摘(zhai)要：文(wen)章(zhang)應用(yong)MBBR（流動(dong)床生(sheng)物膜反(fan)應器）工藝對某(mou)石化公司生(sheng)活污(wu)(wu)水處(chu)理裝置(zhi)進行(xing)改(gai)造，并研究影響(xiang)該工藝高效脫氮(dan)的(de)主要因素，即pH 值(zhi)、DO含(han)量和污(wu)(wu)泥回流比。結果(guo)表明：實(shi)際(ji)運行(xing)中(zhong)(zhong)，pH 值(zhi)控制(zhi)在(zai)(zai)7．5、DO在(zai)(zai)1～4mg／L、污(wu)(wu)泥回流比R≤3，能取得較(jiao)好(hao)的(de)脫氮(dan)效果(guo)，將氨氮(dan)降(jiang)至3mg／L以下，同時(shi)，將污(wu)(wu)泥濃度維(wei)持在(zai)(zai)5～8g／L，還可(ke)在(zai)(zai)短時(shi)間(jian)內(nei)實(shi)現CODCr高去(qu)除率。實(shi)踐證明，MBBR工藝在(zai)(zai)生(sheng)活污(wu)(wu)水完(wan)善項(xiang)目中(zhong)(zhong)的(de)應用(yong)，能夠有效降(jiang)低污(wu)(wu)水中(zhong)(zhong)污(wu)(wu)染物含(han)量，為后(hou)續深度處(chu)理系統的(de)穩(wen)定運行(xing)提(ti)供(gong)可(ke)靠保障(zhang)。

關鍵詞(ci)：MBBR工(gong)藝；生(sheng)活(huo)污(wu)水(shui)；生(sheng)物脫(tuo)氮；影響(xiang)因素

0 引言

 某石化公司(si)污(wu)(wu)(wu)水(shui)(shui)處(chu)(chu)理(li)(li)廠生(sheng)活污(wu)(wu)(wu)水(shui)(shui)處(chu)(chu)理(li)(li)裝(zhuang)(zhuang)置(zhi)(zhi)始(shi)建于1993年(nian)(nian)(nian)10月(yue)，采(cai)用普通活性(xing)污(wu)(wu)(wu)泥(ni)法對(dui)廠前區生(sheng)活污(wu)(wu)(wu)水(shui)(shui)進行(xing)處(chu)(chu)理(li)(li)，設計處(chu)(chu)理(li)(li)能力為400t／h，該裝(zhuang)(zhuang)置(zhi)(zhi)對(dui)特征污(wu)(wu)(wu)染物CODCr、BOD5和SS具(ju)有(you)較(jiao)好的處(chu)(chu)理(li)(li)效果，但脫氮效果較(jiao)差。此外，其固體接觸曝氣池經(jing)過(guo)多年(nian)(nian)(nian)運行(xing)，處(chu)(chu)理(li)(li)系統老化，處(chu)(chu)理(li)(li)效果逐年(nian)(nian)(nian)降低，因(yin)此，必(bi)須對(dui)現(xian)有(you)工藝進行(xing)改造。

流動床生(sheng)物膜(mo)反應(ying)器（Moving-Bed　BiofilmReactor，MBBR）是一種新型、高效的污(wu)水(shui)處理(li)(li)設施，與傳統的好氧處理(li)(li)工(gong)藝相比，具有(you)不易(yi)堵塞(sai)、水(shui)頭損失小、無需反沖洗(xi)、有(you)機(ji)負荷高等優點。MBBR工(gong)藝應(ying)用(yong)靈活(huo)(huo)，可在好氧、厭氧各種條件下運(yun)(yun)行(xing)，既(ji)可單(dan)獨使(shi)用(yong)，也可多級串(chuan)聯進(jin)行(xing)脫氮［1］。將(jiang)MBBR 工(gong)藝替換原有(you)普通活(huo)(huo)性(xing)污(wu)泥(ni)法處理(li)(li)生(sheng)活(huo)(huo)污(wu)水(shui)，可彌補原有(you)工(gong)藝不能有(you)效脫氮的缺陷，提高二沉池出水(shui)水(shui)質，確保后續深(shen)度處理(li)(li)裝置穩定(ding)運(yun)(yun)行(xing)。

1　MBBR工藝概述

1．1MBBR工(gong)藝原理(li)

MBBR工藝原(yuan)(yuan)理如圖1所示，運(yun)用(yong)生物膜(mo)法的(de)(de)(de)基本原(yuan)(yuan)理，既充分體現活(huo)性污(wu)泥(ni)法的(de)(de)(de)優點，又克服了(le)傳統(tong)活(huo)性污(wu)泥(ni)法及固(gu)定式生物膜(mo)法的(de)(de)(de)缺點。技(ji)術關鍵在于利用(yong)密(mi)度接近于水、輕微(wei)攪(jiao)拌下易于隨水自由運(yun)動的(de)(de)(de)生物填(tian)(tian)料。其(qi)工藝原(yuan)(yuan)理是：污(wu)水經(jing)過(guo)MBBR反應器內的(de)(de)(de)懸浮填(tian)(tian)料并逐漸在填(tian)(tian)料內外表面(mian)形成生物膜(mo)，通過(guo)生物膜(mo)上的(de)(de)(de)微(wei)生物作(zuo)用(yong)，使污(wu)水得到凈化。作(zuo)為MBBR工藝核心的(de)(de)(de)懸浮填(tian)(tian)料具有(you)好(hao)氧和厭氧代(dai)謝活(huo)性，可良好(hao)地脫氮除磷［2］。

圖(tu)1　MBBR工(gong)藝(yi)原理

1．2MBBR的特點［3］

◆采用特殊結(jie)構(gou)的(de)載體(ti)填(tian)(tian)料(liao)，填(tian)(tian)料(liao)比表面積(ji)大，容(rong)積(ji)負(fu)荷高，緊湊省地，可通過投加(jia)載體(ti)填(tian)(tian)料(liao)的(de)方式完成處理能力和處理效果的(de)提升，而不必(bi)新增生化反(fan)應池。

◆耐沖擊性強(qiang)，性能(neng)穩定(ding)，運行可靠。

◆池(chi)體無堵(du)塞(sai)，池(chi)體容積(ji)得到充(chong)分利(li)用，沒有死角。

◆系(xi)(xi)統靈(ling)活方便。池體不拘泥于形(xing)狀(zhuang)；且可(ke)靈(ling)活選擇不同的(de)填料填充率，實(shi)現(xian)對現(xian)有系(xi)(xi)統處理能力的(de)提升。

◆ MBBR工(gong)(gong)藝可方便地(di)與原(yuan)有(you)工(gong)(gong)藝有(you)機結合(he)，形成(cheng)活性污泥—MBBR組合(he)工(gong)(gong)藝。

◆使(shi)用壽(shou)命長。優質耐用的生物填料、曝氣(qi)系(xi)統和出水裝置可保證整個系(xi)統長期使(shi)用而(er)無需更換。

1．3應用(yong)現(xian)狀

目前，國內外(wai)已對(dui)MBBR工(gong)(gong)(gong)藝(yi)進行了(le)多項試驗研(yan)究(jiu)，并在(zai)實際應用(yong)中取得(de)了(le)較好的(de)效果。由(you)于(yu)MBBR工(gong)(gong)(gong)藝(yi)設備占地面積小，易于(yu)在(zai)原有(you)設施基礎上(shang)(shang)進行改造和系統升級，且處(chu)理效果好，歐美、亞洲等各國均(jun)建有(you)MBBR型(xing)污(wu)(wu)水處(chu)理廠。MBBR工(gong)(gong)(gong)藝(yi)應用(yong)廣泛(fan)，對(dui)高(gao)濃(nong)(nong)度(du)、低濃(nong)(nong)度(du)污(wu)(wu)染(ran)物(wu)均(jun)有(you)較好的(de)處(chu)理效果，有(you)關(guan)資(zi)料顯示該工(gong)(gong)(gong)藝(yi)對(dui)進水CODCr在(zai)76～20　140mg／L的(de)污(wu)(wu)水，CODCr去除率均(jun)能達到90％以上(shang)(shang)，尤其對(dui)于(yu)垃圾滲透(tou)液和印(yin)染(ran)行業的(de)高(gao)濃(nong)(nong)度(du)廢(fei)水有(you)較好的(de)處(chu)理效果，由(you)于(yu)MBBR工(gong)(gong)(gong)藝(yi)在(zai)脫氮方面的(de)優良表現，該技術得(de)到了(le)更(geng)廣泛(fan)的(de)應用(yong)［4］。

2　生活污水處理裝(zhuang)置現(xian)狀

2．1進水水質(zhi)

生(sheng)活(huo)污(wu)(wu)水(shui)(shui)處(chu)理(li)裝(zhuang)置設計處(chu)理(li)能(neng)力為(wei)(wei)400t／h，實(shi)際處(chu)理(li)量為(wei)(wei)170t／h，特(te)征污(wu)(wu)染物為(wei)(wei)CODCr、BOD5、氨(an)(an)氮、SS、油類(lei)等(deng)。裝(zhuang)置進(jin)水(shui)(shui)水(shui)(shui)質情況(kuang)見表1，由表1可看(kan)出，該裝(zhuang)置實(shi)際進(jin)水(shui)(shui)CODCr為(wei)(wei)72．3～376．5mg／L、BOD5為(wei)(wei)34～105mg／L、SS為(wei)(wei)18～327mg／L、氨(an)(an)氮為(wei)(wei)12．89～21．07mg／L，屬于低負荷污(wu)(wu)水(shui)(shui)。

表1　生活污水處理(li)裝置進水水質情(qing)況（2009年(nian)）

2．2工藝流程說明(ming)

某石化公司廠前區生活(huo)(huo)污水(shui)匯集(ji)后由(you)污水(shui)管(guan)線自(zi)(zi)流(liu)(liu)進(jin)入生活(huo)(huo)污水(shui)處(chu)理(li)裝置(zhi)，首先通(tong)過機械格柵進(jin)入沉(chen)砂池(chi)(chi)(chi)，由(you)一級(ji)螺(luo)旋(xuan)泵(beng)提升，進(jin)入一沉(chen)池(chi)(chi)(chi)，出水(shui)自(zi)(zi)流(liu)(liu)進(jin)入生物(wu)濾池(chi)(chi)(chi)，由(you)旋(xuan)轉布水(shui)器均勻分配。生物(wu)濾池(chi)(chi)(chi)出水(shui)通(tong)過二(er)(er)級(ji)螺(luo)旋(xuan)泵(beng)提升至固(gu)體(ti)接(jie)(jie)觸曝(pu)氣(qi)池(chi)(chi)(chi)，處(chu)理(li)后自(zi)(zi)流(liu)(liu)進(jin)入二(er)(er)沉(chen)池(chi)(chi)(chi)，二(er)(er)沉(chen)池(chi)(chi)(chi)活(huo)(huo)性污泥由(you)三級(ji)螺(luo)旋(xuan)泵(beng)提升回流(liu)(liu)至固(gu)體(ti)接(jie)(jie)觸曝(pu)氣(qi)池(chi)(chi)(chi)，二(er)(er)沉(chen)池(chi)(chi)(chi)出水(shui)流(liu)(liu)經氯(lv)接(jie)(jie)觸池(chi)(chi)(chi)后，自(zi)(zi)流(liu)(liu)進(jin)入生活(huo)(huo)污水(shui)深度處(chu)理(li)系統，生活(huo)(huo)污水(shui)處(chu)理(li)裝置(zhi)工藝流(liu)(liu)程見(jian)圖2。

工藝流程

2．3處理效果及(ji)存在問題

生活污水(shui)處理(li)裝置(zhi)二沉(chen)池出(chu)水(shui)水(shui)質情況見表2，從表2中可看(kan)出(chu)一、二級處理(li)設(she)施對(dui)CODCr、BOD5及(ji)SS 具有一定處理(li)效果(guo)，但氨氮的(de)去除率(lv)只有30．61％，且該(gai)裝置(zhi)已運行(xing)近二十年(nian)，系(xi)統出(chu)現(xian)老化現(xian)象，處理(li)效果(guo)逐年(nian)下(xia)降，如不進(jin)行(xing)裝置(zhi)改(gai)造，將會影響到后(hou)續深度(du)處理(li)設(she)施的(de)穩定運行(xing)。

表2　生(sheng)活污水處(chu)理裝置污染物去除(chu)率統計（2009年）

3　生(sheng)活污水處(chu)理裝(zhuang)置改造

3．1選擇MBBR工藝的主要原因(yin)

◆ MBBR工藝(yi)污(wu)泥(ni)齡較(jiao)長，可保持(chi)較(jiao)多的(de)硝化菌，比活性(xing)污(wu)泥(ni)法具有(you)更好的(de)脫(tuo)氮效果。

 ◆ MBBR工(gong)藝(yi)可方便地與(yu)原(yuan)有的工(gong)藝(yi)有機結合，形成(cheng)活(huo)性污泥—MBBR組合工(gong)藝(yi)。

◆ MBBR可在較低(di)曝(pu)氣(qi)量(liang)下完(wan)全流(liu)化，有效避免短流(liu)，可縮(suo)小(xiao)反應器總體積(ji)，基(ji)建投資(zi)小(xiao)，運行費(fei)用低(di)，比活性污泥(ni)法更經濟。

◆ MBBR可在較(jiao)高有機負荷下運(yun)行(xing)，便(bian)于應對來水污染物濃(nong)度高等(deng)異常情況。

3．2裝置(zhi)改造方案

3．2．1改造內(nei)容(rong)

改造技(ji)術核(he)心(xin)采(cai)用MBBR工藝，將原有(you)固體(ti)接觸曝(pu)(pu)氣(qi)池改造成(cheng)為(wei)MBBRTM（載(zai)體(ti)流(liu)(liu)化床）池，提升(sheng)整體(ti)處理效果，改善出(chu)(chu)水水質(zhi)。拆(chai)除(chu)原有(you)固體(ti)接觸曝(pu)(pu)氣(qi)池中(zhong)(zhong)的設(she)備，在池底(di)增(zeng)加穿孔曝(pu)(pu)氣(qi)管系(xi)(xi)統，用于池內污水的曝(pu)(pu)氣(qi)；在出(chu)(chu)水端(duan)隔墻上增(zeng)設(she)出(chu)(chu)水孔并設(she)置篩網系(xi)(xi)統，以防填(tian)料的流(liu)(liu)失；池體(ti)中(zhong)(zhong)填(tian)加K3填(tian)料。

3．2．2MBBRTM 池參數(shu)

MBBRTM 池(chi)：20m×5m×3．3m×2座；有效(xiao)深度：2．8m；單池(chi)有效(xiao)容積280m3。

填(tian)料（K3）：材質：高密度聚(ju)乙烯；比表面(mian)積：（500±20）m2／m3；密度：（0．95±0．04）×103　kg／m3；最小堆積密度：90kg／m3；直(zhi)徑：（25±2）mm；高度：（10±1）mm；填(tian)充率32％。

3．2．3工藝流(liu)程說(shuo)明

將原有的(de)(de)兩(liang)間固體(ti)接(jie)觸曝氣池(chi)改(gai)造為MBBRTM生(sheng)物(wu)預處理系(xi)(xi)統，在不(bu)改(gai)變現(xian)有構筑物(wu)容量和水力條(tiao)件的(de)(de)前提下，實現(xian)系(xi)(xi)統的(de)(de)升級改(gai)造。將兩(liang)池(chi)串聯運行，提供的(de)(de)是高低負荷合理的(de)(de)MBBRTM 系(xi)(xi)統，其負荷能力較高。池(chi)中污(wu)泥(ni)濃(nong)度維(wei)持在5～8g／L，污(wu)泥(ni)濃(nong)度高，生(sheng)物(wu)量大，因此可以在很短的(de)(de)停留(liu)時間內實現(xian)較高的(de)(de)CODCr去除率。

MBBRTM系統出水中(zhong)攜帶的(de)活性(xing)污泥密度大、沉降(jiang)性(xing)能好，有利于(yu)提高后段鼓風曝氣(qi)池(chi)中(zhong)活性(xing)污泥系統的(de)穩定(ding)性(xing)，使鼓風曝氣(qi)池(chi)污泥性(xing)狀更(geng)好，易于(yu)沉降(jiang)，有效控制污泥膨(peng)脹的(de)發生。改造后工藝流程見圖(tu)3。

圖3　改(gai)造后工藝流程

3．3影響MBBR工藝脫氮(dan)效果的因(yin)素分析

3．3．1pH 值

pH 值(zhi)是影響廢水生(sheng)(sheng)物脫(tuo)氮工藝(yi)運行(xing)的(de)(de)(de)(de)重要因(yin)素，在(zai)硝(xiao)(xiao)(xiao)(xiao)化(hua)(hua)階(jie)段(duan)(duan)(duan)要消(xiao)耗廢水中的(de)(de)(de)(de)堿度而(er)使pH 值(zhi)下降(jiang)，而(er)在(zai)反(fan)硝(xiao)(xiao)(xiao)(xiao)化(hua)(hua)階(jie)段(duan)(duan)(duan)會產生(sheng)(sheng)一定量的(de)(de)(de)(de)堿度使pH 值(zhi)有所上升，但反(fan)硝(xiao)(xiao)(xiao)(xiao)化(hua)(hua)階(jie)段(duan)(duan)(duan)所產生(sheng)(sheng)的(de)(de)(de)(de)堿度不能(neng)彌補硝(xiao)(xiao)(xiao)(xiao)化(hua)(hua)階(jie)段(duan)(duan)(duan)所消(xiao)耗的(de)(de)(de)(de)堿度。根據硝(xiao)(xiao)(xiao)(xiao)化(hua)(hua)、反(fan)硝(xiao)(xiao)(xiao)(xiao)化(hua)(hua)反(fan)應的(de)(de)(de)(de)方程式可知，反(fan)硝(xiao)(xiao)(xiao)(xiao)化(hua)(hua)階(jie)段(duan)(duan)(duan)產生(sheng)(sheng)的(de)(de)(de)(de)堿度只(zhi)能(neng)彌補硝(xiao)(xiao)(xiao)(xiao)化(hua)(hua)階(jie)段(duan)(duan)(duan)消(xiao)耗堿度的(de)(de)(de)(de)一半，因(yin)此(ci)對于整個生(sheng)(sheng)物脫(tuo)氮過程而(er)言，廢水經過硝(xiao)(xiao)(xiao)(xiao)化(hua)(hua)和反(fan)硝(xiao)(xiao)(xiao)(xiao)化(hua)(hua)處理后(hou)，系統的(de)(de)(de)(de)pH 值(zhi)將(jiang)下降(jiang)。硝(xiao)(xiao)(xiao)(xiao)化(hua)(hua)菌反(fan)應的(de)(de)(de)(de)最適(shi)合(he)pH 值(zhi)為8．0～8．4，反(fan)硝(xiao)(xiao)(xiao)(xiao)化(hua)(hua)菌最適(shi)合(he)pH 值(zhi)為6．5～8．0，而(er)在(zai)實際運行(xing)過程中，將(jiang)pH 值(zhi)控(kong)制在(zai)7．5左右最為合(he)適(shi)［5］。

3．3．2溶解(jie)氧(yang)

溶(rong)解(jie)氧(yang)的(de)含量對(dui)生(sheng)物(wu)(wu)脫氮工(gong)藝(yi)的(de)去除率有很(hen)大影響。在(zai)硝(xiao)(xiao)(xiao)化(hua)(hua)(hua)階段，反(fan)應必須(xu)在(zai)好氧(yang)條件下運(yun)行，溶(rong)解(jie)氧(yang)控(kong)制在(zai)1～4mg／L 較為合(he)適。當DO 高(gao)(gao)于(yu)4mg／L時(shi)，生(sheng)物(wu)(wu)膜(mo)由(you)于(yu)所(suo)(suo)受剪切力過大而(er)不(bu)易掛(gua)膜(mo)。當DO低于(yu)0．5～0．7mg／L時(shi)，硝(xiao)(xiao)(xiao)化(hua)(hua)(hua)反(fan)應的(de)速率和效率均會(hui)受到抑制。對(dui)于(yu)懸(xuan)浮型(xing)活(huo)性污泥反(fan)應器，反(fan)硝(xiao)(xiao)(xiao)化(hua)(hua)(hua)過程中(zhong)DO濃度(du)(du)應控(kong)制在(zai)0．5mg／L以(yi)下，才能保證正常的(de)反(fan)硝(xiao)(xiao)(xiao)化(hua)(hua)(hua)速度(du)(du)；而(er)對(dui)于(yu)生(sheng)物(wu)(wu)膜(mo)反(fan)應器，由(you)于(yu)生(sheng)物(wu)(wu)膜(mo)系統中(zhong)的(de)傳遞阻力較大，所(suo)(suo)以(yi)可(ke)以(yi)允許較高(gao)(gao)的(de)溶(rong)解(jie)氧(yang)濃度(du)(du)，一般溶(rong)解(jie)氧(yang)濃度(du)(du)不(bu)超過1．0mg／L［6］。

3．3．3污(wu)泥回流比

一般情(qing)況(kuang)下(xia)，反硝化脫氮工藝中，混合(he)液回(hui)(hui)流(liu)比(bi)(bi)越大，氮的(de)去除率越高，但是(shi)回(hui)(hui)流(liu)比(bi)(bi)過高會使厭(yan)氧(yang)池(chi)內(nei)DO值(zhi)(zhi)過高，對反硝化反應產生抑(yi)制作用。當回(hui)(hui)流(liu)比(bi)(bi)R＞3時(shi)，混合(he)液的(de)溶解氧(yang)始(shi)終(zhong)保持在0．5mg／L以(yi)上，難以(yi)滿足反硝化脫氮的(de)要求，而且(qie)回(hui)(hui)流(liu)比(bi)(bi)越大，混合(he)液的(de)DO值(zhi)(zhi)越高。因此，選擇適(shi)當的(de)回(hui)(hui)流(liu)比(bi)(bi)是(shi)十分必(bi)要的(de)，回(hui)(hui)流(liu)比(bi)(bi)R≤3較合(he)理(li)。

3．4改(gai)造后預期處(chu)理效果

目前，生(sheng)活污水完(wan)善(shan)項(xiang)目正處于項(xiang)目審查、施工(gong)(gong)階段，將(jiang)生(sheng)活污水處理裝置(zhi)改造前后(hou)二(er)沉池出水的設計指標進(jin)行對比，結果見表3，結果表明：MBBR工(gong)(gong)藝(yi)能夠有(you)效(xiao)去除生(sheng)活污水中的氨氮，可(ke)使其含量降(jiang)低(di)(di)至3mg／L以(yi)(yi)下，同時該工(gong)(gong)藝(yi)也可(ke)大幅度降(jiang)低(di)(di)CODCr、BOD5和SS的含量。因此(ci)，可(ke)以(yi)(yi)預測(ce)該工(gong)(gong)藝(yi)實(shi)施后(hou)，可(ke)有(you)效(xiao)降(jiang)低(di)(di)生(sheng)活污水中的各類污染物(wu)含量，為后(hou)續(xu)深度處理裝置(zhi)的穩定運行提供可(ke)靠保障(zhang)。

表(biao)3　裝置改造前后二沉池出水指標對比mg／L

4　結論

◆ MBBR工藝(yi)應用(yong)于生活污水(shui)處理裝置完善(shan)項目，可有效降低生活污水(shui)中的各類污染物含(han)量(liang)，尤其(qi)是脫氮效果(guo)好，能將(jiang)二(er)沉(chen)池出水(shui)氨氮降至3mg／L以下。

◆影響MBBR工藝脫氮效果的主要因素有：pH 值、DO含量(liang)和(he)污泥回(hui)流比。研究發(fa)現，實際(ji)運行中，pH值控制(zhi)在(zai)7．5、DO在(zai)1～4mg／L、污泥回(hui)流比R≤3，能(neng)取得較好(hao)的脫氮效果。

◆ MBBR池中污泥濃度維持在5～8g／L，可實現在較短的(de)停留(liu)時間內(nei)，較高(gao)的(de)CODCr去除率(lv)，將CODCr降至40mg／L以(yi)下。

◆ MBBR工(gong)(gong)藝運行穩定可靠(kao)、抗沖擊能力強、脫氮效果好(hao)，是一種經濟高效的污水處(chu)理工(gong)(gong)藝，應(ying)用(yong)于城市(shi)和工(gong)(gong)業污水處(chu)理廠的升級(ji)改造和中水回(hui)用(yong)工(gong)(gong)程(cheng)，將(jiang)具有廣闊的發(fa)展前(qian)景。

參考文獻

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 趙燕(yan)，2006年畢業于陜(shan)西(xi)科技(ji)大學(xue)生物(wu)化工(gong)專業，碩士，工(gong)程師，現在中國石(shi)油(you)蘭州石(shi)化公司污水處(chu)理(li)(li)廠(chang)從(cong)事工(gong)藝技(ji)術管理(li)(li)工(gong)作。

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