LEVAPOR生物膜工藝處理含難降解和有毒物質的工業污水
來源：桂林(lin)德態環保科技(ji)有(you)限(xian)公司 閱讀：10305 更新時間：2024-10-21 09:13難降解污(wu)(wu)染物質(zhi)在(zai)污(wu)(wu)水(shui)處(chu)理過程(cheng)中對廣大工(gong)程(cheng)技術人員(yuan)提出了(le)很大的挑戰，其形成原因非常復(fu)雜，可總結為(wei)以下幾點：
1.污染物的(de)化學結構，其(qi)結構越復雜，溶解(jie)度越低，阻礙微生物菌群，因此對降解(jie)過程有拮(jie)抗(kang)作用(yong)。
2.污(wu)水的(de)成(cheng)分，污(wu)染物的(de)濃度(du)和質量對污(wu)泥的(de)活(huo)性組成(cheng)有(you)很(hen)大的(de)影響，而鹽度(du)的(de)增加(jia)也減少了活(huo)性污(wu)泥的(de)營養攝入。
3.菌群，其對污染物質的降解非常(chang)重要，必(bi)須在反(fan)應池中存(cun)在。
4.微觀環境(jing)， 如PH值(zhi)，溫度，氧化還(huan)原(yuan)電位等對生物菌群(qun)的(de)活性也有影響。
但(dan)是通過現代生物技術的應用中(zhong)這(zhe)些污染物也(ye)能被非常有效地降解，在實際運用中(zhong)以下因素應充分考慮(lv)到：
1.存在一定量的(de)特殊活(huo)性的(de)微生物
2.有(you)效和穩定的生物降解所需(xu)要的微觀環(huan)境(jing)，其(qi)參數可通過實驗確定，一(yi)般來說生物降解可在(zai)好氧(yang)、缺(que)氧(yang)和厭(yan)氧(yang)的環(huan)境(jing)下(xia)進行。
3.生物(wu)反應池(chi)
4.對相關生物菌群的(de)容納和保(bao)護，防止其的(de)流失。有些微生物菌群的(de)繁殖速度慢，容易被污水帶(dai)出(chu)反(fan)應器，從而導致生化反(fan)應過(guo)程不(bu)穩定
LEVAPOR生物膜工藝
通過將微生(sheng)物(wu)菌群(qun)固定(ding)在有吸附能力和(he)孔隙的(de)LEVAPOR®懸浮填料(liao)上，一(yi)些特殊生(sheng)物(wu)菌群(qun)在反應池中(zhong)的(de)容(rong)納和(he)保護難題就迎刃而(er)解，在懸浮填料(liao)上形成的(de)高效(xiao)生(sheng)物(wu)膜能有效(xiao)拮抗抑(yi)制(zhi)劑并使生(sheng)化降解穩定(ding)進行。其(qi)作用的(de)有效(xiao)性已通過大量基于好(hao)氧，缺(que)氧或厭氧環(huan)境的(de)工程實例(li)得到證明(ming)。
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| 橫截面 LEVAPOR®懸浮填料 厭氧細菌在其表面繁殖 | |
圖為 LEVAPOR®懸浮(fu)填料(liao)的高吸附(fu)率和孔(kong)隙度，其對含難降解物質的污水的處理基于(yu)以下機理：
1.有毒抑(yi)制物(wu)質被吸(xi)附在懸(xuan)浮填(tian)料表面，從而其(qi)對液相的抑(yi)制作(zuo)用顯(xian)著降(jiang)低
2.微(wei)生物(wu)菌群能在生物(wu)膜上更快地繁殖生長，從而
- 在(zai)生物膜(mo)上的(de)菌群(qun)對毒性物質的(de)抵抗力顯(xian)著增強
- 對(dui)吸(xi)附(fu)在(zai)懸浮填料上的污染(ran)物有(you)極佳的降解(jie)效果
- 對污水的處理效果更佳
- LEVAPOR®懸浮填(tian)料的生物(wu)再生能(neng)力強
好氧環境中的生物降解
在好氧環境下(xia)對高濃度(du)的(de)(de)毒性2-氯苯(ben)胺(2-CA)的(de)(de)生物降解做(zuo)了研(yan)究，其(qi)濃度(du)為(wei)1000 mg/l， 相當于7.8 mM。
在(zai)一個(ge)反應池中懸浮的微(wei)生(sheng)物被2-氯苯胺抑制(zhi)。而在(zai)投入LEVAPOR®懸浮填料(liao)(liao)的另一個(ge)反應池中，2-氯苯胺被吸附到填料(liao)(liao)表面，其在(zai)污水(shui)中的濃度2個(ge)小時內降低到3.2 mM。通(tong)過研究(jiu)證明10天內包括附著在(zai)懸浮填料(liao)(liao)上的部分所有2-氯苯胺被完全降解，以釋放的氯離子(zi)的濃度來(lai)表示，結果見下圖。
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1000 mg/l 2-氯苯胺(2-CA)通過活性污泥法和LEVAPOR的 生物膜法的生物降解對比試驗 |
類(lei)似的結果也在(zai)(zai)被高濃度氯酚(fen)（三氯酚(fen)，四(si)氯酚(fen)，五氯酚(fen)）污染的地(di)下(xia)水的處(chu)理中得到證明。當(dang)氯酚(fen)在(zai)(zai)LEVAPOR生物膜反應器中被完全(quan)降解(jie)時，其(qi)在(zai)(zai)懸浮污泥(ni)中的降解(jie)率(lv)卻(que)相當(dang)低，具體的對(dui)比見以下(xia)圖表。
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| 高濃度氯酚在好氧環境中在LEVAPOR生物膜反應器活性污泥法反應池中的生物降解對比結果 |
厭氧環境中的生物降解
在好(hao)(hao)氧環境(jing)(jing)中(zhong)因為會產生一些有(you)毒的(de)(de)中(zhong)間體，因此(ci)用(yong)傳統的(de)(de)活(huo)性(xing)污泥法在好(hao)(hao)氧環境(jing)(jing)下處理一些復雜的(de)(de)有(you)機污水，結(jie)果差(cha)強人(ren)意。對紙漿廠的(de)(de)漂白(bai)廢水，其中(zhong)有(you)含氯的(de)(de)有(you)毒污染物(wu)，如果在好(hao)(hao)氧環境(jing)(jing)下COD的(de)(de)去除率(lv)只有(you)35-40%。相反如果在如果在厭氧環境(jing)(jing)下使用(yong)LEVAPOR®懸浮填料，COD的(de)(de)去除率(lv)能(neng)達(da)到(dao)65-70%，難降解物(wu)質的(de)(de)轉(zhuan)化率(lv)能(neng)達(da)到(dao)45-60%。剩(sheng)余的(de)(de)COD能(neng)在后一階段的(de)(de)好(hao)(hao)氧環境(jing)(jing)下繼續加以去除。
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紙漿廠漂白污水在不同填料上的厭氧處理 1. LEVAPOR®，2.活性碳，3. 聚氨酯泡沫體，4. 懸浮污泥 |
類似的(de)結果也能在處理其他難降(jiang)(jiang)解(jie)(jie)物(wu)質中(zhong)得(de)到證(zheng)實。例(li)如(ru)對2-氯苯(ben)甲酸(2-CBA)的(de)生物(wu)降(jiang)(jiang)解(jie)(jie)做(zuo)了研究(jiu)，當使用沒有改性過的(de)聚(ju)氨酯(zhi)泡沫和燒(shao)結玻(bo)璃(li)時，降(jiang)(jiang)解(jie)(jie)率比較低，當把LEVAPOR®懸浮(fu)填(tian)料放入(ru)厭氧反應(ying)池中(zhong)，幾天(tian)以后(hou)就開始(shi)明顯(xian)產生甲烷氣體，18-20天(tian)后(hou)整個生物(wu)降(jiang)(jiang)解(jie)(jie)過程結束。
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| 厭氧環境中不同的填料對2-氯苯甲酸的降解效果的研究 |
LEVAPOR®懸浮填料處理工業廢水所采用的工藝類型
在(zai)大多數情況下(xia)使用(yong)流(liu)化床反(fan)(fan)應(ying)器(qi)或(huo)稱移動床生物膜(mo)反(fan)(fan)應(ying)器(qi)（MBBR），其作(zuo)為主(zhu)反(fan)(fan)應(ying)器(qi)。在(zai)反(fan)(fan)應(ying)池(chi)中(zhong)投(tou)加(jia)12 -15 % 體積(ji)比的(de)(de) LEVAPOR® 懸(xuan)浮填(tian)(tian)料。因為懸(xuan)浮填(tian)(tian)料的(de)(de)密度很小，已(yi)建設施的(de)(de)曝氧裝置足以使填(tian)(tian)料在(zai)反(fan)(fan)應(ying)池(chi)中(zhong)充分流(liu)化起來，因此對已(yi)建設施的(de)(de)改擴建異常方便。在(zai)底(di)部曝氣的(de)(de)反(fan)(fan)應(ying)池(chi)中(zhong)只需安裝充足的(de)(de)濾網或(huo)格柵就能防止填(tian)(tian)料的(de)(de)流(liu)失。
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| 在流化床反應器中的LEVAPOR® 懸浮填料 |
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| 流化床反應器的基本流程 |
生(sheng)物濾床可作(zuo)為(wei)后處(chu)理反應池(chi)。在生(sheng)物濾床中含有(you)60-70%體積比的
LEVAPOR® 懸(xuan)浮填料(liao)，可采用向上流或(huo)向下流的(de)(de)方式。該工藝尤其(qi)適合(he)于已做(zuo)過(guo)生化預處理的(de)(de)污(wu)(wu)(wu)水(shui)(shui)的(de)(de)深(shen)度(du)處理，廢水(shui)(shui)的(de)(de)污(wu)(wu)(wu)染(ran)(ran)物(wu)(wu)和懸(xuan)浮顆粒的(de)(de)濃度(du)比較(jiao)低(di)。因為其(qi)濃度(du)低(di)，所以(yi)水(shui)(shui)力(li)停留時間短，這就意味著(zhu)反應池的(de)(de)容積較(jiao)小(xiao)。如果注(zhu)入合(he)適的(de)(de)生物(wu)(wu)菌(jun)種(zhong)后該工藝特別適合(he)于去(qu)除微量的(de)(de)污(wu)(wu)(wu)染(ran)(ran)物(wu)(wu)質。以(yi)下表格顯示了使用生物(wu)(wu)濾床(chuang)工藝的(de)(de)污(wu)(wu)(wu)染(ran)(ran)物(wu)(wu)去(qu)除率。
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| 生物濾床反應器的基本流程圖 |
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進水
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出水
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LEVAPOR-生物濾池
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出水-LVP
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去除率
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mg/l
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mg/l
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mg/l
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%
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指標
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市政污水項目
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COD (mg/L)
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215- 480
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42 - 65
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17- 32
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50 - 60
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氨氮 (mg/L)
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43- 56
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14- 32
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0.5-7.0
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78 - 96
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萘
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0.19
|
0.17
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0.01
|
94
|
|
菲
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0.16
|
0.03
|
0.02
|
33
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熒蒽
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0.14
|
0.02
|
0.01
|
50
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多環芳烴
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0.92
|
0.34
|
0.05
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85
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化工廠污水項目-1
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TOC (mg/L)
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460- 540
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40-95
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20- 60
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37 - 60
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苯胺
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n.a.
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40-150
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4.0-10.0
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90- 93
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雙酚-A
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n.a.
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10-128
|
0.0- 9.0
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93-100
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硝基苯
|
n.a.
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25-130
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0.5- 24.0
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82 - 98
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化工廠污水項目-2
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|||
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COD (mg/L)
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3450- 4720
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340- 460
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190-260
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25- 45
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Toxicity, GD
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n.a.
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1:100- 500
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1:30-250
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1:50- 90
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在生物濾池中(zhong)使用(yong)LEVAPOR® 懸浮填料對不同類型污水的處理
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| 在好氧生物濾池中使用LEVAPOR® 懸浮填料降解雙酚-A(BPA) |
案例
1. 紙漿廠污水
使用LEVAPOR-生(sheng)(sheng)(sheng)物膜工藝(yi)，通(tong)過厭(yan)氧(yang)-好(hao)氧(yang)-多聯級生(sheng)(sheng)(sheng)化處理(li)能非常有效處理(li)紙漿廠產生(sheng)(sheng)(sheng)的廢水，是一項很(hen)實用的技術。由于生(sheng)(sheng)(sheng)物膜上(shang)的微生(sheng)(sheng)(sheng)物菌群的高濃度(du)，厭(yan)氧(yang)池的體積和其它(ta)工藝(yi)相比能減少(shao)75%，光此項就能為工廠節省1000萬歐(ou)元的費用。廢水處理(li)設施從1990年開始運行，見下(xia)圖。
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| 使用LEVAPOR生物膜工藝采用厭氧-好氧多聯級生化處理紙漿廠有毒廢水 |
為(wei)了(le)(le)定量說(shuo)明LEVAPOR生物膜(mo)工藝(yi)的(de)貢獻率在(zai)啟動階段三個(ge)甲烷反應(ying)(ying)(ying)器(qi)(qi)(qi)中只(zhi)有兩個(ge)反應(ying)(ying)(ying)器(qi)(qi)(qi)中投(tou)放(fang)了(le)(le)LEVAPOR® 懸浮填料。裝有懸浮污泥的(de)反應(ying)(ying)(ying)器(qi)(qi)(qi)的(de)運行效(xiao)率明顯比LEVAPOR生物膜(mo)反應(ying)(ying)(ying)器(qi)(qi)(qi)低，在(zai)經(jing)過第一次毒性沖擊后活性污泥呈不可逆的(de)抑制狀態。此后該反應(ying)(ying)(ying)器(qi)(qi)(qi)也改(gai)成(cheng)了(le)(le)生物膜(mo)反應(ying)(ying)(ying)器(qi)(qi)(qi)，結果見下圖(tu)。
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| 全規模啟動厭氧工藝反應器處理紙漿廠有毒廢水 |
2. 農業化學品廢水
這類(lei)廢水具有以下特點，一是(shi)原料的(de)(de)(de)污染貢(gong)獻(xian)率很(hen)大(da)，二是(shi)鹽度和副產(chan)品濃度的(de)(de)(de)波動大(da)，三是(shi)活性劑(ji)的(de)(de)(de)濃度比(bi)較低（最大(da)到150 mg/L），因此對生物降(jiang)解有很(hen)強的(de)(de)(de)抑制作用(yong)。
通過正確的(de)(de)生物預處理，抑制劑的(de)(de)毒(du)性(xing)能(neng)被(bei)消(xiao)除。此(ci)外雜環有機物水(shui)解所產生的(de)(de)氨(an)氮(dan)能(neng)被(bei)硝基(ji)化，具(ju)體處理結果見下表。
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| 農用化學品有毒廢水的多聯級生物處理，包括硝化/反硝化 |
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污染物
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進水濃度
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去除率%
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總去除率
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不同階段的去除貢獻率
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mg/L
|
%
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缺氧
+ 厭氧
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好氧
|
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芳香族溶劑
|
1.5 – 30.0
|
100.0
|
90.0
|
10.0
|
|
甲醇
|
930 - 1980
|
100.0
|
95.0-100.0
|
0-5.0
|
|
二氯甲烷
|
4.0 - 80.0
|
100.0
|
100.0
|
0.0
|
|
甲基異丁基酮
|
9.0 - 330.0
|
100.0
|
76.0
|
24.0
|
|
胺類
|
56.0 – 84.0
|
100.0
|
90.0-100.0
|
0.0-10.0
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三嗪衍生物
|
96.0 – 115.0
|
100.0
|
64.2
|
35.8
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氨基甲酸酯
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18.0 – 33.0
|
80.0
|
72.0
|
28.0
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其它殺草劑
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154.0 - 337.0
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91.5
|
75.0
|
25.0
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3. 地下水
在LEVAPOR® 懸浮填(tian)料(liao)上(shang)活性生物膜的生長迅速，對(dui)原焦油廠的地下(xia)水(shui)做(zuo)基于LEVAPOR生物膜法和物化(hua)的組合處理。即便是(shi)在高(gao)負荷和低溫的狀態下(xia)，啟動后幾天時間內對(dui)甲基苯(ben)(ben)酚和苯(ben)(ben)系物的去除率(lv)非(fei)常高(gao)。
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| 地下水的生物膜法和物化法的組合處理 |
