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文档简介

1、中 北大 学信 息商 务学 院 2021 届 毕业 设计 说明 书目 录1绪论.1.1.1课题讨论背景 .1.1.2废水特点及基本参数 .1.2工艺路线的确定及挑选依据 .2.2.1初沉池 .2.2.2厌氧生物处理 .2.2.3好氧生物处理 .3.2.3.1氧化沟法 .3.2.3.2接触氧化法 .4.2.3.3生物滤池法 .5.2.3.4序批式活性污泥法 .5.3工艺流程及简要说明 .7.4主要构筑物及设备的选型 .8.4.1格栅.8.4.2集水池 .1 0.4.3 混凝沉淀池114.3.1 混合阶段114.3.2 絮凝阶段114.3.3 沉淀阶段 .1 3.4.4水解酸化池 .1 6.4.4

2、.1反应池容积 .1 6第页i4.4.2上升流速的核算错.4.5厌氧反应器 uasb .错.4.5.1反应机理 .错.4.5.2工作原理 .错.4.5.3设计运算 .错.4.6配水池 .错.误.未定义书签;误.未定义书签;误.未定义书签;误.未定义书签;误.未定义书签;误.未定义书签;中 北大 学信 息商 务学 院 2021 届 毕业 设计 说明 书第ii页4.7好氧反应器 sbr错.4.7.1设计参数 .错.4.7.2设定条件 .错.4.7.3水质指标 .错.4.7.4设计运算 .错.4.7.5留意事项 .错.4.8高效浅层气浮池 .错.4.9污泥浓缩 .错.4.9.1设计说明 .错.4.9

3、.2容积运算 .错.4.9.3工艺构造尺寸 .错.4.9.4排水和排泥 .错.误.未定义书签;误.未定义书签;误.未定义书签;误.未定义书签;误.未定义书签;误.未定义书签;误.未定义书签;误.未定义书签;误.未定义书签;误.未定义书签;误.未定义书签;误.未定义书签;5总结.错. 误.未定义书签;参考文献 .错. 误.未定义书签;致谢.错. 误.未定义书签;附图.错. 误.未定义书签;毕业 设计1 绪论1.1 课题讨论背景近年来,我国工厂化生产的大型猪场进展快速,而且规模不断扩大,生产规模从几千头进展到几十万头; 但与此同时, 由于规模化养猪场往往建在大中城市近郊和城乡结合部,环境法规不健全

4、,熟悉不足,特殊是资金短缺,绝大多数养殖场在建场初期未考虑畜禽粪便处理; 畜禽排放的大量粪尿与养殖场的大量废水, 大多未经妥当回收利用与处理、处置即直接排放,对环境造成严峻的污染,产生极其不良的影响;不少养殖场粪便随地积累,污水任意排放,严峻污染了四周环境,也直接影响着养殖场本身的卫生防疫,降低了畜产品的质量;就解决畜禽养殖污染而言,养殖场粪尿发酵产沼气是一个有着多重作用和价值的技术手段和有效措施1 ;在设计上,建筑工艺简洁、结构合理、易操作、密封性能好、产气快、产气量高、冬季 防寒好、经久耐用,在综合利用上,养、种能源并举,多能互补、立体化生产、经 济效益高;上述畜禽养殖场污染治理沼气技术循

5、环模式具备了排除污染、产生能 源和综合处理的三大功能,既排除了农业环境污染,又解决了一部分的能源问题; 同时产生的沼液、 沼渣是适合农作物用肥的绿色无公害肥料,而且在厌氧发酵过程当中,病原菌、寄生虫卵等一些病菌被杀死,切断了养殖场内传染病和寄生虫病的 传播环节 2 ;1.2 废水特点及基本参数养殖废水的特点是排放集中,水力冲击负荷强,有机质浓度高,水解酸化快, 沉淀性能好;经查资料 3,4,废水水质见表 1-1.表 1-1 废水进水水质表项目cod crmg/lbod 5mg/lssmg/lnh 3-nmg/ltpmg/lph废水12000700013000150307 9本设计中养猪场存栏率

6、为 2500 头,经运算年产约 80000 头,设计水量为 600吨/天, 25 吨/小时;第3页共 38 页2 工艺路线的确定及挑选依据2.1 初沉池初沉池主要对废水中以无机物为主密度大的固体悬浮物进行沉淀分别,当污水进入初次沉淀池后流速快速减小至0.02 m/s以下,从而极大地减小了水流夹带悬浮物的才能, 使悬浮物在重力作用下沉淀下来成为污泥,而相对密度小于 1 的细小漂浮物就浮至水面形成浮渣而除去5 ;沉淀池按水流方一直区分为平流式,竖流式及辐流式等三种; 三种类型池子的优缺点及适用条件见表2-1:表 2-1 各类沉淀池的优缺点及适用条件优点缺点适用条件平流式对冲击负荷和温度变化的适应才

7、能较强, 有效沉淀区大, 沉淀成效好;施工简洁, 造价低采纳多斗排泥时,每个泥斗需单独设排泥管各自排泥,操作工作量 大,采纳机械排泥时,机件设备与驱动件均浸与水中,易锈蚀适用地下水位较高及地质较差的地区;适用大、 中、小型污水处理厂竖流式排泥便利,治理简洁;占地面积小对冲击负荷和温度变化的适应能力较差;造价高;池径不宜太大适用水质不好的小型污水处理厂辐流式采纳机械排泥, 运行较好,治理亦较简洁;池水水流速度不稳固;机械排泥设备复杂,对施工质量要求较高适用大、中型污水处理厂由于本设计所处理的水量较小,且主要是对废水中的粪便和bod5、codcr 进行处理,所以选用平流式沉淀池;它具有沉淀成效好,

8、对冲击负荷和温度变化的适应才能较强, 施工简洁, 造价低,多个池子易于组合为一体, 节约占地面积等优点;2.2 厌氧生物处理厌氧生物处理适用于高浓度有机废水(codcr2000mg/l,bod 51000mg/l);它是在无氧条件下,靠厌氧细菌的作用分解有机物;在这一过程中,参加生物降解的有机基质有 50 90转化为沼气(甲烷) ,而发酵后的剩余物又可作为优质肥料和饲料 6 ;厌氧生物处理包括多种方法, 有化粪池、厌氧生物滤池、 厌氧接触法、上流式厌氧污泥床反应器、两段厌氧处理法、厌氧膨胀床、厌氧流化床、厌氧生物转盘和两相厌氧法等;废水的厌氧处理方法主要有传统消化法、厌氧生物滤池法、反应法特点

9、优点缺点传统消化法在一个消化池内进行酸设备简洁反应时间长,池容积大;化,甲烷化和固液分别污泥易随水流带走;厌氧生物滤池微生物固着生长在滤料设备简洁;能承担较底部易发生堵塞;填料表面;适用于悬浮物量低的废水;高负荷;费用较贵;厌氧接触法用沉淀池分别污泥并进能承担较高负荷;有负荷高时污泥会流失;行回流;消化池中进行适当搅拌,池内完全混合,能适应高有机物浓度和高悬浮物的废水;肯定 的 抗 冲 击 负 荷才能,运行较稳固;设备较多,操作上要求较高;上流式厌氧污消化和固液分别在一个负荷率高,容积小,如设计不善,污泥会大泥床反应器池内;微生物量特高;能耗低,不需搅拌;量流失;池的构造复杂;两段厌氧处理酸化

10、和甲烷化在两个反能承担较高负荷,耐设备较多,运行操作较法应器进行;冲击;运行稳固;复杂;厌氧接触法、上流式厌氧污泥床反应器;几种厌氧处理方法的特点及优缺点见表2-2:表 2-2 厌氧处理方法比较综合上所述并结合本设计污水的特点, 考虑采纳较为成熟的升流式厌氧污泥床uasb 作为厌氧段的反应器;2.3 好氧生物处理传统活性污泥法、氧化沟法、接触氧化法、生物滤池法、序列间歇式活性污泥法( sbr),这四种是在养猪场废水处理中应用比较多的好氧反应器;2.3.1 氧化沟法氧化沟是在传统活性污泥法的基础上进展起来的连续循环完全混合工艺,是用延时曝气法处理废水的一种环形渠道,平面多为椭圆形,总长可达几十米

11、,甚至几百米以上;在沟渠内安装与渠宽等长的机械式表面曝气装置,常用的有转刷和叶轮等6 ;曝气装置一方面对沟渠中的污水进行充氧,一方面推动污水作旋转流淌;氧化沟多用于处理中、小流量的生活污水和工业废水,可以间歇运转,也可以连续运毕业 设计转;氧化沟工艺具有以下特点:(1) 氧化沟的沟渠长度较大,污水在氧化沟内停留的时间长,污水的混合成效好;可以不没初沉池,有机悬浮物在氧化沟内能达到好氧稳固的程度;(2) 对水温、水质、水量的变动有较强的适应性;(3) 氧化沟的曝气装置具有两个功能:供氧并推动水流以肯定的流速循环流淌;污泥的 bod 负荷低,同延时曝气法;对水质和水量的变动有较强的适应性;(4)

12、污泥龄一般可达 15 到 30 天,为传统活性污泥系统的3 到 6 倍;可以存活、繁衍世代时间长、增殖速度慢的微生物,如硝化菌;(5) 如采纳一体式氧化沟,可不单独设二次沉淀池,使氧化沟与二沉池合建;中间的沟渠连续作为曝气池, 两侧的沟渠交替作为曝气池和二次沉淀池,污泥自动回流,节约了二沉池与污泥回流系统的费用;氧化沟工艺的缺点:占地面积较大;在冰冷的气候条件下,由于表面爆气器会造成表面冷却或者结冰,降低污水的温度,而污水的温度降低,对生化反应特殊是硝化反应的影响较大,对氧化沟不利 7 ;2.3.2 接触氧化法生物接触氧化处理技术之一是在池内充填填料,已经充氧的污水浸没全部填料,并以肯定的流速

13、流经填料;在填料上布满生物膜,污水与生物膜广泛接触,在生物膜上微生物的新陈代谢功能的作用下, 污水中有机污染物得到去除, 污水得到净化;生物接触氧化技术的另一项技术实质是采纳与曝气池相同的曝气方法,向微生物供应其所需要的氧,并起到搅拌与混合作用;因此,生物接触氧化是一种结和活性污泥法与生物滤池两者之间的生物处理技术8 ;生物接触氧化法在工艺发面的特点:由于曝气,在池内形成液、固、气三相共存体系,有利于氧的转移,溶解氧充分,适于微生物存活增殖;在生物膜上能够形成稳固的生态系统与食物链,无污泥膨胀之虑;填料表面全为生物膜所布满,形成了生物膜的主体结构,污水在其中通过起到类似“过滤”的作用,能够有效

14、地提高净化成效;生物接触氧化法在运行方面的特点: 对冲击负荷有较强的适应才能, 在间歇运行条件下,仍旧能够保持良好的处理成效, 对排水不匀称的企业, 更具有实际意义; 操作简洁、运行便利、易于保护治理,无需污泥回流,不产生污泥膨胀现象,也不第5页共 38 页产生滤池蝇;污泥生成量少,污泥颗粒较大,易于沉淀9,10 ;生物接触氧化法的主要缺点是:如设计或运行不当,填料可能堵塞,此外,布水、曝气不易匀称,可能在局部部位显现死角;2.3.3 生物滤池法生物滤池是集生物降解、固液分别于一体的污水处理设备;被处理的原污水, 从池上部进入池体, 并通过由填料组成的滤层, 在填料表面形成由微生物栖息形成的生

15、物膜;在污水滤过滤层的同时,由池下部通过空气管向滤层进行曝气,空气由 填料的间隙上升,与下流的污水相接触,空气中的氧转移到污水中,向生物膜上的 微生物供应充分的溶解氧和丰富的有机物; 在微生物的新陈代谢下, 有机污染物被降解,污水得处处理 11 ;原污水中的悬浮物及由于生物膜脱落形成的生物污泥,被填料所截留,滤层具有二次沉淀池的功能;氧化沟工艺具有以下特点:(1) 气液在滤料间隙充分接触,由于气、液、固三相接触,氧转移率高,动力消耗低;(2) 本设备自身具有截留原污水中悬浮物与脱落的生物污泥的功能,因此,无需设沉淀池,占地小;(3) 以 3-5mm 的小颗粒作为滤料,比表面积大,微生物附着力强

16、;(4) 池内能够保持大量的生物量,再由于截留作用,污水处理成效良好;(5) 无需污泥回流,也无污泥膨胀之虑,如反冲洗全部自动化,就保护治理业特别便利;2.3.4 序批式活性污泥法序批式活性污泥处理系统 (简称 sbr)属于间歇式处理系统, 是通过其主要反应器-曝气池的运行操作而实现的;曝气池的运行操作,是由流入;反应;沉淀;排放;待机(闲置)等五个工序所组成;这五个工序都在曝气池这一个反应器内运行、实施,运行操作的五个工序示意图见图2-3;毕业 设计流入反应沉淀排放待机图 2-3 间歇式活性污泥法曝气池运行操作5 个工序示意图序批式活性污泥法具有如下特点:(1) 在大多数情形下(包括工业废水

17、处理),无需设置调剂池;(2) svi 值较低,污泥易于沉淀,一般情形下,不产生污泥膨胀现象;(3) 通过对运行方式的调剂,在单一的曝气池内能够进行脱氮和除磷反应;(4) 应用电动阀、液位计、自动计时器及可编程序掌握器等自控外表, 可能 使本工艺过程实现全部自动化,而由中心掌握室掌握;(5) 运行治理得当,处理水水质优于连续式;(6) 加深池深时,与同样的 bod-ss 负荷的其它方式相比较,占地面积较小;(7) 耐冲击负荷,处理有毒或高浓度有机废水的才能强;近年来序列间歇式活性污泥法( sbr)处理养猪场废水越来越受到关注,该工艺相对比于其他工艺简洁、剩余污泥处置麻烦少、节约投资投资省、占地

18、少、运行 费用低、耐有机负荷和毒物负荷冲击,运行方式敏捷,由于是静止沉淀,因此出水 成效好、厌(缺)氧和好氧过程交替发生、泥龄短、活性高,有很好的脱氮除磷效 果12;且有通过氧化仍原电位实时掌握sbr 反应进程的报道,进一步提高了对氮磷的去除成效、节约了能源和投资;因此选用序列间歇式活性污泥法(sbr)作为好氧段的反应器 13.14;第17页共 38 页3工艺流程及简要说明如图 3-1 是工艺流程图贮气柜脱硫塔气水分别进水格栅集水池沉淀池水解酸化uasb堆肥脱水机污泥浓缩sbr配水池浅层气浮池图 3-1工艺流程图原水第一进入格栅进行预处理, 可以去除大部分悬浮物和部分有机物, 后进入集水池,

19、再经沉淀池进入水解酸化池提高生化性能, 70%的水量进去 uasb 进行反应器进行厌氧反应,出水自流进入sbr 反应池进行生化反应,经sbr 反应池的出水自流进入浅层气浮池; 格栅机、筛网的污泥直接运至化肥厂; uasb 反应器、sbr 反应器、初沉池的污泥排至污泥浓缩池, 通过浓缩处理后进入带式脱水机进行脱水, 滤饼外运,滤液回流至集水池进入再处理; uasb 产生的沼气经过沼气收集系统进入贮气柜;4 主要构筑物及设备的选型设计流量确定:平均流量: qa=600m3/d= 25m3/h=0.007m3/s总变化系数:k2.72.72.2(4-1)qz0.11a70.11式中: qa平均流量,

20、 l/s; 设计最大流量 qmax:qmax= k zqa=2.2600 =1320m3/d =55m3/h =0.015m3/s(4-2)4.1 格栅由于本工程废水主要由猪厂的粪便 (以固体形式为主) 和清洗养猪厂形成的污水(包括残留猪粪尿液) 两个方面组成 15 ,废水中含有大量的固体悬浮物和大颗粒杂质,因此为防止废水中大量的固体悬浮物,杂质堵塞,损坏后续处理设施,污水 在进入集水池池前,设置两格栅井(一用一备) ;(1) 栅条选矩形钢,栅条宽度 s=0.01m,栅条间隙 e=0.01m;安装倾角=75最大设计污水量 qmax=1320m3/d=0.015m3/s,设栅前水深 h=0.3m

21、,过栅流速v=0.6m/s;(2) 栅条间隙数 n:nqmaxsin0.015sin 75=8.3(3) 栅槽宽度 b:ehv0.010.30.6(4-3)b=sn-1+dn=0.019-1+0.019=0.17m(4-4)栅槽宽度一般比格栅宽 0.2-0.3m,栅槽实取宽度 b=0.50m,栅条 9 根;(4) 进水渠道渐宽部分长度 l1:lbb112 tan1式中: b1进水渠道宽度;(4-5)1进水渠道渐宽部位的绽开角,一般 1=20;就:l0.510 .20.41m2 tan 20(5) 栅槽与出水渠道连接处的渐窄部分长度l 2:(4-6)(6) 过栅水头缺失 h1:ll1220.21

22、m(4-7)h1kh0kv sin 2g(4-8)式中: h0运算水头缺失k格栅受污物堵塞后,水头缺失增加倍数,栅条为矩形截面时取k=3 阻力系数 =(s/e)4/3,与栅条断面有关, 为锐边矩形时取 =2.42就: h1=0.21m(7) 栅前槽总高度 h1:取栅前渠道超高 h2=0.3m,就栅前槽总高度 h1=h+h2=0.3+0.3=0.60m(8) 栅后槽总高度 h: h=h+h1+h2=0.3+0.21+0.3=0.81m,取为 0.8m;(9) 格栅总长度:l=l 1+l2+1.0+0.5+h1/tan=2.3m(10) 每日栅渣量:wqmaxw1864001000k z0.015

23、0.15864000.09m3 / d10002.2取单位体积污水栅渣量 w1 为 0.15m3/1000m3(4-9)小于于0.2m3/ d ,采纳人工清渣;运算草图见图 4-1:栅条工作平台 2 1图 4-1格栅运算图4.2集水池集水池用于污水过格栅后均衡水质水量, 同时通过污水泵提升进入后续处理设备;依据本次设计污水量,设置水力停留时间hrt=20min,有效容积 =14.0m3,规格 3.5m2m2.5m,钢砼结构,地下式,运算过程如下:(1) 有效容积 v:vqt( 4-10)式中: t停留时间, h ,取 t=20min ;就: vqmaxt37.5206012.5m3 (2) 池

24、子面积 f:fvh式中: h有效水深 h,m ;( 4-11)就: fv12.5h26.25m 2 (3) 池子总高 h:式中: h1池子超高, m,取 h1hhh10.5m ;( 4-12)就: hhh12.00.52.5m4.3 混凝沉淀池4.3.1 混合阶段向原水中投加混凝剂后,应在短时间内将药剂充分、匀称地扩散于水体中,这 一过程称为混合; 混合是取得良好絮凝成效的重要前提; 影响混合成效的因素有许多,如药剂的品种、浓度,原水的温度,水中颗粒的性质、大小等,采纳的混合方式是最主要的影响因素; 混合设备的基本要求是药剂与水的混合快速匀称;混合的方式主要有管式混合、水力混合、水泵混合以及机

25、械混合等;采纳何种混合方式应依据净水工艺布置、水质、水量、药剂品种等因素综合确定16 ;由于本次设计的污水量较小,水力混合多用于大中型污水处理厂中,而水泵混 合已经逐步剔除, 机械混合运算所得的有效容积过小无相应的设备,因此初步选用扬州腾飞环境工程设备有限公司的gjh-100 型管式静态混合器, 玻璃钢材质, 管径为 dn100,加药管管径为 dn32;4.3.2 絮凝阶段絮凝过程就是在外力作用下具有絮凝性能的微絮粒相互接触碰撞,从而形成更大的稳固的絮粒,以适应沉降分别的要求;为了达到完善的絮凝成效,在絮凝过程中要给水流适当的能量,增加颗粒碰撞的机会,并且不使已经形成的絮粒破坏;絮凝过程需要足

26、够的反应时间;在水处理构筑物中絮凝池是完成絮凝过程的设备, 它接在混合池后面,是混凝过程的最终设备;通常与沉淀池合建;絮凝池的形式近年来有许多,大致可以依据能量的输入方式不同分为水力絮凝和机械搅拌絮凝两类; 水力絮凝是利用水流自身的能量, 通过流淌过程中的阻力给液体输入能量 17 ;其水力式搅拌强度随水量的减小而变弱; 目前,水力絮凝的形式主要有隔板絮凝、折板絮凝、网格絮凝和穿孔旋流絮凝;相应的构筑物为隔板絮 凝池、折板絮凝池、网格絮凝池、旋流絮凝池;机械絮凝是通过电机或其他动力带 动叶片进行搅动,使水流产生肯定的速度梯度;絮凝过程不消耗水流自身的能量, 其机械搅拌强度可以随水量的变化进行相应

27、的调剂;由于本设计污水处理量较小,使用水力絮凝装置体积过小、设备安装不便,因此使用机械絮凝装置,设计运算如下:(1) 反应池有效容积 v:vqt 602520608.3m3式中: q设计处理水量, m3/h; t反应时间 ,通常 20 30min;(2) 反应池串联格数及尺寸:反应池采纳 3 格串联 ,每格有效尺寸为: b=1.5m,l=1.5m,h=1.5m v=3b lh=31.5 1.51.5 =10.1m3反应池超高取 0.3m;池子总高度为 1.8m;取 jbj1-900 型桨式搅拌机,具体参数见表 4-2;表4-2jbj1-900 型桨式搅拌机具体参数单位: mm参数ldd1d2d

28、3n djbj1-90015009001001752104 19(3) 叶轮中心点旋转半径 r=450mm(4) 每台搅拌机桨板中心点旋转线速度取:第一格: v1=0.5m/s其次格: v2 =0.35m/s第三格: v3=0.5m/s每台搅拌机每分钟的转速为:第一格: n160v1600.510.6 r/ min2r20.45其次格: n260v2600.357.4 r/ min2r20.45第三格: n360v3600.24.2 r/ min2r20.45隔墙过水孔面积按下一档桨板外缘线速度运算,就搅拌机外缘线速度分别为:其次格: v2v0.7m / s22第三格: v2v0.4m / s

29、33每条生产线设计流量为 q=600m3/d=0.007m3/s第一、其次格絮凝池间隔墙过水孔面积为q0.0070.01m2 v20.7其次、第三格絮凝池间隔墙过水孔面积为q0.0070.02m2 v30.4(5) 絮凝池速度梯度 g 值核算(按水温 15计, u=1.14 10-3pas)p1g1=v( 4-13)经过验算,速度梯度与平均速度梯度均较适合;4.3.3 沉淀阶段初沉池主要对废水中以无机物为主密度大的固体悬浮物进行沉淀分别18 ;初次沉淀池有平流式、竖流式、辅流式及斜板管四种;选用平流式沉淀池,它具有沉 淀成效好,对冲击负荷和温度变化的适应才能较强,施工简洁,造价低等优点;设置水

30、力停留时间 hrt=8.0 h,有效容积 =200m3,规格 14.5m4.0m5.3m,钢砼结构,半地下式;4.3.3.1 配水系统渠宽 b=0.20m,水深 h=0.06m,渠深设计为 0.25m,渠长 6m;就渠中水流流速约为:3vq7.0100.58 m/ s0.4m / s( 4-14)w0.200.064.3.3.2 出水系统(1) 出水堰的形式及尺寸:式中: l 堰长 m;qlq ( 4-15)q 出水堰负荷, l/s m,取 1.0l/s m;q 设计流量, m3/s;就: lq0.00710007.0 m,取堰长 l8m ;q1.0共四格出水堰,每堰进水流量为 0.00175

31、 m3/s,每格堰长为 2m,出水收集器采用 upvc 自制 90o三角堰出水;依据资料 19 ,当设计水量为 q=6.25m3/h 时,过堰水深为 70mm,堰宽设为 140mm,堰口间隔 60mm,共 80 个三角堰;(2) 堰上水头 h1 :h1式中: h1堰上水头 m;q 每个三角堰出流量, m3/s;5 q21.43( 4-16)q20.000088 2就: h15 5 0.02m;1.431.43(3) 集水水槽宽 b:式中: b 集水水槽宽, m; q 设计流量, m3/s;b0.9q 0.4( 4-17)为确保集水槽设计流量在安全范畴内,设置安全流量q01.2 1.5q 就b0.91.5 0.00740.40.084m,因此水槽宽取 80mm;(4) 集水槽深度 h: 集水槽的临界水深:2q0式中: b 集水水槽宽, m;q0 安全设计流量, m3/s; 就:q 2hk3gb 21.50.0074 2( 4-18)hk303gb29.80.08020.04794-19集水槽的起端水深: h01.73hk式中: h0起端水深 m;就: h01.73hk1.730.04790.083m;取h080mm;设出水槽自由跌落高度: h20.10m100mm;就集水槽总深度hh1h2h00.

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