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文檔簡介
1、某污水廠設(shè)計計算說明書 目 錄 一 總論1二 工藝流程2cass工藝的優(yōu)點3與其他工藝對比5 三 處理構(gòu)筑物設(shè)計7集水井的設(shè)計7格柵的設(shè)計與計算81.泵前中格柵的設(shè)計與計算82.泵后細(xì)格柵的設(shè)計與計算11提升泵站141.設(shè)計參數(shù)152.提升泵房設(shè)計計算15曝氣沉砂池的設(shè)計與計算151.曝氣沉砂池152.曝氣沉砂池的設(shè)計與計算163. 設(shè)計計算164.吸砂泵房與砂水分離器205.鼓風(fēng)機(jī)房20cass池的設(shè)計與計算201.cass工藝運行過程202.cass反應(yīng)池的設(shè)計計算21污泥濃縮池351.設(shè)計參數(shù)352.設(shè)計計算35貯泥池設(shè)計37四污水廠總體布置39 主要構(gòu)(建)筑物與附屬建筑物 39 污水
2、廠平面布置 40污水處理構(gòu)筑物高程布置41五 設(shè)計體會43一 總論1.課程設(shè)計的內(nèi)容和深度目的:加深理解所學(xué)專業(yè)知識,培養(yǎng)運用所學(xué)專業(yè)知識的能力,在設(shè)計、計算、繪圖等方面得到鍛煉。內(nèi)容:對主要污水處理構(gòu)筑物的工藝尺寸進(jìn)行設(shè)計計算,確定污水處理廠的平面布置和高程布置。完成設(shè)計計算說明書和設(shè)計圖(污水處理廠平面布置、高程布置圖、某構(gòu)筑物工藝圖各一張)。深度: 初步設(shè)計2.基本資料(1).水質(zhì)水量項目規(guī)模:長沙某污水處理廠主要處理該市某地區(qū)的工業(yè)及居民廢水??紤]遠(yuǎn)期發(fā)展,設(shè)計水量擴(kuò)大一倍。進(jìn)水水質(zhì):bod5=160mg/l;cod=280 mg/l; ss=150 mg/l; tn=335mg/l;
3、 磷酸鹽(以p計)= 1.8mg/l。(2).處理要求(1)要求出水水質(zhì)滿足gb 189182002城鎮(zhèn)污水處理廠污染物排放標(biāo)準(zhǔn)的一級b排放標(biāo)準(zhǔn),即:ph=69; bod520mg/l; cod60mg/l; ss20mg/l; tn20mg/l; nh3-n8mg/l, 磷酸鹽(以p計)1mg/l。(3).廠區(qū)地形污水廠選址區(qū)域高程為4447米(黃海高程);平均地面標(biāo)高45m。污水通過干渠以自流方式到廠邊,廠邊干渠管底標(biāo)高為39米(黃海高程),出水排入廠址北部的北湖,北湖最高水位41m。 (4).城市概況1) 地理位置長沙市位于湖南省東部偏北, 湘江下游和長瀏盆地西緣。其地域范圍為東經(jīng)111
4、5311415,北緯27512841。東鄰江西省宜春地區(qū)和萍鄉(xiāng)市,南接株洲、湘潭兩市,西連婁底、益陽兩市,北抵岳陽、益陽兩市。2) 地形、地貌地形起伏較大,整個地勢為東西南高,北部低。東西長約230公里,南北寬約88公里。全市土地面積11819.5平方公里,其中城區(qū)面積556平方公里。3)氣候、氣象氣候:屬亞熱帶季風(fēng)性濕潤氣候,四季分明,春末夏初多雨,夏末秋季多旱,夏冬季長,春秋季短,夏季約118127天,冬季117122天,春季6164天,秋季5969天。春溫變化大,夏初雨水多,伏秋高溫久,冬季嚴(yán)寒少。 風(fēng)向:冬季主導(dǎo)風(fēng)向為北風(fēng),夏季主導(dǎo)風(fēng)向為東南風(fēng)。 降雨:年降水量約1300毫米。 氣溫:
5、市內(nèi)平均氣溫16.817.2c,全年無霜期約275天。年極端最低氣溫僅-2.9,極端最高氣溫為38。(5). 水文地質(zhì)(1)水文:北湖水位二十年一遇洪水位為43米,五十年一遇的洪水位為45米,常年水位41米(以上標(biāo)高均為吳淞高程)。(2) 地質(zhì):該區(qū)為平原地帶,地基承載力均在18 t/m2以上。地震烈度為六級二 工藝流程循環(huán)式活性污泥法(cyclic activated sludge system,簡稱cass)是在sbr基礎(chǔ)上發(fā)展起來的一種新型污水處理工藝。該工藝最早是在美國森維柔廢水處理公司于1975年研究成功并推廣應(yīng)用的廢水處理新技術(shù)專利。cass工藝集曝氣與沉淀于一池內(nèi),取消了常規(guī)活性
6、污泥的初沉池和二沉池。它是在cass反應(yīng)池前部設(shè)置了生物選擇區(qū),后部設(shè)置了可升降的自動潷水裝置。工作過程分為曝氣、沉淀和排水三個階段,周期循環(huán)進(jìn)行。運行中可根據(jù)進(jìn)水水質(zhì)和排放標(biāo)準(zhǔn)控制運行參數(shù),如有機(jī)負(fù)荷、工作周期、水力停留時間等,通過調(diào)整這些參數(shù)使污水處理廠在滿足出水水質(zhì)要求的條件下降低運行成本。cass工藝分預(yù)反應(yīng)區(qū)和主反應(yīng)區(qū)。在預(yù)反應(yīng)區(qū)內(nèi),微生物能通過酶的快速轉(zhuǎn)移機(jī)理迅速吸附污水中大部分可溶性有機(jī)物,經(jīng)歷一個高負(fù)荷的基質(zhì)快速積累過程,這對進(jìn)水水質(zhì)、水量、ph和有毒有害物質(zhì)起到較好的緩沖作用,同時對絲狀菌的生長起到抑制作用,可有效防止污泥膨脹;隨后在主反應(yīng)區(qū)經(jīng)歷一個較低負(fù)荷的基質(zhì)降解過程。c
7、ass工藝集反應(yīng)、沉淀、排水、功能于一體,污染物的降解在時間上是一個推流過程,而微生物則處于好氧、缺氧、厭氧周期性變化之中,從而達(dá)到對污染物去除作用,同時還具有較好的脫氮、除磷功能。cass工藝的優(yōu)點(1)工藝流程簡單,占地面積小,投資較低cass的核心構(gòu)筑物為反應(yīng)池,沒有二沉池及污泥回流設(shè)備,一般情況下不設(shè)調(diào)節(jié)池及初沉池。因此。污水處理設(shè)施布置緊湊、占地省、投資低。 (2)生化反應(yīng)推動力大在完全混合式連續(xù)流曝氣池中的底物濃度等于二沉池出水底物濃度,底物流入曝氣池的速率即為底物降解速率。根據(jù)生化動力反應(yīng)學(xué)原理,由于曝氣池中的底物濃度很低,其生化反應(yīng)推動力也很小,反應(yīng)速率和有機(jī)物去除效率都比較低
8、;在理想的推流式曝氣池中,污水與回流污泥形成的混合流從池首端進(jìn)入,成推流狀態(tài)沿曝氣池流動,至池末端流出。作為生化反應(yīng)推動力的底物濃度,從進(jìn)水的最高濃度逐漸降解至出水時的最低濃度,整個反應(yīng)過程底物濃度沒被稀釋,盡可能地保持了較大推動力。此間在曝氣池的各斷面上只有橫向混合,不存在縱向的返混。 cass工藝從污染物的降解過程來看,當(dāng)污水以相對較低的水量連續(xù)進(jìn)入cass池時即被混合液稀釋,因此,從空間上看cass工藝屬變體積的完全混合式活性污泥法范疇;而從cass工藝開始曝氣到排水結(jié)束整個周期來看,基質(zhì)濃度由高到低,濃度梯度從高到低,基質(zhì)利用速率由大到小,因此,cass工藝屬理想的時間順序上的推流式反
9、應(yīng)器,生化反應(yīng)推動力較大。 (3)沉淀效果好cass工藝在沉淀階段幾乎整個反應(yīng)池均起沉淀作用,沉淀階段的表面負(fù)荷比普通二次沉淀池小得多,雖有進(jìn)水的干擾,但其影響很小,沉淀效果較好。實踐證明,當(dāng)冬季溫度較低,污泥沉降性能差時,或在處理一些特種工業(yè)廢水污泥凝聚性能差時,均不會影響cass工藝的正常運行。實驗和工程中曾遇到sv高達(dá)96%的情況,只要將沉淀階段的時間稍作延長,系統(tǒng)運行不受影響。 (4)運行靈活,抗沖擊能力強(qiáng)cass工藝在設(shè)計時已考慮流量變化的因素,能確保污水在系統(tǒng)內(nèi)停留預(yù)定的處理時間后經(jīng)沉淀排放,特別是cass工藝可以通過調(diào)節(jié)運行周期來適應(yīng)進(jìn)水量和水質(zhì)的變化。當(dāng)進(jìn)水濃度較高時,也可通過
10、延長曝氣時間實現(xiàn)達(dá)標(biāo)排放,達(dá)到抗沖擊負(fù)荷的目的。在暴雨時。可經(jīng)受平常平均流量6倍的高峰流量沖擊,而不需要獨立的調(diào)節(jié)池。多年運行資料表明。在流量沖擊和有機(jī)負(fù)荷沖擊超過設(shè)計值23倍時,處理效果仍然令人滿意。而傳統(tǒng)處理工藝雖然已設(shè)有輔助的流量平衡調(diào)節(jié)設(shè)施,但還很可能因水力負(fù)荷變化導(dǎo)致活性污泥流失,嚴(yán)重影響排水質(zhì)量。當(dāng)強(qiáng)化脫氮除磷功能時,cass工藝可通過調(diào)整工作周期及控制反應(yīng)池的溶解氧水平,提高脫氮除磷的效果。所以,通過運行方式的調(diào)整,可以達(dá)到不同的處理水質(zhì)。 (5)不易發(fā)生污泥膨脹污泥膨脹是活性污泥法運行過程中常遇到的問題,由于污泥沉降性能差,污泥與水無法在二沉池進(jìn)行有效分離,造成污泥流失,使出水
11、水質(zhì)變差,嚴(yán)重時使污水處理廠無法運行,而控制并消除污泥膨脹需要一定時間,具有滯后性。因此,選擇不易發(fā)生污泥膨脹的污水處理工藝是污水處理廠設(shè)計中必須考慮的問題。由于絲狀茵的比表面積比茵膠團(tuán)大,因此,有利于攝取低濃度底物,但一般絲狀茵的比增殖速率比非絲狀茵小,在高底物濃度下茵膠團(tuán)和絲狀茵都以較大速率降解物與增殖,但由于膠團(tuán)細(xì)菌比增殖速率較大,其增殖量也較大,從而較絲狀茵占優(yōu)勢。而cass反應(yīng)池中存在著較大的濃度遞度,而且處于缺氧、好氧交替變化之中,這樣的環(huán)境條件可選擇性地培養(yǎng)出茵膠團(tuán)細(xì)菌,使其成為曝氣池中的優(yōu)勢茵屬,有效地抑制絲狀茵的生長和繁殖,克服污泥膨脹,從而提高系統(tǒng)的運行穩(wěn)定性。 (6)適用
12、范圍廣,適合分期建設(shè)cass工藝可應(yīng)用于大型、中型及小型污水處理工程,比sbr工藝適用范圍更廣泛;連續(xù)進(jìn)水的設(shè)計和運行方式,一方面便于與前處理構(gòu)筑物相匹配,另一方面控制系統(tǒng)比sbr工藝更簡單。對大型污水處理廠而言,cass反應(yīng)池設(shè)計成多池模塊組合式,單池可獨立運行。當(dāng)處理水量小于設(shè)計值時,可以在反應(yīng)池的低水位運行或投入部分反應(yīng)池運行等多種靈活操作方式;由于cass系統(tǒng)的主要核心構(gòu)筑物是cass反應(yīng)池,如果處理水量增加,超過設(shè)計水量不能滿足處理要求時,可同樣復(fù)制cass反應(yīng)池,因此cass法污水處理廠的建設(shè)可隨企業(yè)的發(fā)展而發(fā)展,它的階段建造和擴(kuò)建較傳統(tǒng)活性污泥法簡單得多。 (7)剩余污泥量小,性
13、質(zhì)穩(wěn)定傳統(tǒng)活性污泥法的泥齡僅27天,而cass法泥齡為2530天,所以污泥穩(wěn)定性好,脫水性能佳,產(chǎn)生的剩余污泥少。去除1.0kgbod產(chǎn)生0.20.3kg剩余污泥,僅為傳統(tǒng)法的60%左右。由于污泥在cass反應(yīng)池中已得到一定程度的消化,所以剩余污泥的耗氧速率只有l(wèi)0mgo2/gmissh以下,一般不需要再經(jīng)穩(wěn)定化處理,可直接脫水。而傳統(tǒng)法剩余污泥不穩(wěn)定,沉降性差,耗氧速率大于20mgo2/gmlssh,必須經(jīng)穩(wěn)定化后才能處置。與其他工藝對比1.與傳統(tǒng)活性污泥法相比建設(shè)費用低。省去了初次沉淀池、二次沉淀池及污泥回流設(shè)備,建設(shè)費用可節(jié)省2030。工藝流程簡單,污水廠主要構(gòu)筑物為集水池、沉砂池、ca
14、s曝氣池、污泥池,布局緊湊,占地面積可減少35。(以10萬噸的城市污水處理廠為例:傳統(tǒng)活性污泥法的總投資約1.5億,cass工藝總投資約1.1億;傳統(tǒng)活性污泥法占地面積約為180畝,cass法占地面積約120畝。)運行費用省。由于曝氣是周期性的,池內(nèi)溶解氧的濃度也是變化的,沉淀階段和排水階段溶解氧降低,重新開始曝氣時,氧濃度梯度大,傳遞效率高,節(jié)能效果顯著,運行費用可節(jié)省1025。有機(jī)物去除率高,出水水質(zhì)好,不僅能有效去除污水中有機(jī)碳源污染物,而且具有良好的脫氮除磷功能。(對城市污水,進(jìn)水cod為400mg/l時,出水小于30mg/l以下。)管理簡單,運行可靠,不易發(fā)生污泥膨脹,污水處理廠設(shè)備
15、種類和數(shù)量較少,控制系統(tǒng)簡單,運行安全可靠。污泥產(chǎn)量低,性質(zhì)穩(wěn)定,便于進(jìn)一步處理與處置。2.與sbr或cast相比cass反應(yīng)池由預(yù)反應(yīng)區(qū)和主反應(yīng)區(qū)組成,預(yù)反應(yīng)區(qū)控制在缺氧狀態(tài),因此,提高了對難降解有機(jī)物的去除效果;cass進(jìn)水是連續(xù)的,因此進(jìn)水管道上無電磁閥等控件元件,單個池子可獨立運行,而sbr或cast進(jìn)水過程是間歇的,應(yīng)用中一般要2個或2個以上交替使用,增加了控制系統(tǒng)的復(fù)雜程度。cass每個周期的排水量一般不超過池內(nèi)總水量的1/3,而sbr則為1/23/4;cass抗沖擊能力較好。cass比cast系統(tǒng)簡單。該工藝流程比較簡單,主要有粗格柵、提升泵、細(xì)格柵、曝氣沉砂池、cass池等。該
16、工藝占地少,投資省,運行管理方便,處理效率優(yōu)良。工藝流程圖如下:圖2-1:工藝流程圖提升泵房 細(xì)格柵粗格柵格柵曝氣沉砂池cass池砂水分離器柵渣外運污泥濃縮池出水污泥脫水外運三 處理構(gòu)筑物設(shè)計設(shè)計進(jìn)、出水水質(zhì)及去除率如下表:表31:設(shè)計進(jìn)、出水水質(zhì)及去除率codbodss進(jìn)水水質(zhì)280 mg/l160mg/l150 mg/l出水水質(zhì)要求60 mg/l20 mg/l20 mg/l集水井的設(shè)計集水井即集水池,由于城市的污水水量基本是按照時間段來變化的,而且各個季節(jié)的水量也不相同,為了使水泵啟動不會過于頻繁,調(diào)蓄進(jìn)水與水泵送水之間的不均衡,因此在粗格柵后與提升泵前設(shè)計一口集水井。設(shè)計流量為20000
17、,即0.232,取變化系數(shù)k=1.51 ,則q=0.35。 設(shè)計集水井水力停留時間hrt=1h,則集水井的容積為1小時進(jìn)水總量,v=0.353600=1260。 設(shè)計該集水井深8m ,寬12m ,長15m 。則實際體積為14401260(符合要求)。格柵的設(shè)計與計算格柵是一種簡單的過濾設(shè)備,格柵由一組或數(shù)組平行的金屬柵條、塑料齒鉤或金屬網(wǎng)、框架及相關(guān)裝置組成,傾斜安裝在污水渠道、泵房集水井的進(jìn)口處或污水處理廠的前端,用來截留污水中較粗大漂浮物和懸浮物,如纖維、碎皮、毛發(fā)、果皮、蔬菜、木片、布條、塑料制品等,防止堵塞和纏繞水泵機(jī)組、曝氣器、管道閥門、處理構(gòu)筑物配水設(shè)施、進(jìn)出水口,減少后續(xù)處理產(chǎn)生
18、的浮渣,保證污水處理設(shè)施的正常運行。 按照格柵形狀,可分為平面格柵和曲面格柵;按照格柵凈間距,可分為粗格柵(50-100mm)、中格柵(10-40mm)、細(xì)格柵(1.5-10mm)三種,平面格柵和曲面格柵都可以做成粗、中、細(xì)三種。本設(shè)計采用粗細(xì)兩種格柵,一道粗格柵,一道細(xì)格柵,粗細(xì)格柵分別建置于提升泵站前后。該污水處理工程的處理規(guī)模:日處理量為20000m3/d,即平均日流量為qp=833.3m3/h=0.232m3/s,最大設(shè)計流量為qmax=1258.3 m3/h=0.35 m3/s,設(shè)計中取水量變化系數(shù)kp=1.511.泵前中格柵的設(shè)計與計算泵前格柵為污水廠的第一道預(yù)處理設(shè)施,用于去除污
19、水中較大的懸浮物和漂浮物,保證后續(xù)處理設(shè)施的正常運行。建于泵站集水池的前方。本格柵使用柵條斷面為矩形的柵條,設(shè)計兩道中格柵,其主要設(shè)計參數(shù)如下:流量總變化系數(shù)k取1.51,則 柵前流速,過柵流速柵條寬度,格柵間隙柵前部分長度,格柵傾角=單位柵渣量取柵渣/污水柵前水深,設(shè)計中取兩組格柵,n=2,每組格柵單獨設(shè)置,每組格柵的設(shè)計流量為0.175m3/d。(1) 柵條間隙數(shù) (2)格柵的寬度:設(shè)格柵槽比格柵寬0.2m,則:(3)進(jìn)水漸寬部分長度 根據(jù)公式 式中 進(jìn)水渠道寬度,取進(jìn)水渠寬;進(jìn)水渠道漸寬部分的長度l1,其漸寬部分角度a1=25o,進(jìn)水渠道內(nèi)流速為0.6m/s,則 即,=0.41m(4)
20、柵槽與出水渠道連接處的漸窄部分長度 根據(jù)公式 則 m(5)通過格柵的水頭損失, 式中 -設(shè)計水頭損失,m-計算水頭損失,mg-重力加速度,取9.8m/s2k-系數(shù),取3-阻力系數(shù),與柵條斷面形狀有關(guān),取=2.42則: (6) 柵后槽總高度h,設(shè)柵前渠道超高 (7) 柵槽總長度l, 式中,為柵前渠道深,則, (8) 每日柵渣量w, 式中,為柵渣量,格柵間隙為1625mm時,=0.100.05;格柵間隙為3050mm時,=0.030.1。本工程格柵間隙為20mm,取=0.06;取k=1.5 應(yīng)采用機(jī)械除渣,采用機(jī)械柵渣打包機(jī)將柵渣打包,汽車運走。泵前中格柵圖2.泵后細(xì)格柵的設(shè)計與計算細(xì)格柵可進(jìn)一步
21、去除污水中的懸浮物和漂浮物,保證后續(xù)設(shè)備和工藝的正常運行。細(xì)格柵采用連續(xù)運行方式,柵渣由一臺無軸螺旋壓實輸送機(jī)收集脫水后運往廠外填埋。為了方便管理和維護(hù),細(xì)格柵間與沉砂池合建,細(xì)格柵間出水直接進(jìn)入沉砂池。柵前流速,過柵流速柵條寬度,格柵間隙柵前部分長度,格柵傾角=單位柵渣量取柵渣/污水柵前水深,(1)柵條間歇數(shù), 個(2)格柵的寬度:設(shè)格柵槽比格柵寬0.2m,則 (3)進(jìn)水漸寬部分長度 根據(jù)公式 式中 進(jìn)水渠道寬度,取進(jìn)水渠寬;進(jìn)水渠道漸寬部分的長度l1,其漸寬部分角度a1=25o,進(jìn)水渠道內(nèi)流速為0.6m/s,則即,l1=0.64 m(4) 柵槽與出水渠道連接處的漸窄部分長度 根據(jù)公式 則
22、m(3)通過格柵的水頭損失, 式中 h1-設(shè)計水頭損失,m h0-計算水頭損失,m g-重力加速度,取9.8m/s2 k-系數(shù),取3 -阻力系數(shù),與柵條斷面形狀有關(guān),取=2.42則:(4)槽總高度h設(shè)柵前渠道超高 (5) 柵槽總長度l,式中,為柵前渠道深,則, (6)進(jìn)水與出水渠道格柵與沉砂池合建,格柵出水直接進(jìn)入沉砂池,進(jìn)水渠道寬度b1=b=1.1m,渠道水深h水=h=0.6m(7) 每日柵渣量w, 式中,為柵渣量,格柵間隙為1625mm時,=0.100.05;格柵間隙為3050mm時,=0.030.1。本工程格柵間隙為20mm,取=0.06;取k=1.5。 0.2采用機(jī)械清除格柵,采用機(jī)械
23、柵渣打包機(jī)將柵渣打包,汽車運走。泵后細(xì)格柵與曝氣沉砂池合建圖提升泵站提升泵用以提高污水的水位,保證污水能在整個污水處理流程過程中流過 ,從而達(dá)到污水的凈化。提升泵房用于將流入污水提升至后續(xù)處理單元所需要的高度,使其實現(xiàn)重力流,以便自流進(jìn)入各后續(xù)處理單元。1.設(shè)計參數(shù)設(shè)計流量:2.提升泵房設(shè)計計算采用cass工藝方案,污水處理系統(tǒng)簡單,對于新建污水處理廠,工藝管線可以充分優(yōu)化,故污水只考慮一次提升。污水經(jīng)提升后流入曝氣沉砂池,然后流入cass池,經(jīng)潷水器潷水排除cass池。污水提升前水位(既泵站吸水池最低水位),為了保證后續(xù)各處理單元進(jìn)水能通過自流形式進(jìn)入,提升后水位(即細(xì)格柵前水面標(biāo)高)。所以
24、,提升凈揚(yáng)程水泵水頭損失取從而需水泵揚(yáng)程再根據(jù)設(shè)計流量,采用wq300-22-37型潛水泵10臺5用5備,流量300m3/h,揚(yáng)程22m。曝氣沉砂池的設(shè)計與計算1.曝氣沉砂池曝氣沉砂池是一長形渠道,沿渠壁一側(cè)的整個長度方向,距池底60-90cm處安設(shè)曝氣裝置,在其下部設(shè)集砂斗,池底有i=0.1-0.5的坡度,以保證砂粒滑入。由于曝氣作用,廢水中有機(jī)顆粒經(jīng)常處于懸浮狀態(tài),砂?;ハ嗄Σ敛⒊惺芷貧獾募羟辛Γ傲I细街挠袡C(jī)污染物能夠去除,有利于取得較為純凈的砂粒。 在旋流的離心力作用下,這些密度較大的砂粒被甩向外部沉入集砂槽,而密度較小的有機(jī)物隨水流向前流動被帶到下一處理單元。另外,在水中曝氣可脫臭
25、,改善水質(zhì),有利于后續(xù)處理,還可起到預(yù)曝氣作用。 普通沉砂池截留的沉砂中夾雜有15%的有機(jī)物,使沉砂的后續(xù)處理難度增加,采用曝氣沉砂池,可在一定程度上克服此缺點。沉砂池的作用是從污水中分離相對較大的無機(jī)顆粒,沉砂池一般設(shè)在倒虹吸管、泵站、沉淀池前,保護(hù)水泵和管道免受磨損,防止后續(xù)處理構(gòu)筑管道的堵塞,減小污泥處理構(gòu)筑物的容積,提高污泥有機(jī)組分的含量,提高污泥作為肥料的價值。污水中的砂粒是指相對密度較大,易沉淀分離的一些大顆粒物質(zhì),主要是污水中的無機(jī)性砂粒,礫石和少量較重的有機(jī)顆粒,如樹皮、骨頭、種粒等。在顆粒物質(zhì)的表面還附著一些粘性有機(jī)物,這些粘性有機(jī)物是極易腐爛的污泥,因此,這些顆粒物質(zhì)都應(yīng)在
26、沉砂池中被去除。平流曝氣沉砂池是最常用的型式,污水從池一端流入,呈水平方向流動,從池的另一端流出,它的構(gòu)造簡單,處理效果好,工作穩(wěn)定且易于排除沉砂。本設(shè)計采用平流式曝氣沉砂池。2.曝氣沉砂池的設(shè)計與計算 設(shè)計說明:污水經(jīng)螺旋泵提升后進(jìn)入平流曝氣沉砂池,共兩組對稱于提升泵房中軸線布置。沉砂池池底采用多斗集砂,沉砂由螺旋離心泵自斗底抽送至砂水分離器,污水回至提升泵前,凈砂直接由汽車外運。設(shè)計流量為qmax=0.175m3/s,設(shè)計水力停留時間t=2.0min,水平流速v1=0.1m/s。 3. 設(shè)計計算設(shè)計選擇兩組曝氣沉砂池,分別與格柵鏈接,每組設(shè)計流量0.175m3/s.(1)沉砂池有效容積式中
27、v沉砂池有效容積(m3)q設(shè)計流量,m3/s t-停留時間(min),一般13min。設(shè)計取t=2minv=60*2*0.175=21m3(2)水流過水?dāng)嗝婷娣e()v1-水平流速(m/s),一般采用0.060.12min設(shè)計取v1=0.06m/sa=0.175/0.06=2.92m2(3)池總寬度()b=a/h2h2-有效水深(m),一般取2-3m.設(shè)計取h2=2mb=2.92/2=1.46m b/h2=0.732(4)沉砂池長度(5)每小時所需空氣量q=3600qd,d-1m3污水所需的空氣量,設(shè)計取的d=0.2m3/m (6)沉砂室所需容積()式中污水沉砂量,采用污水排砂間隔時間 設(shè)計,即
28、考慮排泥間隔天數(shù)為2天= (7)每個沉砂斗容積()設(shè)每一組有1個沉砂斗(8)沉砂斗各部分尺寸及容積:設(shè)計斗底寬,斗壁與水平面的傾角為,斗高=,則沉砂斗上口寬()(取)沉砂斗容積()(大于,符合要求)(9)進(jìn)水渠道由于是格柵與沉砂池合建,格柵出水直接進(jìn)入沉砂池,進(jìn)水渠道寬度b1=b=1.1m,渠道水深h水=h=0.6m(10)出水裝置出水采用沉砂池末端薄壁出水堰跌落出水,出水堰可保證沉砂池內(nèi)水位標(biāo)高恒定,堰上水頭 h1-堰上水頭,mq1-沉砂池內(nèi)設(shè)計流量,m3/sm-流量系數(shù),0.4-0.5b2-堰寬(m),等于沉砂池寬度設(shè)計取m=0.4,b2=1.5m 出水堰后自由跌落0.15m,出水流入出水
29、槽,出水槽寬度b2=0.6m,出水槽水深h2=0.35m,超高0.3m,水流速度v2=0.83m/s。采用出水管道在出水槽中部與出水槽連接,出水管道采用鋼管,管徑dn2=500mm,管內(nèi)流速v2=0.89m/s,水力坡度i=0.15%。 (11)排砂裝置采用吸砂泵排砂,吸砂泵設(shè)置在沉砂斗內(nèi),借助空氣提升將沉砂排除沉砂池,吸砂泵管徑dn=200mm.4.吸砂泵房與砂水分離器選用直徑0.5m鋼制壓力式旋流砂水分離器一臺,兩組曝氣沉砂池共用。每組曝氣沉砂池設(shè)吸砂泵兩臺,一用一備,共4臺。砂水分離后將砂集中運走,水回流至細(xì)格柵前。5.鼓風(fēng)機(jī)房選用tso-150羅茨鼓風(fēng)機(jī)12臺,6用6備,為曝氣沉砂池和
30、cass曝氣。泵房面積取20mx8m(考慮遠(yuǎn)期)cass池的設(shè)計與計算cass工藝是將序批式活性污泥法(sbr)的反應(yīng)池沿長度方向分為兩部分,前部為生物選擇區(qū)也稱預(yù)反應(yīng)區(qū),后部為主反應(yīng)區(qū)。在主反應(yīng)區(qū)后部安裝了可升降的潷水裝置,實現(xiàn)了連續(xù)進(jìn)水間歇排水的周期循環(huán)運行,集曝氣沉淀、排水于一體。cass工藝是一個厭氧/缺氧/好氧交替運行的過程,具有一定脫氮除磷效果,廢水以推流方式運行,而各反應(yīng)區(qū)則以完全混合的形式運行以實現(xiàn)同步硝化一反硝化和生物除磷。1.cass工藝運行過程cass工藝運行過程包括充水-曝氣、沉淀、潷水、閑置四個階段組成,具體運行過程為: (1)充水-曝氣階段邊進(jìn)水邊曝氣,同時將主反應(yīng)
31、區(qū)的污泥回流至生物選擇區(qū),一般回流比為20%。在此階段,曝氣系統(tǒng)向反應(yīng)池內(nèi)供氧,一方面滿足好氧微生物對氧的需要,另一方面有利于活性污泥與有機(jī)物的充分混合與接觸,從而有利于有機(jī)污染物被微生物氧化分解。同時,污水中的氨氮通過微生物的硝化作用轉(zhuǎn)變?yōu)橄鯌B(tài)氮。 (2)沉淀階段停止曝氣,微生物繼續(xù)利用水中剩余的溶解氧進(jìn)行氧化分解。隨著反應(yīng)池內(nèi)溶解氧的進(jìn)一步降低,微生物由好氧狀態(tài)向缺氧狀態(tài)轉(zhuǎn)變,并發(fā)生一定的反硝化作用。與此同時,活性污泥在幾乎靜止的條件下進(jìn)行沉淀分離,活性污泥沉至池底,下一個周期繼續(xù)發(fā)揮作用,處理后的水位于污泥層上部,靜置沉淀使泥水分離。 (3)潷水階段沉淀階段完成后,置于反應(yīng)池末端的潷水器
32、開始工作,自上而下逐層排出上清液,排水結(jié)束后潷水器自動復(fù)位。潷水期間,污泥回流系統(tǒng)照常工作,其目的是提高缺氧區(qū)的污泥濃度,隨污泥回流至該區(qū)內(nèi)的污泥中的硝態(tài)氮進(jìn)一步進(jìn)行反硝化,并進(jìn)行磷的釋放。 2.cass反應(yīng)池的設(shè)計計算圖2-4 cass工藝原理圖(1)基本設(shè)計參數(shù)處理規(guī)模:q=2000m3/d,總變化系數(shù)1.51混合液懸浮固體濃度(mlss):取nw=3000mg/l反應(yīng)池有效水深h一般取3-5m,本水廠設(shè)計選用4.0m排水比:= =0.4(2)bod-污泥負(fù)荷(或稱bod-ss負(fù)荷率)(ns)ns=nsbod-污泥負(fù)荷(或稱bod-ss負(fù)荷率),kgbod5/(kgmlssd);k2有機(jī)基
33、質(zhì)降解速率常數(shù),l/(mgd),生活污水k2取值范圍為0.0168-0.0281,本水廠取值0.02;有機(jī)基質(zhì)降解率,%;=f混合液中揮發(fā)性懸浮固體與總懸浮固體濃度的比值,一般在生活污水中,f值為0.7-0.8,本水廠設(shè)計選用0.75。代入數(shù)值,得=,之后把本數(shù)值代入得ns= kgbod5/(kgmlssd)(3)曝氣時間ta 取2.0h 式中 ta曝氣時間,h s0進(jìn)水平均bod5,/l 排水比 1/m = 0.4nw混合液懸浮固體濃度(mlss):x3000mg/l(4) 沉淀時間ts 活性污泥界面的沉降速度與mlss濃度、水溫的關(guān)系,可以用下式進(jìn)行計算。vmax = 7.4104txo
34、-1.7 (mlss3000) 式中 vmax活性污泥界面的初始沉降速度。t水溫,取20x0沉降開始時mlss的濃度,x0nw=3000mg/l,則vmax = 7.4104203000 -1.7 = 1.82 m/s 沉淀時間ts用下式計算 式中 ts沉淀時間,h h反應(yīng)池內(nèi)水深,m 安全高度,取1.0m(5) 排水時間td及閑置時間tf 根據(jù)城市污水處理廠運行經(jīng)驗,本水廠設(shè)置排水時間td取為0.5h,閑置時間取為0.1h。運行周期t= ta +ts+td+tf=4.0h每日運行周期數(shù)n=6(6) cass池容積 cass池容積采用容積負(fù)荷計算法確定,并用排水體積進(jìn)行復(fù)核。 ()采用容積負(fù)荷
35、法計算:式中:q城市污水設(shè)計水量,m3/d ;q=20000m3/d; nw混合液mlss污泥濃度(kg/m3),本設(shè)計取3.0 kg/m3; nebod5污泥負(fù)荷(kg bod5/kg mlssd),0.34kgbod5/kgmlssd; sa進(jìn)水bod5濃度(kg/ l),本設(shè)計sa = 160 mg/l; se出水bod5濃度(kg/ l),本設(shè)計se = 10 mg/l; f混合液中揮發(fā)性懸浮固體濃度與總懸浮固體濃度的比值,本設(shè)計取0.75;則:本水廠設(shè)計cass池六座,每座容積vi=m3()排水體積法進(jìn)行復(fù)核單池容積為 (m3) 反應(yīng)池總?cè)莘e (m3)式中 單池容積,m3 n周期數(shù);
36、 m排水比 1/m = 1/2.5 n池數(shù); 平均日流量,m3/d由于排水體積法計算所得單池容積大于容積負(fù)荷法計算所得,因此單池容積應(yīng)按最大容積值計,否則將不滿足水量運行要求,則單池容積vi=1389 m3,反應(yīng)池總?cè)莘ev=8334 m3。(7)cass池的容積負(fù)荷cass池工藝是連續(xù)進(jìn)水,間斷排水,池內(nèi)有效容積由變動容積(v1)和固定容積組成,變動容積是指池內(nèi)設(shè)計最高水位至潷水器最低水位之間高度(h1)決定的容積,固定容積由兩部分組成,一是活性污泥最高泥面至池底之間高度(h3)決定的容積(v3),另一部分是撇水水位和泥面之間的容積,它是防止撇水時污泥流失的最小安全距離(h2)決定的容積(v2
37、)。cass池總有效容積v(m3):vn(v1v2v3)()池內(nèi)設(shè)計最高水位至潷水機(jī)排放最低水位之間的高度,h1(m);式中:n一日內(nèi)循環(huán)周期數(shù),n=6; h池內(nèi)最高液位h(m),本設(shè)計h=4.0m。則 ()潷水結(jié)束時泥面高度,h3(m)已知撇水水位和泥面之間的安全距離,h2=1.0m;h3=h-(hl+h2)=4-1.6-1.0=1.4m() svi污泥體積指數(shù),(ml/g) svi=代入數(shù)值,則 svi=(ml/g), 此數(shù)值反映出活性污泥的凝聚、沉降性能良好。(8)cass池外形尺寸() 式中:b池寬,m,b:h=12,取b=8m,8/4=2,滿足要求; l=,取l=44m.l/b=44
38、/8=5.5m, l:b=46,滿足要求。()cass池總高,h0(m)取池體超高0.5m,則h0=h0.54.5m()微生物選擇區(qū)l1,(m)cass池中間設(shè)1道隔墻,將池體分隔成微生物選擇區(qū)(預(yù)反應(yīng)區(qū))和主反應(yīng)區(qū)兩部分??窟M(jìn)水端為生物選擇區(qū),其容積為cass池總?cè)莘e的10%左右,另一部分為主反應(yīng)區(qū)。選擇器的類別不同,對選擇器的容積要求也不同。l110l=10%44=4.4m ()反應(yīng)池液位控制排水結(jié)束時最低水位(m)基準(zhǔn)水位h2為4.0m;超高0.5m;保護(hù)水深 = 1.0m。污泥層高度(m) 則:撇水水位和泥面之間的安全距離,h2=hs=1.4m圖2-5 cass外形尺寸圖(9) 連通孔
39、口尺寸隔墻底部設(shè)連通孔,連通兩區(qū)水流,因單格寬8m,根據(jù)設(shè)計規(guī)范要求,此時連通孔的數(shù)量取為3。()連通孔面積a1a1按下式進(jìn)行計算:式中: u孔口流速,取u=70m/h將各數(shù)值代入,計算得:()孔口尺寸設(shè)計孔口沿墻均布,孔口寬度取0.8m,孔高為0.81/0.8=1.0m。為:0.8m1.0m(10) 復(fù)核出水溶解性bod5處理水中非溶解性bod5的值:dod5=7.1bxacece處理水中懸浮固體濃度10mg/lxa活性微生物在處理水中的所占比例取0.4b微生物自身氧化速率 本設(shè)計取0.6 dod5=7.10.0750.610=3.19mg/l故水中溶解性dod5要求小于103.19=6.8
40、1 mg/l而該設(shè)計出水溶解性dod5: se=6.8mg/l 設(shè)計結(jié)果滿足設(shè)計要求。(11)計算剩余污泥量 理論分析,知溫度較低時,產(chǎn)生生物污泥量較多。本設(shè)計最冷時是冬季平均最冷溫度是0.2。0.2時活性污泥自身氧化系數(shù): kd(0.2)=kd(20)=0.061.04(0.220)=0.028 剩余生物污泥量:xv=yqkd(0.2)vifnn=0.6200000.0281389 0.7566=1575.88kg/d 剩余非生物污泥量:xs =q(1-fbf) =20000(1-0.70.75)=1330kg/d公式中,fb進(jìn)水vss中可生化部分比例,取fb =0.7;c0設(shè)計進(jìn)水ss,m
41、3/d;ce設(shè)計出水ss,m3/d; 剩余污泥總量:x=xv+xs=1575.88+1330=2905.88kg/d 剩余污泥濃度nr:nr=剩余污泥含水率按99.3%計算,濕污泥量為(12)復(fù)核污泥齡=式中:污泥齡 y污泥產(chǎn)率系數(shù),本設(shè)計取0.4 kd衰減系數(shù),一般為0.040.075 取0.07 代入數(shù)值,= = =29.4d硝化所需最小污泥齡:=(1/1.103(15-t)fs硝化所需最小污泥齡d-1;硝化細(xì)菌的增長速率d-1:t=0.2攝氏度時,取為0.35;fs安全系數(shù):為保證出水氨氮小與5mg/l 取2.33.0;取2.3;t污水溫度:取冬季最不利溫度0.2攝氏度。=(1/1.10
42、3(15-t)fs=(1/0.35)1.103(15-0.2)2.3=28d經(jīng)校核,污泥齡滿足硝化要求。(13)需氧量設(shè)計需氧量包括氧化有機(jī)物需氧量,污泥自身需氧量、氨氮硝化需氧量及出水帶走的氧量。設(shè)計需氧量考慮最不利情況,按夏季時高水溫計算設(shè)計需氧量。() 氧化有機(jī)物需氧量,污泥自身需氧量o1以每去除1bod需要0.48oa的經(jīng)驗法計算。 = 4440.2(o2/d) 式中 oa 需氧量,o2/d; 活性污泥微生物每代謝1bod需氧量,一般生活污水取為0.420.53,本設(shè)計取0.48; 1活性污泥每天自身氧化所需要的氧量,一般生活污水取為0.110.188,本設(shè)計取0.12。()氨氮硝化需
43、氧量ob按下式計算; =4.5720000(35-5)10-3-0.12 = 523.5(o2/d) 式中 4.57氨氮的氧當(dāng)量系數(shù); nk進(jìn)水總凱氏氮濃度,g/l;nke出水總凱氏氮濃度,g/l; 系統(tǒng)每天排出的剩余污泥量,/d;總需氧量 /d=206.8/h (14)標(biāo)準(zhǔn)需氧量 標(biāo)準(zhǔn)需氧量計算公式:sor=csb(t)=cs(t)(+)ot=式中sor水溫20,氣壓1.103105pa時,轉(zhuǎn)移到曝氣池混合液的總氧量,/h;aor在實際條件下,轉(zhuǎn)移到曝氣池混合液的總氧量,/h;cs(20)20時氧在清水中飽和溶解度,取ca(20)=9.17mg/l; 雜質(zhì)影響修正系數(shù),取值范圍=0.780.
44、99,本例選用=0.90;含鹽量修正系數(shù),本例取=0.95; 氣壓修正系數(shù),取0.95; pa所在地區(qū)大氣壓力,pa; t設(shè)計污水溫度,本設(shè)計考慮最不利水溫,取夏季t=27; csb(t)設(shè)計水溫條件下曝氣池內(nèi)平均溶解氧飽和度mg/l; cs(t)設(shè)計水溫條件下氧在清水中飽和溶解度,水溫27時,cs(27.3)=8.05;pb空氣擴(kuò)散裝置處的絕對壓力,pa,pb =p+9.8103h;p大氣壓力,p=1.013105; h 空氣擴(kuò)散裝置淹沒深度,取微孔曝氣裝置安裝在距池底0.5m處,淹沒深度3.5m; ot氣泡離開水面時,氧的百分比,%; ea空氣擴(kuò)散裝置氧轉(zhuǎn)移效率,本設(shè)計選用水下射流式擴(kuò)散裝
45、置,氧轉(zhuǎn)移效率ea按26%計算; c曝氣池內(nèi)平均溶解氧濃度,取c=2mg/l。pb=p+9.8103h =1.013105+9.81033.5=1.356105(pa)ot=100%=16.4%csb(27.3)=cs(27.3)(+)=8.05()=8.43mg/l 標(biāo)準(zhǔn)需氧量sor: sor= = =279.4/h 空氣擴(kuò)散裝置的供氣量,可通過下式確定: g=3581.8m3/h(15)空氣管系統(tǒng)設(shè)計曝氣系統(tǒng)管道布置方式為,相鄰的兩個廊道的隔墻上設(shè)兩根干管,共四根干管,在每根干管上設(shè)5條配氣豎管,全曝氣池共設(shè)65=30條配氣豎管。每根豎管的配氣量為: m3/h 曝氣池平面面積為: 每個空氣
46、擴(kuò)散器的服務(wù)面積按1.0 m3計,則所需空氣擴(kuò)散器的總數(shù)為:個為安全計,本設(shè)計采用1320個空氣擴(kuò)散器,每個豎管上安設(shè)的空氣擴(kuò)散器的數(shù)目為:每個空氣擴(kuò)散器的配氣量為 m3/h圖2-6 曝氣系統(tǒng)管道布置圖空氣管道的流速,一般規(guī)定為:干、支管為1015m/s,通向空氣擴(kuò)散裝置的豎管、小支管為45m/s。根據(jù)對于管道流速的規(guī)定,確定本設(shè)計管道系統(tǒng)各管段管徑為:12段dn50mm,23段dn75mm,34段dn100mm,45段dn150mm,56段dn200mm,67段dn300mm??諝夤艿酪话惴笤O(shè)在地面上,接入曝氣池的管道,應(yīng)高出池水面0.5m以免產(chǎn)生回水現(xiàn)象。(16)污泥回流系統(tǒng)、剩余污泥系統(tǒng)
47、排出系統(tǒng)設(shè)計() 污泥回流系統(tǒng)污泥回流比按20%設(shè)計,每天回流污泥量每周期回流污泥量,而每周期t=4h,本設(shè)計回流污泥進(jìn)泥時間每周期取t=2h,回流污泥泵在運行過程中是間歇運行的。則單格cass池進(jìn)泥流量為,根據(jù)流量選用污泥回流泵型號:wqs65-12-5.5,流量65,出口直徑100mm,重量165kg,每座cass池內(nèi)設(shè)該種泵一臺。出泥管管徑取d=200mm。() 剩余污泥排出系統(tǒng)由上述計算知道,剩余污泥產(chǎn)生量q=581.2,每個周期單個池體產(chǎn)生的污泥量,每個周期排泥時間利用周期后0.5h,則泵的流量為:32.24。根據(jù)流量選用剩余污泥泵型號:wq40-10-2.2,出口直徑d=65mm,
48、重量45kg,每座cass池內(nèi)設(shè)該種泵一臺。出泥管管徑取150mm。 (iii)泵房設(shè)計尺寸污泥回流泵6用6備,排泥泵6用6備,泵房長50米,寬8米,高4米。污泥濃縮池污泥中含有大量的水分,所含水分大致分為四類:顆粒間的空隙水,約占總水分的70%;毛細(xì)水,即顆粒間毛細(xì)管內(nèi)的水,約占20%;污泥顆粒吸附水,約占10%。降低污泥中的含水率,可以采用污泥濃縮的方法來降低污泥中的空隙水,通過降低污泥的含水率,減少污泥體積,能夠減少池容積和處理所需的投藥量,縮小用于輸送污泥的管道和泵的尺寸。污泥濃縮機(jī)房內(nèi)的濃縮脫水一體機(jī)對剩余污泥進(jìn)行濃縮和脫水處理,減少污泥的含水率和污泥體積。經(jīng)脫水處理后,污泥的含水率
49、可降低,成為濾餅,便于最終處置。采用輻流式濃縮池,用帶柵條的刮泥機(jī)刮泥,采用靜壓排泥。1.設(shè)計參數(shù)設(shè)計4座污泥濃縮池,每座的設(shè)計進(jìn)泥量:=污泥固體負(fù)荷:污泥濃縮時間:,貯泥時間:進(jìn)泥濃度:進(jìn)泥含水率:99.3%,出泥含水率97%2.設(shè)計計算(1).濃縮池的計算濃縮池面積:=濃縮池直徑:=濃縮池有效水深,取濃縮池有效容積:校核水利停留時間污泥在池中停留時間:=,符合要求確定泥斗尺寸濃縮后的污泥體積為:=貯泥區(qū)所需容積:按泥量計,則=泥斗容積:=()=5.65池底坡度為0.06,池底坡降為:=故池底可貯泥容積:=()=1.33故總貯泥容積為:=5.65+1.33=6.98,滿足要求濃縮池總高度:超
50、高取,緩沖層高度取,濃縮池總高度為:=+=(2).刮泥機(jī)的選擇刮泥機(jī)選用型周邊傳動刮泥機(jī),型號配套。型周邊傳動刮泥機(jī)主要有中心旋轉(zhuǎn)座、型工作橋、刮臂、刮板、導(dǎo)流筒、排渣裝置等組成,工作時,污水從中心支座處經(jīng)導(dǎo)流筒擴(kuò)散后均勻流向池周,混合液中粗大的顆粒經(jīng)沉淀后在池底形成污泥層,比重較輕的浮于液面,工作橋在周邊驅(qū)動機(jī)構(gòu)的帶動下沿中心支座作緩慢旋轉(zhuǎn),支式刮臂依據(jù)重力帶動刮板將污泥逐層由池周刮向中心集泥坑,通過池內(nèi)水壓將污泥排出池外,浮渣刮板沿導(dǎo)流筒將浮于液面的浮渣撇向池周的排渣斗內(nèi),通過自動沖洗機(jī)構(gòu)將浮渣排出池外。型系列吸泥機(jī)用于污水處理廠圓型二沉池,將沉降在池底上的污泥刮集至一組沿半徑方向布置的吸
51、泥管管口,再通過中心排泥管排出,以便污泥回流或濃縮脫水;此外,還可以撇除液面浮渣。貯泥池設(shè)計計算1.貯泥池容積 q-每日產(chǎn)泥量(m3/d)t-貯泥時間(h),取8hn-貯泥池個數(shù)。 貯泥池設(shè)計容積 設(shè)計取n=2,a=5.0m,h2=3.0m,污泥斗底邊圍為正方形,邊長為1.0m。 2. 貯泥池高度 脫泥間經(jīng)濃縮后的污泥中含有水分,經(jīng)脫泥后外運。該項目設(shè)置一脫泥間位于污泥濃縮工藝之后,用于脫去污泥中的絕大部分水分。該項目選用臥式螺旋卸料沉降離心脫泥機(jī)來脫掉污泥中的水分。本項目選用lw-350 臥螺離心脫泥機(jī),臥式螺旋卸料沉降離心脫泥機(jī)(簡稱臥螺離心機(jī))是利用離心沉降原理分離懸浮液的設(shè)備。對固相顆粒當(dāng)量直徑=3um、重量濃度比:10或體積濃度比=70、液固比重差:0.05gcm3的各種懸浮液均適合采用該類離心機(jī)
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