位ppm或毫克/升表示。
其值越高说明水中有机污染物质越多,污染也就越严重。
BOD,生化需氧量(BOD)是一种环境监测指标,主要用于监测水体中有机物的污染状况。
一般有机物都可以被微生物所分解,但微生物分解水中的有机化合物时需要消耗氧,如果水中的溶解氧不足以供给微生物的需要,水体就处于污染状态。
7、SS
普通水样的SS是指固体悬浮物浓度,是Suspendedsolid的缩写,一般单位为:
mg/L。
通常使用真空抽滤泵加硝酸纤维滤膜方法测定。
污水处理系统中的SS,常指混合液中活性污泥浓度,一般较常用MLSS(MixedLiquorSuspendedSolid),在不引起歧义条件下也可简写为SS。
单位:
mg/L。
测定方法相同。
8、NH3-N
氮,磷是水体富营养化的主要元素,氮是以氨氮的形式存在的,为了控制氨氮的排放量防止富营养化,首先应控制营养物质进入水体,氨氮在水体中会发生硝化反应,变成硝态氮,在这个过程中会消耗大量的水体溶解氧.而硝态氮又会被一些自养微生物利用.又加速了他们在恶劣环境下的生长.
9、石油类
环境中水中的石油类来自工业废水和生活污水的污染。
油类物质在水面形成油膜,影响了空气和水的气体交换;分散于水中以及吸附于颗粒上或以乳化状态存在于水中的油,被微生物分解时,将消耗水中溶氧,容易使水质恶化。
水体石油污染指石油进入河流、湖泊或地下水后,其含量超过了水体的自净能力,使水质和底质的物理、化学性质或生物群落组成发生变化,从而降低水体的使用价值和使用功能。
石油类污染物在进入水体后,会在水面上形成厚度不一的油膜。
据测定,每滴石油在水面上能形成0.25m2的油膜。
10、ORP
氧化还原电位,简称ORP(是英文Oxidation-ReductionPotential的缩写)或Eh。
ORP作为介质(包括土壤、天然水、培养基等)环境条件的一个综合性指标,已沿用很久,它表征介质氧化性或还原性的相对程度。
ORP的单位是mv。
它由ORP复合电极和mv计组成。
ORP电极是一种可以在其敏感层表面进行电子吸收或释放的电极,该敏感层是一种惰性金属,通常是用铂和金来制作。
定义
ORP值(氧化还原电位)是水质中一个重要指标,它虽然不能独立反应水质的好坏,但是能够综合其他水质指标来反映水族系统中的生态环境。
在水中,每一种物质都有其独自的氧化还原特性。
简单的,我们可以理解为:
在微观上,每一种不同的物质都有一定的氧化-还原能力,这些氧化还原性不同的物质能够相互影响,最终构成了一定的宏观氧化还原性。
所谓的氧化还原电位就是用来反映水溶液中所有物质反应出来的宏观氧化-还原性。
氧化还原电位越高,氧化性越强,电位越低,氧化性越弱。
电位为正表示溶液显示出一定的氧化性,为负则说明溶液显示出还原性。
适用范围
工业污水处理
使用于水处理上的氧化还原系统,主要是铬酸的还原与氰化物的氧化。
废水中如果添加二硫化钠或二氧化硫可使六价的铬离子变成三价的铬子。
若添加氯或次氯酸钠可用来氧化氰化物,随后是氯化氰的水解,形成氰酸盐。
这种化学反应过程叫氧化还原反应系统。
氧化还原电位就是电子活性的测量,这与测量氢离子活性的办法很相似。
水的消毒与应用
氧化还原电极能衡量对游泳池水、矿泉水及自来水的消毒效果。
因为水中大肠菌的杀菌效果受到氧化还原电位影响,所以氧化还原电位是水质的可靠指标。
如果池水和矿泉水中的氧化还原电位值等于或高于650mv,则表示其中的含菌量是可以接受的。
土壤ORP变化
观察土壤中ORP的动态变化等
例如水稻土灌水种稻以后,土壤的氧化还原状况发生了剧烈的变化。
有一种水稻土从耕作层看,灌水前一般维持在450-650mV。
灌水后ORP迅速下降,到了有机质旺盛分解期ORP下降到负200mV至100mV,施用多量新鲜绿肥时,甚至可降到负300mV。
以后又回升,一般维持在0-200mV。
水稻收获前,土壤落干,ORP又回升到450mV以上(摘自于天仁等著,水稻土的物理化学)。
第二章活性污泥及投入药品的原理及作用
1、活性污泥
活性污泥(activesludge)是微生物群体及它们所依附的有机物质和无机物质的总称,1912年由英国的克拉克(Clark)和盖奇(Gage)发现,活性污泥可分为好氧活性污泥和厌氧颗粒活性污泥,活性污泥主要用来处理污废水。
活性污泥法是利用悬浮生长的微生物絮体处理有机污水的一类好氧处理方法。
工作原理
活性污泥中复杂的微生物与废水中的有机营养物形成了复杂的食物链。
最先担当净化任务的是异氧菌和腐生性真菌,细菌特别是球状细菌起着最关键的作用,优良运转的活性污泥,是以丝状菌为骨架由球状菌组成的菌胶团。
沉降性好,随着活性污泥的正常运行,细菌大量繁殖,开始生长原生动物,是细菌一次捕食者。
活性污泥常见的原生动物有鞭毛虫、肉毛虫、纤毛虫和吸管虫。
活性污泥成熟时固着型的纤毛虫、种虫占优势;后生动物是细菌的二次捕食者,如轮虫、线虫等只能在溶解氧充足时才出现,所以当出现后生动物时说明处理水质好转标志。
其性能指标包括:
混合液悬浮固体(MLSS),污泥沉降比(SV),污泥指数[污泥体积指数(SVI),污泥密度指数(SDI)]。
性能指标
微生物群体主要包括细菌,原生动物和藻类等.其中,细菌和原生动物是主要的二大类.活性污泥的性能指标包括:
混合液悬浮固体(MLSS),污泥沉降比(SV),污泥指数[污泥体积指数(SVI),污泥密度指数(SDI)。
混合液悬浮固体浓度(mixedliquorsuspendedsolids,MLSS),又称为混合液污泥浓度,表示在曝气池单位容积混合液内所含的活性污泥固体的总重量,即MLSS=Ma+Me+Mi+Mii
Ma--具有代谢功能活性的微生物群体;
Me--微生物(主要是细菌)内源代谢、自身氧化的残留物;
Mi--由原污水挟入的难为细菌降解的惰性有机物质;
Mii--由污水挟入的无机物质。
表示单位为mg/L混合液,或g/L混合液,g/m3混合液,kg/m3混合液。
混合液挥发性悬浮固体浓度(mixedliquorvolatilesuspendedsolids,MLVSS),表示混合液活性污泥中有机性固体物质部分的浓度,即
MLVSS=Ma+Me+Mi
MLVSS与MLSS的比值以f表示,即
f=MLVSS/MLSS
在一般情况下,f值比较固定,对生活污水,f值为0.75左右。
以生活污水为主体的城市污水也同此值。
以上两项指标都不能精确地表示活性污泥微生物量,而表示的是活性污泥的相对值。
但因为其测定简便易行,广泛应用于活性污泥处理系统的设计、运行。
污泥沉降比(settlingvelocity,SV),又称30min沉降率。
混合液在量筒内静置30min后所形成沉淀污泥的容积占原混合液容积的百分率,以%表示。
污泥容积指数(sludgevolumeindex,SVI),简称污泥指数,其物理意义是在曝气池出口处的混合液,在经过30min静沉后,每g干污泥所形成的沉淀污泥所占的容积,以mL计。
污泥容积指数的计算式为:
SVI=混合液(1L)30min静沉形成的活性污泥容积(mL)/混合液(1L)中悬浮固体干重(g)
=(SV(mL/L))/(MLSS(g/L))
SVI的表示单位为mL/g,习惯上只称数字,而把单位略去。
影响因素
能够影响微生物生理活动的因素比较多,其中主要有:
营养物质、温度、PH值、溶解氧以及有毒物质等。
环境因素
影响活性污泥性能的环境因素:
溶解氧——溶解氧浓度以不低于2mg/L为宜(2—4mg/L)。
水温——维持在15~25℃,低于5℃微生物生长缓慢。
营养料——细菌的化学组成实验式为C5H7O2N,霉菌为C10H17O6原生动物为C7H14O3N,所以在培养微生物时,可按菌体的主要成分比例供给营养。
微生物赖以生活的主要外界营养为碳和氮,此外,还需要微量的钾,镁,铁,维生素等。
碳源--异养菌利用有机碳源,自养菌利用无机碳源。
氮源--无机氮(NH3及NH4+)和有机氮(尿素,氨基酸,蛋白质等)。
一般比例关系:
BOD:
N:
P=100:
5:
1
好氧生物处理:
BOD5=500——1000mg/l
微生物的组成主要有六种:
由外到内水解细菌、发酵细菌、氢细菌和乙酸菌、甲烷菌、硫酸盐还原菌、厌氧原生动物其中产甲烷丝菌是厌氧活性污泥的中心骨架。
营养物质
参与活性污泥处理的微生物,在其生命活动过程中,需要不断从周围环境的污水中吸取其所必须的营养物质,包括:
碳源、氮源、无机盐类以及某些生长素等。
待处理的污水中必须充分含有这些物质。
碳是构成微生物细胞的重要物质,参与活性污泥处理的微生物对碳源需求量较大,一般以BOD5计,不应低于100mg/L。
生活污水碳源比较充足,对于一些碳源不足的工业废水则应补充碳源,如生活污水或是淀粉等。
氮是组成微生物细胞内蛋白质和核酸的重要元素,氮源可来自N2、NH3、NO3等无机氮化合物,也可以来自蛋白质胨(音dong)以及氨基酸等有机含氮化合物。
生活污水中氮源充足,不需要另行投加;工业废水则应考虑含氮是否充足,必要时可投加尿素、硫酸铵等。
磷是合成核蛋白、卵磷脂以及其他磷化合物的重要元素,在微生物的代谢和物质转化中起重要作用。
辅酶I、辅酶II、磷酸腺苷等都含有磷。
微生物主要从无机磷化合物中获取磷。
磷源不足将影响酶的活性,从而使微生物的生理功能受到影响。
一般三大营养物质(碳源、氮源、磷源)比例关系为BOD:
N:
P=100:
5:
1
硫是合成细胞蛋白质不可缺少的元素,辅酶A也含有硫。
钠在微生物细胞中调节细胞和污水之间渗透压所必需的。
钾是多种酶的激化剂,具有促进蛋白质和糖的合成作用,还能控制细胞质的胶态和细胞质膜的渗透性。
钙具有降低细胞质的透性,调节酸碱度以及中和其他阳离子所造成的危害。
镁在细胞质合成及糖的分解中起着活化作用,参与菌绿素的合成。
铁是细胞色素氧化酶和过氧化氢结构的一部分,在氧的活化过程中,起着重要的催化作用。
溶解氧
参与污水活性污泥处理的是以好氧菌为主体的微生物种群。
根据运行经验数据,曝气池中溶解氧浓度以不低于2mg/L为宜(以出口处为准)。
局部区域有机污染物浓度高、耗氧速率高,溶解氧浓度不易保持2mg/L,可以有所降低,但不宜低于1mg/L。
PH值
微生物的生理活动与环境的酸碱度密切相关,只有在适宜的酸碱度条件下,微生物才能进行正常的生理活动。
参与污水生物处理的微生物,一般最佳的pH值范围,介于6.5~8.5之间。
水温
温度作用非常重要。
参与活性污泥处理的微生物,多属嗜温菌,其适宜温度在10~45摄氏度,为安全计,一般将活性污泥处理的温度控制在15~35摄氏度,低于5摄氏度微生物生长缓慢。
有毒物质
“有毒物质”是指对微生物生理活动具有抑制作用的某些无机质及有机质,主要有重金属离子(如锌,铜,镍,铅,铬等)和一些非金属化合物(如酚,醛,氰化物,硫化物等)。
有毒物质对微生物毒害作用,有一个量的概念,只有在有毒物质在环境中达到某一浓度时,毒害和抑制作用才显现出来。
污水中的各种有毒物质只要低于这一浓度,微生物的生理功能不受影响。
有毒物质的作用还与pH值、水温、溶解氧、有无其他有毒物质及微生物的数量以及是否经过驯化等因素有关。
废水的厌氧处理主要用于高浓度有机废水的前处理,厌氧活性污泥的性质和组成如下:
由兼性厌氧菌和专性厌氧菌与废水中的有机杂质形成的污泥颗粒。
呈灰色至黑色,有生物吸附作用、生物降解作用和絮凝作用,有一定的沉降性能;颗粒厌氧活性污泥的直径在0.5mm以上。
操作流程
曝气
曝气池是由微生物组成的活性污泥与污水中有机污染物物质充分混合接触,并进而降解吸收并分解的场所,它是活性污泥工艺的核心。
曝气系统的作用是向曝气池供给微生物增长及分解有机物所必须的氧气,并起混合搅拌作用,使活性污泥与有机物充分接触。
在曝气池内,悬浮的大量肉眼可观察到的絮状污泥颗粒这就叫做活性污泥絮体。
随着有机污染物被分解,曝气池每天都净增一部分活性污泥,这部分叫做剩余活性污泥。
用污泥泵直接排出系统之外---污泥池。
培养
培养初期,每天闷曝22h,静置2h,排放4L废水,再加入4L自配水。
7天后,污泥颜色呈黑色,沉降性能良好,出水混浊,测量MLSS、SV的值,反应过程中pH值、COD、NH3-N浓度没有较大的变化,说明培养出的细菌量较少。
14天后,污泥呈浅黑色,沉淀时泥水界面由开始模糊逐渐变得边缘清晰,镜检时可以观察到草履虫、漫游虫、裂口虫、吸管虫等。
随着生物相逐渐变好,预示菌种培养出来了。
测量MLSS、SV的值,COD和NH3-N去除率分别达到43%和10%,污泥活性还不强,需要继续培养。
此后,每天运行两周期,每周期曝气10h,静置2h。
30天后,污泥的絮凝和沉淀性能良好,混合液静置半小时,上清液清澈透明,泥水界面清晰,污泥呈黄褐色,镜检有大量新型菌胶团,较为密实,可以观察到许多活跃的钟虫。
测量污泥MLSS、SV的值,COD去除率达到90%以上,NH3-N去除率在30%以上,污泥活性较强,至此认为培养阶段结束。
驯化
培养出来的活性污泥含有大量异养菌,而硝化菌是自养菌,污泥中含量非常少,需要进一步进行驯化,使之占优。
与硝化菌相比,反硝化菌对环境的适应能力强,生长和繁殖快,所以在一般情况下反硝化菌受到废水物质的抑制程度要比硝化菌小。
在活性污泥的驯化过程中,每隔两天提高一次进水COD和NH3-N浓度。
污泥驯化初期,COD去除率为85.59%,而NH3-N去除率仅为23.21%。
这是因为异养菌占优势,生长速率快,硝化菌世代时间长,生长速率慢,含量较少,与异养菌竞争处于不利地位,硝化反应速率低。
4天后,NH3-N去除率明显升高,达到了46.70%,这说明系统中的硝化菌逐渐占优势,但NH3-N处理效果还不很理想,还需要继续驯化。
使得NH3-N的去除率在90%以上,系统取得了良好的脱氮效果,达到驯化目的。
工艺控制
活性污泥系统在实际运行中,污水的水质及水量在不断的变化,环境条件也在不断的变化,这就需要按照活性污泥中的微生物的代谢规律进行调节控制,使系统处在最佳运行状态,发挥最大的效益,进一步提高出水水质。
异常处理
处理
1.曝气池有臭味曝气池供氧不足,DO值(溶解氧)偏低出水氨氮有时较高加大曝气
2.污泥发黑曝气池DO过,有机物厌氧分解H2S与F作用生成FS加大曝气量
3.细小污泥漂浮污泥缺乏营养进水氨氮过高,C/N不合适水温超过40°投加营养按BOD5:
N:
P=100:
5:
1测定进水氨氮,稀释进水
4.上清液浑浊出水水质差F/M(污泥有机负荷)过高有机物氧化不彻底污泥浓度不够减少进水量培养成熟的活性污泥(引进新活性污泥投入曝气池)
5.曝气池表面出现浮渣进水洗涤剂含量过高或丝状菌过量生长清除浮渣增加系统剩余污泥的排放
6.污泥未成熟,絮粒瘦小,出水浑浊,水质差污水中营养不平衡或不足PH值不适投加营养按BOD5:
N:
P=100:
5:
1调整PH值,培养成熟的活性污泥(入曝气池)
7.表面积累一层解絮污泥污泥解絮,出水水质恶化或PH值异常停止进水,排泥后投加营养引进新活性污泥
8.曝气池泡沫过多,呈白色进水中洗涤剂过多加消泡剂(机油或煤油)
9.曝气池泡沫不易破碎,发粘进水负荷过高,有机物分解不彻底降低负荷
10.曝气池泡沫呈茶色或灰色污泥老化,泥龄过长,解絮污泥附于泡沫上增加排泥量
11.污泥层(泥面)升高SVI值高,污泥沉降性差泥龄太长投入混凝剂(PAC)增加排泥量
12.污泥色泽转淡曝气池供氧过大,污泥负荷太低,进水营养不足,污泥自身氧化分解减少曝气量加大进水量投加营养(N,P)按BOD5:
N:
P=100:
5:
1
基本流程
活性污泥法
活性污泥法是由曝气池、沉淀池、污泥回流和剩余污泥排除系统所组成。
污水和回流的活性污泥一起进入曝气池形成混合液。
曝气池是一个生物反应器,通过曝气设备充入空气,空气中的氧溶入污水使活性污泥混合液产生好氧代谢反应。
曝气设备不仅传递氧气进入混合液,且使混合液得到足够的搅拌而呈悬浮状态。
这样,污水中的有机物、氧气同微生物能充分接触和反应。
随后混合液流入沉淀池,混合液中的悬浮固体在沉淀池中沉下来和水分离。
流出沉淀池的就是净化水。
沉淀池中的污泥大部分回流,称为回流污泥。
回流污泥的目的是使曝气池内保持一定的悬浮固体浓度,也就是保持一定的微生物浓度。
曝气池中的生化反应引起了微生物的增殖,增殖的微生物通常从沉淀池中排除,以维持活性污泥系统的稳定运行。
这部分污泥叫剩余污泥。
剩余污泥中含有大量的微生物,排放环境前应进行处理,防止污染环境。
要使活性污泥法形成一个实用的处理方法,污泥除了有氧化和分解有机物的能力外
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