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环境工程专业本科毕业论文设计.doc

环境工程专业本科毕业论文设计

我只是很难过_
2017-09-19 0人阅读 举报 0 0 暂无简介

简介:本文档为《环境工程专业本科毕业论文设计doc》,可适用于综合领域

武汉科技学院届毕业设计(论文)题目:氧化沟工艺城市污水处理厂设计院  系:环境与化学工程系专  业:环境工程学  生:马佳华学  号:指导老师:孙杰摘  要本论文主要设计氧化沟工艺处理城市污水。城市是人类社会经济发展的一个极其重要的组成部分在城市的社会经济活动中每天都要消耗大量的水用于工业、农业、商业活动以及市民的日常生活。城市污水处理厂是城市发展的重点基础设施是城市水污染控制、水环境保护工作中的关键工程它对社会经济的高速、稳定、可持续发展起着保障和促进的作用。本设计是东北地区的一个城市污水处理厂其污水流量为万md经处理后应达到SS去除率%BOD去除率%。本设计采用奥巴尔(ORBAL)型氧化沟工艺氧化沟工艺是一种改良的活性污泥法是以活性污泥为主体的污水生物处理技术。奥巴尔(ORBAL)型氧化沟是氧化沟工艺的一种具有优于传统氧化沟工艺的特殊优点:工艺流程简单占地面积小工艺运行具有灵活性基建费用和运行费用低运行管理简单出水水质好并且有一定的承受水质水量冲击负荷的能力出水可以达到国家排放标准。处理工艺流程主要由格栅、沉砂池、氧化沟、二沉池、污泥浓缩池、污泥脱水间等组成。本设计的平面布置和高程布置合理各构筑物集中紧凑、节约用地、便于管理并且基建费用和运行费用低运行管理简单。本论文包括城市污水概况城市污水处理技术及其新发展工艺方案的比较及选择构筑物尺寸的计算设备的选型平面布置与高程布置运行成本的核算等。关键词:城市污水设计ORBAL氧化沟工艺工艺流程。ABSTRACTThepapermainlydesignsOxidationDitchprocessforthetreatmentofmunicipalwastewaterThecityisaimportantpartofthedevelopmentofsocialeconomyItisagreatdealofwaterusedforindustry,agriculture,businessactivityandcivicdailylifeinthetransactionofcityThefactoryofthetreatmentofmunicipalwastewaterisnotonlytheimportantbasicfacilitiesofthecitydevelopment,butalsothemainprojectocostofbuildingandrunningarelowsimpleforoperationThispaperisconsistedofthesummaryofmunicipalwastewater,thetechnicalandbreakthroughoftreatmentofmunicipalwastewater,comparisontheprocessesandchooseofmethod,computeofgaugeofconstructions,thechooseofequipment,theplanedistributionandelevationdistribution,thecheckofrunningcostandsoonKeyWords:municipalwastewaterdesignORBALOxidationDitchtechnologytechnologyprocess目  录绪论………………………………………………………………………………城市污水概况………………………………………………………………城市污水处理技术及其新发展…………………………………………城市污水处理工艺选择……………………………………………………工艺方案分析比较…………………………………………………………工艺方案选择确定…………………………………………………………工艺方案阐述………………………………………………………………处理构筑物设计……………………………………………………………污水流量的计算…………………………………………………………集水井………………………………………………………………………污水提升泵房………………………………………………………………格栅…………………………………………………………………………曝气沉砂池…………………………………………………………………砂水分离间…………………………………………………………………鼓风机房……………………………………………………………………ORBAL型氧化沟……………………………………………………………辐流式二沉池………………………………………………………………回流污泥泵房……………………………………………………………接触消毒池……………………………………………………剩余污泥泵房……………………………………………………………污泥浓缩池………………………………………………………………浓缩污泥贮池……………………………………………………………浓缩污泥提升泵房………………………………………………………污泥脱水间………………………………………………………………污水处理厂总体布置…………………………………………………总平面布置…………………………………………………………………高程布置……………………………………………………………………污水处理厂运行成本核算………………………………………………劳动定员……………………………………………………………………运行费用……………………………………………………………………工程效益………………………………………………………………………全文总结………………………………………………………………………参考文献…………………………………………………………………………绪论城市污水概况城市是人类社会经济发展的一个及极其重要的组成部分在城市的社会经济活动中每天都要消耗大量的水用于工业、农业、商业活动以及市民的日常生活。水在使用过程中被带进了洗涤剂、染料、溶液、油脂和粪尿各类无机物和有机物细菌、病毒等致病微生物毒性、酸碱性、放射性和重金属类等物质以致水的物理性质和化学性质发生明显变化变成了污水。污水在城市发展的初期是通过城市污水收集系统收集排放到附近水体经过清洁水体的稀释和自然净化功能变污为清成为人类可以循环利用的水资源。但是随着城市社会经济发展的规模越来越大污水越开越多水质越来越复杂水体有限的自然净化功能已经不能适应城市水污染控制、水环境保护的需要。大量源源不断地排入水体(江、河、湖、海和地下水)和土壤(通过农田灌渠)的城市污水使水体和土壤受到严重污染毁灭了原有的自然生态使鱼虾匿迹物种消失河湖变成了臭河死水加剧了有限的水资源危机使许多河、湖、地下水不能再作为饮用水源城市只好花巨资去开发新水源使土壤里重金属和有毒物质富集污染物通过食物链危害人民的身体健康。水体的污染造成了巨大的经济损失水资源的短缺制约了城市社会经济的可持续性发展。城市污水处理技术及其新发展城市污水处理就是利用各种设施设备和工艺技术将污水中所含的污染物质从水中分离去除使有害的物质转化为无害的物质和有用的物质水体则得到净化并使资源得到充分利用。城市污水处理技术通常有物理处理技术、化学处理技术、物理化学处理技术、生物处理技术等。典型的物理处理技术有沉淀技术、过滤技术、气浮技术等典型的化学处理技术和物理化学处理技术有中和、加药混凝、离子交换等典型的生物处理技术有好氧生物氧化分解和厌氧生物发酵技术。城市污水处理工艺实际上就是以上这些技术的应用和组合。城市污水处理厂是城市发展的重点基础设施是城市水污染控制、水环境保护工作中的关键工程它对社会经济的高速、稳定、可持续发展起着保障和促进的作用。目前我国的城市污水处理设施数量的总体规模很小城市污水处理率严重不足水环境污染的趋势还在发展今后的水污染控制、水环境保护工作任重道远。随着水污染治理工作的发展城市污水处理技术已经取得了一定的进展涌现出大量新工艺、新设备和新材料在实际的处理过程中得到了应用和发展。我国现有城市污水处理厂%以上采用的是活性污泥法其余采用一级处理、强化一级处理、稳定塘法及土地处理法等。同时国外许多新技术、新工艺、新设备被引进到我国AB法、氧化沟法、AO工艺、AAO工艺、SBR法在我国城市污水处理厂中均得到应用污水处理工艺技术由过去只注重去除有机物发展为具有除磷脱氮功能。国外一些先进、高效的污水处理专用设备也进入了我国污水处理行业市场如格栅机、潜水泵、除砂装置、刮泥机、曝气器、鼓风机、污泥泵、脱水机、沼气发电机、沼气锅炉、污泥消化搅拌系统等大型设备与装置。普通活性污泥法工艺我国年代以前建设的城市污水处理厂大部分采用普通曝气法活性污泥处理工艺由于该工艺主要以去除BOD和SS为主要目标对氮磷的去除率非常低。为了适应水环境及排放要求一些污水处理厂正在进行改造增加或强化脱氮和除磷功能。北京高碑店污水处理厂万md已运行其工艺流程如下:  ()污水处理工艺流程:计量槽出水井进水泵房格栅间进水闸间原污水曝气沉砂池初沉池曝气池二沉池接触池出水  ()污泥处理工艺流程:污泥浓缩池消化池脱水机房初沉池剩余污泥污泥堆置棚沼气柜泥饼外运沼气发电与城市电网并网另外还有天津纪庄子污水处理工程万md已运行天津东郊污水处理厂万md已运行山东济南市污水处理厂万md已运行湖北武汉市水质净化厂万md已运行等采用普通活性污泥法。AB工艺AB法污水处理工艺于年代初开始在我国应用于工程实践。由于其具有抗冲击负荷能力强、对pH值变化和有毒物质具有明显缓冲作用的特点故主要应用于污水浓度高、水质水量变化较大特别是工业污水所占比例较高的城市污水处理厂。山东青岛市海泊河污水处理厂万md已运行表为设计的进水出水指标:表青岛海泊河污水处理厂设计的进水出水指标项目     BOD   CODcr   SS   NHN   TP进水浓度(mgL)                出水浓度(mgL)                   去除率                       另外还有山东淄博市污水处理厂万md已运行广东深圳市罗芳污水处理厂万md已运行广东广州猎德污水处理厂万md已运行等采用AB工艺。氧化沟工艺目前氧化沟工艺是我国采用较多的污水处理工艺技术之一。应用较多的有奥贝尔氧化沟工艺由我国自行设计、全套设备国产化已有成功实例。DE型氧化沟和三沟式氧化沟在中高浓度的中小型城市污水处理中也有应用。采用卡罗塞尔氧化沟工艺的城市污水处理厂大部分为外贷项目。氧化沟工艺不仅出水水质好污泥在氧化沟内也能得以充分地好氧稳定其剩余污泥不需再进行厌氧消化直接进行污泥浓缩与脱水。山东莱西市污水处理厂工程万md已运行ORBAL该城市污水厂最早应用奥贝尔(Orbal)氧化沟表为处理效果表:表污水处理厂处理效果表项目     BOD    COD    SS    NHN进水浓度(mgL)               出水浓度(mgL)                  去除率                  氧化沟圆形旋流沉砂池细格栅进水泵房粗格栅安国市污水处理厂采用奥贝尔氧化沟工艺建设一座日处理万立方米的污水处理厂。其工艺流程如下:污水沉淀池脱水车间污泥浓缩池泥饼外运接触池出水  另外还有北京北京大兴黄村污水处理厂万md已运行ORBAL河北廊坊市污水处理厂万md已运行ORBAL广东中山市污水处理公司万md已运行CARROUSE河北邯郸市东污水处理厂万md已运行三沟式安徽合肥市王小郅污水厂(一期)万md已运行单沟式陕西西安市北石桥污水净化中心万md已运行DE型等采用氧化沟工艺。SBR工艺多种类型的SBR工艺在我国均有应用如属第二代SBR工艺的ICEAS工艺属第三代的CAST工艺、UNITANK工艺等。SBR间歇式活性污泥法氧利用率高基建费用和运行费用均较低不易产生污泥膨胀。同时通过对运行方式的调节具有脱氮除磷的功能且处理水质优于连续式但该工艺要求程序控制自动化水平较高。北京某开发区污水处理厂规模属于小型污水处理厂采用ICEAS工艺该工艺为SBR工艺的一种变形具有工程投资省和运行费用低的优点其工艺流程如下:涡流沉砂池细格栅进水泵房粗格栅进水栅渣、沉砂外运鼓风机房ICEAS反应池污泥浓缩脱水机房集泥井及污泥泵房加氯间接触池泥饼外运出水另外还有云南昆明市第三污水处理厂万md已运行ICEAS浙江金华市污水处理厂工程万md已运行CAST贵州遵义市污水处理厂万md已运行SBR广西梧州污水处理厂万md初设UNITANK等采用SBR工艺。AO除磷或脱氮工艺AAO或改良AAO除磷脱氮工艺随着我国对水环境质量要求的提高修订后的国家《污水综合排放标准》(GB-)也越来越严特别是对出水氮、磷的要求提高使得新建城市污水处理厂必须考虑氮磷的去除问题。由此开发了改良AAO工艺和回流污泥反硝化生物除磷工艺并已开始在实际工程中应用。佛山市第一座城市污水处理厂兴建于年针对该厂进水浓度较低碳源不足的特点在不能同时供应除磷和反硝化所需要的碳源的情况下选择了除磷和将氨氮进行硝化部分进行反硝化的除磷除氨氮的AO工艺。该厂在工艺流程的设计上也大胆地取消了初沉池使处理流程跟更简单和合理表为处理效果表:表佛山镇安污水处理厂AO工艺处理效果项目      BOD   SS   TN   NHN   TP进水浓度(mgL)            出水浓度(mgL)               去除率                   我国第一座应用AO工艺的污水处理厂是广州大坦沙污水处理厂万md已运行经年的运行结果证明AO工艺适应能力强对低浓度和高浓度的污水处理效果都很好运行管理方便不会产生污泥膨胀对除磷脱氮也能获得较好的处理效果,表为处理效果表:表广州大坦沙污水处理厂AO工艺处理效果项目      BOD   SS   TN   NHN   TP进水浓度(mgL)             出水浓度(mgL)              去除率                 苏州某旅游度假区污水处理厂采用AO工艺其工艺流程如下:沉砂池细格栅污水提升泵房粗格栅间进水控制井原污水鼓风机房加氯 排砂外运出水提升泵房消毒池二沉池AO池出水污泥脱水机房污泥浓缩池污泥泵池污泥外运絮凝剂另外还有浙江杭州七格污水处理工程万md已运行AO河北保定市银定庄污水处理厂万md已运行AO山东青岛市李村河污水处理厂万md已运行改良AO云南昆明市第二污水处理厂万md已运行AAO山东泰安市污水处理厂万md已运行AAAO山东青岛市团岛污水处理厂万md已运行改良AAO等。其它工艺除以上各种处理工艺外一级及强化一级处理工艺与其它一些先进的工艺也在实际工程中应用。如:海南海口污水处理厂万md已运行A段排海山东威海市污水排海工程万md已运行一级排海江苏南京市秦淮河污水处理工程万md已运行一级排江上海上海竹园污水处理工程万md可研强化一级排江广东花都市新华净水厂万md已运行氧化塘河北秦皇岛市污水处理厂工程万md已运行射流曝气等。从工程规模上看一批大型污水处理厂的相继建成投产标志着我国污水处理事业发展到一个崭新的阶段。如:我国世纪最大的污水处理厂高碑店污水处理厂处理规模万md目前全国最大的城市污水处理厂上海竹园污水处理厂正在设计之中其规模为万md。以上所举例均为我国部分城市污水处理工程项目基本代表了我国城市污水处理工艺技术的现状水平。目前我国新建及在建的城市污水处理厂所采用的工艺中各种类型的活性污泥法仍为主流占%以上其余则为一级处理、强化一级处理、生物膜法及与其他处理工艺相结合的自然生态净化法等污水处理工艺技术。从国情出发我国城市污水处理发展趋势:()氮、磷营养物质的去除仍为重点也是难点()工业废水治理开始转向全过程控制()单独分散处理转为城市污水集中处理()水质控制指标越来越严()由单纯工艺技术研究转向工艺、设备、工程的综合集成与产业化及经济、政策、标准的综合性研究()污水再生利用提上日程()中小城镇污水污染与治理问题开始受到重视。城市污水处理工艺选择.工艺方案分析比较.本项目污水排放现状()生活污水量现状 该城市居民区用水人口为万人有室内给排水设备无淋浴设备的占%标准为升人·日室内有给排水设备有淋浴设备的占%标准为升人·日生活污水排放系数为则总生活污水量为×(×%+×%)××-=万md。()工业废水量现状 总工业废水量为md=万md。()城市混合污水水量现状 城市污水排放总量为+=万md。.本项目混合污水水质现状()悬浮物 mgL()BOD mgL()pH ~()有毒物质微量对生化处理无不良影响。城市污水处理工艺的确定是根据城市水环境质量要求、来水水质情况、可供利用的技术发展状态、城市经济状况和城市管理运行要求等诸方面的因素综合确定的。最近几年国内应用较多的有AO或AAO工艺、SBR工艺、氧化沟工艺等。工艺技术性能比较如下(表):表  工艺技术性能比较表处理工艺优  点缺  点适用范围AO或AAO工艺.与传统活性污泥法比能大大提高脱氮、除磷的效果是一种经济有效的脱氮除磷技术。.工艺运行经验多效果较稳定。.需增加一些构筑物和设施(如曝气池、回流设施等)工程投资要增加。.构造复杂运行管理复杂。.能耗大费用高。适用于城市污水处理后排入需防止富营养化的水体污水处理后回用或处理N含量较高的工业污水(如化肥厂废水等)。SBR工艺.比传统活性污泥法具有更高的污染物净化效果尤其对高浓度难生物降解的污水。.可以省去二沉池、污泥回流设施某些情况下还可以省去调节池和初沉池因而使整个工程占地减少、投资降低。.具有较强的冲击负荷调节能力污泥不易膨胀、易于沉淀、脱水性能好可实现脱氮除磷功能。.容易设备化可升级性、可改造性好。.该工艺要求配备专用排水装置和自动控制系统在目前环保资金还比较紧张的条件下限制了SBR工艺的高效稳定运行。.该工艺的空气扩散器堵塞的可能性大于传统活性污泥法。.单池处理量较小单个构筑物利用率低。.能耗大费用高。特别适合于中小城镇的城市污水处理对于较大水量的连续操作处理一般要几套池子组合运行。氧化沟工艺.处理流程简单、构筑物少一般情况下可以不建初沉池和污泥消化池某些情况下还可以不建二沉池和污泥回流系统。.处理效果好且运行稳定可靠可以脱氮除磷。.具有较强的冲击负荷承受能力。.出水水质好剩余污泥量少。.因为存在于污泥中的有机质最终是在氧化沟中部分好氧代谢去除的氧化沟工艺在节约能耗、降低运行费用方面不具有优势但运行成本已算较低。.池深受到限制。适合于中小型污水处理厂为节省投资或降低维护管理难度时该工艺为首选。根据污水排放现状与水质现状以及出水要求采用生化处理最为经济。根据国内外运行的大、中型污水处理厂的调查要达到确定的治理目标可以采用“SBR工艺”或“氧化沟”工艺。具体比较如下。SBR工艺SBR工艺具有以下特点:()SBR工艺流程简单、管理方便、造价低。SBR工艺只有一个反应器不需要二沉池不需要污泥回流设备一般情况下也不需要调节池因此要比传统活性污泥工艺节省基建投资以上而且布置紧凑节省用地。由于科技进步目前自动控制已相当成熟、配套。这就使得运行管理变得十分方便、灵活很适合小城市采用。()处理效果好。SBR工艺反应过程是不连续的是典型的非稳态过程但在曝气阶段其底物和微生物浓度变化是连续的(尽管是处于完全混合状态中)随时间的延续而逐渐降低。反应器内活性污泥处于一种交替的吸附、吸收及生物降解和活化的变化过程之中因此处理效果好。()有较好的除磷脱氮效果。SBR工艺可以很容易地交替实现好氧、缺氧、厌氧的环境并可以通过改变曝气量、反应时间等方面来创造条件提高除磷脱氮效率。()污泥沉降性能好。SBR工艺具有的特殊运行环境抑制了污泥中丝状菌的生长减少了污泥膨胀的可能。同时由于SBR工艺的沉淀阶段是在静止的状态下进行的因此沉淀效果更好。()SBR工艺独特的运行工况决定了它能很好的适应进水水量、水质波动。浙江省某县级市为海岛城市人口较多但淡水资源缺乏因此人均用水量较低。该市年规划人口万人年规划人口为万人。污水处理厂的规模远期为万md近期为万md。近期规模较小的原因是该市污水收集系统很不完善因此近期污水截污率在设计中仅考虑左右。该市污水水质:BOD为mgLCOD为mgLSS为mgL。污水处理厂远期采用座MSBR池近期建座。每座的处理能力为万md每座尺寸为m×m×m。MSBR池主要设计参数如下:污泥负荷kgBOD(kgMLSS·d)污泥泥龄≥d悬浮固体平均浓度gL。每座MSBR池采用台增氧泵进行供氧。氧化沟工艺氧化沟污水处理技术是世纪年代由荷兰人首创年代以来这项技术在国外许多国家已经被广泛使用工以及构造有了很大的发展和进步。随着对该技术缺点(占地面积大)的克服和对其优点(基建投资及运行费用相对较低运行效果高且稳定维护管理简单等)的逐步深入认识目前已经成为普遍采用的一项污水处理技术。氧化沟一般呈环形沟渠状平面多为椭圆形或圆形总长可达几十米甚至百米以上沟深取决于曝气装置。氧化沟具有以下特点:()工艺流程简单运行管理方便。氧化沟工艺不需要初沉池和污泥消化池。有些类型氧化沟还可以和二沉池合建省去污泥回流系统。()运行稳定处理效果好。氧化沟的BOD平均处理水平可达到左右。()能承受水量、水质的冲击负荷对浓度较高的工业废水有较强的适应能力。这主要是由于氧化沟水力停留时间长、泥龄长和循环稀释水量大。()污泥量少、性质稳定。由于氧化沟泥龄长。一般为-d污泥在沟内已好氧稳定所以污泥产量少从而管理简单运行费用低。()可以除磷脱氮。可以通过氧化沟中曝气机的开关创造好氧、缺氧环境达到除磷脱氮目的脱氮效率一般>。但要达到较高的除磷效果则需要采取另外措施。()基建投资省、运行费用低。和传统活性污泥法工艺相比在去除BOD、去除BOD和NH-N及去除BOD和脱氮三种情况下基建费用和运行费用都有较大降低特别是在去除BOD和脱氮情况下更省。同时统计表明在规模较小的情况下氧化沟的基建投资比传统活性污泥法节省更多。浙江省东部某县级市年人口为万人年规划人口为万人。截污率年采用年采用。年污水总量为万md。该市污水水质:BOD为~mgLCOD为~mgLSS为~mgL。污水处理厂采用座卡鲁塞尔氧化沟每座氧化沟处理能力为万md每座尺寸为:m×m×m。现已建成座年再增加座。氧化沟主要设计参数为:污泥负荷kgBOD(kgMLSS·d)污泥泥龄≥d悬浮固体平均浓度gL污泥产率kgSSkgBOD。每池采用台表面曝气机每台功率kW变频调速。工艺方案选择确定由以上分析比较可知两种工艺均可以达到预期的处理效果均为成熟的工艺但氧化沟工艺具有明显的优势氧化沟法运行成本较低构造简单易于维护管理出水水质好耐冲击负荷运行稳定并可脱氮除磷适宜于在中小型污水处理厂中使用。根据毕业设计拟建项目的设计要求较适合采用氧化沟工艺进行二级处理。工艺方案阐述氧化沟的类型有很多主要有基本型、卡鲁塞尔(CARROUSEL)型、三沟式型、奥巴尔(ORBAL)型等根据城市污水处理厂设计任务书的要求我采用ORBAL氧化沟工艺ORBAL污水处理系统是氧化沟污水处理工艺的一种具有优于传统氧化沟工艺的特殊优点具体如下:()垂直布置的反应池墙体使该污水处理系统具有占地面积小的特点()通过调节曝气转盘的转速、浸没深度以及转动方向改变反应池上氧的输入在不同的负荷条件下运行不会影响处理系统的处理效率具有显著的工艺运行灵活性()控制系统操作简便由于机械设备少所以维修、维护工作也较少()澄清系统的占地面积也较小维护也较方便。ORBAL氧化沟出水水质好一般情况下BOD去除率可达%-%脱氮效率达%左右除磷效率达%左右如在处理过程中适当投加铁盐则除磷效率可达%。一般的出水水质为BOD=-mglSS=-mglNHN=-mglP<mgl。运行费用较传统活性污泥法低%-%基建费用较传统活性污泥法低%-%。拟定工艺流程如下:鼓风机氧化沟沉砂池格栅污水提升泵集水井污水回流污泥泵砂水分离设备  泥砂外运二沉池剩余污泥泵浓缩池污泥提升泵污泥贮池接触消毒池污泥脱水间泥饼外运  出水处理构筑物设计水流量的计算生活污水(Q)Q=(×%+×%)××-=万md工业废水(Q)Q=md=万md平均日流量(Qd)Qd==万md本项目最终规模确定为万md=md=mh=ms最大日流量(Qmax)Qmax=Kz×Qd=×=万md=mh=ms集水井设计说明集水井的作用是尽可能减少废水特征上的波动为后续水处理系统提供一个稳定和优化的操作条件一般采用不大于最大一台水泵min的出水量。设计参数:设计流量:Q=×=mh有效水深:h=m     水力停留时间:t=min。设计计算.集水井有效容积(V)V=Q·t=×=m为保证正常工作设计为有效容积的倍则V=×=m  设计为圆柱体形状。.集水井圆口面积(A)A===m.圆口半径(R)R=m  取m污水提升泵房设计说明采用氧化沟工艺污水处理系统简单对于新建污水处理厂工艺管线可以充分优化污水可以只考虑一次提升。选用螺旋泵为敞开式提升泵。设计参数:设计流量:Qmax=万md=mh=ms设计计算污水进入集水井后由提升泵提升到格栅进水设计为m集水井水面及池底相对高程分别为m、-m。污水经过接触消毒池处理后排出出水设计为-m接触消毒池水面、辐流式二沉池水面、氧化沟水面、曝气沉砂池水面及格栅的相对高程分别为m、m、m、m、m。提升泵的扬程(H)H=+=m  取m选用LXB-型螺旋泵台用备。该泵提升流量-mh取mh提升高度m转速rmin功率kW占地(×)m。提升泵房占地面积:L×B=×=m格栅设计说明格栅是由一组平行的金属栅条或筛网制成用以截留较大的悬浮物或漂浮物以便减轻后续处理构筑物的处理负荷并使之正常运行。拟采用中格栅同时为了减少栅渣量格栅栅条间隙(e)拟定为mm。设计参数:设计流量:Qmax=万md=mh=ms栅前水深:h=m过栅流速:v=ms栅条间隙:e=mm格栅安装角度:栅条断面类型:圆形截面。设计计算.栅条的间隙数(n)   n===条.栅槽宽度(B)设计采用圆钢为栅条取栅条宽度S=mB=S(n-)en=×(-)×=m选用GH-型链式旋转格栅除污机台过栅流速ms齿耙转速rmin栅条组宽mm电机功率kW栅条间隙mm安装角度°。.进水渠渐宽部分长度(l)取进水渠宽B=m渐宽部分展开角(进水渠道内的流速为ms)l=m.栅槽与出水渠道连接处的渐窄部分长度(l):l=m.通过格栅的水头损失(h)因为栅条为圆形截面所以取κ=β=阻力系数ξ=h=K·h=K·ξ··sin=××××sin°=m.栅后槽总高度(H)取栅前渠道超高h=m栅前渠道深H=hh==m则H=hhh==m为避免造成栅前涌水可将栅后槽底下降h作为补偿。.栅槽总长度(L)L=ll==m  格栅间占地面积:L×B=×=m每日栅渣量(W)对于栅条间隙e=的中格栅对于城市污水每单位体积污水拦截污物为W=mm则  W=md拦截污物量大于md采用机械排渣。污物的排除采用机械装置:选用长度L为m直径D为mm的螺旋输送机台。计算图如图所示:图格栅计算图曝气沉砂池设计说明沉砂池的功能是利用物理原理去除污水中比重较大的无机颗粒(无机性的砂砾、砾石)和少量较重的有机物质。以减轻机械、管道的磨损和减轻后续处理构筑物的处理负荷及改善污泥处理构筑物的处理条件。曝气沉砂池能够在一定程度使砂粒在曝气的作用下产生摩擦不但可以去除附着在砂粒表面的有机污染物还可以使污水中的油脂类物质升至水面形成浮渣通过刮渣机除去。设计参数:设计流量:Qmax=万md=mh=ms水平流速:v=ms水力停留时间:t=min     有效水深:H=m。设计计算.曝气沉砂池有效容积(V)    V=共设组每组分为格共格则每格有效容积(V) V=水流断面积(A)    A= 取m池总宽度(B)  B=每个池子的宽度(B)  B=池长(L)  L= 取m排砂量计算对于城市污水采用曝气沉砂工艺产生砂量约为X=-mm取mm则每日沉砂产量Qs=Qmax·X=××-=md(含水率P=%)假设贮砂时间为t=d则存砂所需容积V=Qs·t=×=m折算为含水率P=%的沉砂体积(V)  V=×=m每格曝气沉砂池设砂斗个共个砂斗设砂斗高m斗底平面尺寸为(×)m则砂斗总容积(V)  V=××(++×)=m每组曝气沉砂池的尺寸为:L×B×H=××.曝气系统计算采用鼓风曝气系统罗茨鼓风机供风穿孔管曝气。设计曝气量q=m(mh)则每小时所需空气量(Q)  Q=q·Qmax=×=mh=mmin供气压力(P)  P=kpa穿孔管布置:在每格曝气沉砂池的池长边两侧分别设置根穿孔曝气管共根。.进水、出水及撇油污水直接从池的一端进入再从池的另一端淹没出水在曝气沉砂池会有少量浮油产生在出水端设置撇油管人工撇除浮油。计算图如图所示:图 曝气沉砂池计算图砂水分离间选用直径m钢制压力式旋流砂水分离器两台组曝气沉砂池台。砂水分离器外形高度m入水口离地面m入口的压力mHO则选用提砂设备所需扬程H=++=mHO。选用台螺旋离心泵提砂用备Q=mminH=mHON=kW。砂水分离间平面尺寸:L×B=(×)m鼓风机房鼓风机对曝气沉砂池供风总供气量为mmin。选用TSD-型罗茨鼓风机台用备单台Qa=mminP=kpaN=kW口径Amm转速rmin。鼓风机房尺寸:L×B×H=(××)m奥贝尔(ORBAL)型氧化沟设计说明氧化沟也称循环曝气池是一种改良的活性污泥法。氧化沟采用水平轴曝气机进行搅拌、推进、充氧部分曝气机配置变频调速器氧化沟内安装溶解氧测定仪溶解氧讯号传至中心控制室微机经微机处理后再反馈至变频调速器实现曝气根据溶解氧自动控制。拟采用ORBAL氧化沟去除BOD和COD之外还具备硝化和一定的脱氮作用污泥负荷低于kgBOD(kgVSS·d)污泥龄介于-d。设计参数:设计流量:Q=万md=mh=ms    进水BOD:So==mgL    出水BOD:Se=×(-%)=mgL    (生活污水BOD=mgL工业废水BOD=mgL)    污泥负荷:Ns=kgBOD(kgVSS·d)    污泥龄:ts=d    产率系数(污泥增长系数):y=kgkg    污泥浓度:MLSS=mgL污泥f=MLVSS=mgL有效水深:H=m(-m)。设计计算.氧化沟所需容积(V)V=m共设氧化沟组每组氧化沟容积(V)V=m.每组氧化沟平面面积(A)A=m.氧化沟半径(R)设计氧化沟为同心圆形每组氧化沟有条沟外沟渠占%-%中沟渠占%-%内沟渠占%。氧化沟外沟渠半径(R) R=m 取m氧化沟中沟渠半径(R)及内沟渠半径(R)分别为m、m。中心设有中央岛出水半径为m。.每组氧化沟实际平面面积(A)A=m.每组氧化沟实际容积(V)V=A·H=×=m.曝气设备设计选型()实际需氧量(O)O=a’·Q·Sr+b’·Xv·V=××+×××=×kgOd上式中:O混合液每日需氧量(kgOd)a’氧化每kg的BOD需氧kg数(kgOkgBOD)-取b’污泥自身氧化需氧率(kgOkgMLVSS·d)-取。()标准需氧量(O)  O=   =   =×kgOd   =×kgOh上式中:查《给排水工程(下)》附录得水中溶解氧饱和度:   Cs()=mgLCs()=mgL。()曝气设备  选用DY倒伞型表面曝气机直径mm叶轮转速rmin浸没度mm电机功率kW充氧量kgOh重量kg。  曝气设备所需数量(N)  N=台  取台  每组氧化沟曝气设备数量(N)  N=台  每组氧化沟共设台曝气机其中一半即台为变频调速。.剩余污泥计算()氧化沟生物净产量(干泥量)(W)     W=a·Q·Sr-b·Xv·V=××-×××=kgd=kgh上式中:a污泥增值系数取b污泥自身氧化率取()氧化沟每日排出污泥量(Wx)  Wx==kgd=kgh折算成含水率P=%的湿污泥量(Qw)Qw==md=mh.设计校核()氧化沟水力停留时间(T)T==d=h()实际污泥负荷(Ns)   Ns==kgBODkgVSS·d()污泥龄()   =d  介于-dORBAL氧化沟详见图纸。辐流式二沉池设计说明沉淀池是分离悬浮物的一种主要处理构筑物为了使沉淀池内水流更稳、进出水配水更均匀、存排泥更方便常采用圆形辐流式二淀池。向心式辐流沉淀池采用周边进水、周边出水容积利用系数比普通沉淀池高%出水水质也能提高%-%(以出水SS和BOD指标衡量)拟采用周边进水、周边出水辐流式沉淀池。设计参数:设计流量:Q=万md=mh=ms表面负荷:q=m(m·h)水力停留时间:T=h固体负荷:qs=-kgss(m·d)设计污泥回流比:R=%-%取%。设计计算.二沉池表面积(A)A==m共建座二沉池每座氧化沟对应座二沉池。每座二沉池表面积(A) A==m.二沉池直径(D)D==m  取m.二沉池有效水深(H)H=q·T=×=m.存泥区所需容积(Vw)氧化沟中混合污泥浓度X=mgL设计污泥回流比采用R=%则回流污泥浓度为Xr=mgL(X=)。为保证污泥回流的浓度污泥在二沉池的存泥时间不宜小于h即Tw=h。 Vw===m   每座二沉池存泥区容积(VW)VW==m.存泥区高度(H)H==m.二沉池总高度(H总)取二沉池缓冲层高度H=m二沉池超高H=m则 H=HHHH=+++=m设计二沉池池底坡度i=则池底坡降(H)H=(R-r)×=(-)×=m池中心污泥斗深度(H)H=(r-r)·=(-)×=m二沉池总高度(H总)  H总=HH+H=++=m.核径深比二沉池直径与有效水深之比:DH==二沉池直径与水深之比:  D(HH)=()=符合要求(-).二沉池固体负荷(G)G=当R=时G=kgss(m·d)当R=时G=kgss(m·d)符合要求(-).进水设计采用环形平底配水槽等距离设置布水孔孔径。()配水槽配水流量(Qh)Qh=(+R)·Q=×=mh=ms()配水槽流速(u)设计配水槽宽m水深m则u==ms()配水孔数量(n)   设计孔径配水孔的孔距S=m则   n==个  取个  实际孔距(S)   S==m()配水孔眼流速(u)   u==ms()槽底环形配水区平均流速(u)   u=    =      =ms()环形配水区平均流速梯度(G)     G=      =      =<  (之间)     GT=×=×<  符合要求   上式中:t水深-m时取-s      污水运动粘度与水温有关查手册取×-。.出水设计池周边设计出水总渠一条设计溢流渠一条溢流渠与出水总渠设辐流式流通渠及溢流堰板。 ()出水总渠流速(u)    设计出水总渠宽m水深m则u==ms()溢流堰总长(L)取出水溢流堰负荷q=L(m·s)则  L==m每池溢流堰长度(L)      L==m()堰口数量(n)设计出水溢流堰上水头H=m则每堰流量q=·h=×=×-ms则       n==个共配置块堰板每块堰板设置堰口个堰口mm堰上水宽m。.排泥方式与装置为降低池底坡度和池总深拟采用机械排泥刮泥机将污泥送至池中心再由管道排出池外。本二沉池选用DXZ-型中心驱动刮泥机(座二沉池配台刮泥机)该机为中心传动形式配有刮泥板、吸泥管、浮渣漏斗及排除装置周边线速度rmin电动机功率kW。由于该机下部两侧分别装有刮泥板和吸泥管可以将活性较差的惰性污泥单独排出。由于吸泥管设于池底直接从池底中心回流污泥且为中心传动其质量和功率分别为多管式周边传动吸泥机的%和%同时还具有回流污泥量易于控制刮泥板、吸泥管与池底的间隙便于调节等特点。辐流式二沉池详见图纸。回流污泥泵房设计说明二沉池活性污泥由吸泥管吸入由池中心落泥管及排泥管排出由管道送至回流污泥泵房其他污泥由刮泥板刮入污泥斗中再由排泥管排入剩余污泥泵房。设计参数:回流污泥量:QR=-mh     回流污泥比:R=%-。设计计算二沉池水面相对地面标高为m氧化沟水面相对地面标高为m由二沉池污泥回流氧化沟时抽送污泥一般要求静水头-m总扬程-m。设计座回流污泥泵房选用LXB-型螺旋泵台用备该泵提升流量-mh提升高度-m电动机转速rmin电动机功率N=kW。回流污泥泵房占地面积:L×B=×=m接触消毒池设计说明因为水质标准为《地面水环境质量标准》(GB-)所以出水需要经过消毒处理后才可以排放。设计参数:设计流量:Q=万md=mh=ms水力停留时间:T=h有效水深:H=m设计投氯量:C=-mgL。设计计算.消毒池有效容积(V)V=QT=×=m设计消毒池(接触式)座共格消毒池池长L=m每格池宽b=m长宽比Lb==接触消毒池总宽B=n·b=×=m.消毒池实际容积(V) V=L·B·H=××=m满足有效停留时间的要求.加氯量计算设计最大投氯量=mgL则每时投氯量(W)  W==××-=kgd=kgh选用贮氯量为kg的液氯钢瓶每日加氯量为瓶加氯机台单台投氯量-kgh。.混合装置在消毒池第二格、第三格、第四格的起端设置混合搅拌机各台(立式)共台。实际选用JBK-框式调速搅拌机搅拌器直径=mm高度mm转速范围-rmin搅拌器外缘线速度-ms电动机功率kW。计算图如图所示:图 接触消毒池计算图剩余污泥泵房设计说明二沉池产生剩余活性污泥及其他处理构筑物排出污泥由地下管道流出再由剩余污泥泵将其提升至污泥处理系统。座二沉池设置剩余污泥泵房座。设计参数:污水处理系统每日排出污泥干重:W=kgd=kgh按含水率计污泥流量:Qw=md=mh。设计计算.污泥泵扬程(H)辐流式浓缩池最高泥位相对标高为-m二沉池最低泥位相对标高为-m污泥输送管道压力损失为mHO自由水头mHO则    H==mHO  取mHO.泥泵选型选用PN污泥泵台用备Q=mhH=mHON=kW。污泥泵房占地面积:L×B=×=m污泥浓缩池设计说明剩余污泥泵房将混合污泥送至浓缩池经过处理后含水率将降低。设计参数:污泥流量:Qw=md=mh污泥干重:W=kgd=kgh污泥含水率:P=%设计浓缩后含水率:P=%设计固体负荷:q=kg·SS(m·h)设计计算.浓缩池所需表面面积(A)A==m设计浓缩池座.浓缩池直径(D)D==m  取m.水力负荷(u)u==m(m·h).有效水深(H)水力停留时间T≥h则  H=u·T=×=m.排泥量(Qw)浓缩后排出含水率P=%的污泥。Qw==mh=md.存泥区容积(Vw)设计污泥层(存泥区)厚度H=m池底坡度为坡降H=m则   Vw==    =    =m.存泥时间(T)T==h .浓缩池总高度(H)缓冲层高度H=m池体超高H=m池中心排泥积泥斗高H=(-)·tg=m则  H=HHHHH+H=+=m.进泥设计   进泥中心管直径mm中心进泥筒直径mm。.出水设计()排水量(Q)Q=-=mh()出水渠流量(Q)Q==mh=×-ms()出水渠宽(b)b=·q=×(×-)=m  取m()出水渠深(h)     设出水渠中流速为ms则      h==m  取m     出水渠断面设计为h×b=(×)m   ()堰口数量(n)    设计出水溢流堰上水头H=m则每堰流量q=·h=×=×-ms则      n==个共配置块堰板每块长度m每块堰板设置堰口个堰口mm堰上水宽m则堰上负荷为q==L(m·s)溢流负荷偏高。设计每块堰板个堰口共个堰口则q==L(m·s)。计算图如图所示:图 污泥浓缩池计算图.污泥浓缩机选型为了促进投药后污泥絮凝聚集又起到刮泥作用选用NG型中心传动浓缩机台周边速度为mmin电动机功率为kW。浓缩污泥贮池浓缩池排出含水率P=%的污泥md贮泥池贮泥时间T=d设计贮泥池为L×B×H=××=m  建于半地面污泥贮池除进出泥管外需设置泥位计、通风孔、入孔。浓缩污泥提升泵房.流量Q=mh=md.泥输送管道压力损失为mHO自由水头mHO扬程H==mHO 取mHO选用PN污泥泵台用备Q=mhH=mHON=kW。浓缩污泥提升泵房占地面积:L×B=×=m污泥脱水间.进泥量Qw=mh=md  P=%.出泥饼Gw=×=md=td  P=%(污泥密度kgm).泥饼干重W=×(-%)=td=kgh选用DY带式脱水机带宽m滤带运行速度mmin对城市污水混合污泥投加聚丙烯酰胺%时处理能力约为kg(干)h,产泥量kgh·m用电功率kW选用台用备。脱水间体积V=L×B×H=××=m污水处理厂总体布置总平面布置总平面布置原则  该污水处理厂总平面布置包括:污水与污泥处理工艺构筑物及设施的总平面布置各种管线、管道及渠道的平面布置各种辅助建筑物与设施的平面布置。总平面布置时应遵从以下几条原则:()处理构筑物与设施的布置应顺应流程、集中紧凑以便于节约用地和运行管理。()工艺构筑物(或设施)与不同功能的辅助建筑物应按功能的差异分别相对独立布置并协调好与环境条件的关系。()构(建)筑物之间的间距应满足交通、管道(渠)敷设、施工和运行管理等方面的要求。()管道(线)与渠道的平面布置应与其高程布置相协调应顺应污水处理厂各种介质输送的条件尽量避免多次提升和迂回曲折便于节能降耗和运行维护。()协调好辅助建筑物、道路、绿化与处理构(建)筑物的关系做到方便生产运行保证安全畅通美化厂区环境。总平面布置结果污水处理厂呈长方形设计长L为m宽B为m总占地面积m其中构筑物占地面积约为m将砂水分离间、鼓风机房、回流污泥泵房合并建为设备间占地面积约为m将剩余污泥泵房、浓缩污泥提升泵房合并建为污泥泵房占地面积约为m办公楼、绿化带等辅助建筑物占地面积约为m厂区道路宽m构(建)筑物之间间距不小于m污水从西北角进西南角出。布置考虑了以上各种因素设计基本符合以上要求。污水处理厂平面布置图详见图纸。高程布置高程布置原则()充分利用地形地势及城市排水系统使污水经过一次提升便能顺利自流通过污水处理构筑物排出厂外。()协调好高程布置与平面布置的关系做到既减少占地又利于污水、污泥输送并有利于减少工程投资和运行成本。()做好污水高程布置与污泥高程布置的配合尽量同时减少两者的提升次数和高度。()协调好污水处理厂总体高程布置与单体竖向设计既便于正常排放又有利于检修排空。高程布置结果为保证污水处理的正常运行构筑物之间必须保证良好的高程差水流水力损失主要包括流经构筑物的损失构筑物之间管线及渠道损失。在本设计中对各损失均采用估算的方法。采用氧化沟工艺氧化沟、二沉池的占地面积很大如果埋深设计过大既不利于施工也不利于土方平衡故应尽量减少埋深。从降低土建工程投资考虑接触消毒池水面相对高程定为m则相应二沉池、氧化沟、曝气沉砂池水面相对标高分别为m、m、m。这样布置利于排泥既排空检修。附:处理构筑物的水头损失  (查《给排水工程(下)》得)构筑物名称水头损失(cm)格栅(中格栅)-曝气沉砂池-氧化沟-辐流式二沉池-接触消毒池-管道的水头损失均为cm。污水处理厂高程布置图详见图纸。污水处理厂运行成本核算污水处理厂的运行成本主要包括各种设备运行时消耗的能源费用以及工作人员的工资福利和相关的管理费用等。劳动定员  污水处理厂隶属公用事业主管部门运行受到环保部门监督根据国家《城镇污水和附属设备设计标准》(CJJ -)结合具体情况全厂劳动定员为人其中包括管理人员人(财务员、经营员等)技术工人人(运转工、机修工、配电工、司机、杂工等)。本厂生产必须连续进行一经投产则不能停运。为了使本厂建成后高效运行所有工作人员应该接受实践培训。运行费用  .成本估算有关单价()电价:基本电价元(kW·h)()工资福利:每人每年万元(人·年)()高分子絮凝剂:万元t()液氯:万元t()混凝剂及助凝剂:万元t()水价:元t()运输价:元(t·km)()维修大修费率:大修提成率%维护综合费率%()管理费率:%。  .运行成本估算   ()动力费污水提升泵每天运行h用电量:××=kW·h格栅除污机每天运行h用电量:××=kW·h提砂泵每天运行h用电量:××=kW·h鼓风机每天运行h用电量:××=kW·h曝气机每天运行h用电量:××=kW·h刮泥机每天运行h用电量:××=kW·h回流污泥泵每天运行h用电量:××=kW·h调速搅拌机每天运行h用电量:××=kW·h剩余污泥泵每天运行h用电量:××=kW·h污泥浓缩机每天运行h用电量:××=kW·h浓缩污泥提升泵每天运行h用电量:××=kW·h污泥脱水机每天运行h用电量:××=kW·h其他用电量与照明用电量共计:kW·h合计每日用电量:kW·h电表综合电价:×=元日=元月       即为万元月=万元年()工资福利费 全厂人共计费用为:×=万元年()药剂费用 平均每月用各类药剂:液氯约=t絮凝剂约×%×=t约t共计费用为:(×+×)×=万元年()水费 平均每日用水约t共计费用为:    ××=元年=万元年()运输费 平均每日外运污泥t约t自备汽车运输共计费用为:    ×××=元年=万元年()维护(修理)费 工程费用约为万元维修费率按%计算共计费用为:    ×%=万元年()管理费 按以上总费用的%计算共计费用为:  (+++++)×%=万元年()年运行成本 合计年运行费用为:++++++=万元    则处理每立方米污水成本为:=元立方米工程效益综上所述该污水处理厂建成后每年处理污水约×=万m预计可达万m每年减少各种污染物排放量分别为:BOD约×%××××-×=tSS约×%××××-×=t。所有排放的污水均达到了综合排放一级标准有效地减少了排污总量工程投资与运行成本也均较低具有明显的经济效益、社会效益和环境效益。全文总结  本次设计的城市污水处理厂处理废水量万md最大变化系数为最终出水的水质达到了国家废水排放标准。本文主要介绍了城市污水的概况以及城市污水处理的工艺技术并且着重比较了SBR工艺与氧化沟工艺选择了氧化沟工艺作为城市污水处理厂的处理工艺。设计计算了氧化沟工艺流程中的各种构筑物的尺寸、高程并进行了合理的平面布置和高程布置最后进行了简要的运行成本核算。通过本次设计验证了以下规律和结论:()氧化沟的污泥量少于其他的一般活性污泥法而且已经得到好氧稳定不需要再经过污泥消化处理节约了费用。()氧化沟的水流混合特征基本上是完全混合式同时又具有推流式的某些特征。()氧化沟采用垂直安装的表面曝气机通过调节曝气机叶轮的转速、浸没深度以及转动方向改变反应池上氧气的输入形成在外、中、内沟渠溶解氧的厌氧、缺氧、好氧状态有利于提高充氧效率。()氧化沟工艺有利于生物凝聚使活性污泥易于沉淀创造了良好的生物脱氮环境。通过该氧化沟工艺处理的城市污水达到了国家城市污水排放标准而且运行成本合理。本设计在很多方面都存在不足希望各位老师多多指教多提建议。参考文献张自杰,排水工程(下册)北京:中国建筑工业出版社,卜秋平等,城市污水处理厂的建设与管理北京:化学工业出版社, 肖锦,城市污水处理及回用技术北京化学工业出版社,周律,中小城市污水处理投资决策与工艺技术北京:化学工业出版社,孙力平等,污水处理新工艺与设计计算实例北京:科学出版社,曾科等,污水处理厂设计与运行北京:化学工业出版社,李金根,给水排水工程快速设计手册北京:中国建筑工业出版社,李海等,城市污水处理技术及工程实例北京:化学工业出版社,王彩霞等,城市污水处理新技术北京:中国建筑工业出版社,周国成等,我国城市污水回用事业的现状与发展化工给排水设计,钱易等,现代废水处理新技术北京:中国科学技术出版社,朱亦仁等,环境污染治理技术北京:中国环境科学出版社,顾夏声等,水处理工程北京:清华大学出版社,贾小成等,废水综合治理技术开发与应用环境工程,,()姚鸿林等,水处理新技术及其应用工业水处理出版社,国家建设部等,城市污水处理及污染防治技术政策中国环境报北京:张林生等,环境工程专业毕业设计指南北京:中国水利水电出版社,高廷耀等,水污染控制工程北京:高等教育出版社,张禹卿等,污水处理厂设计概要北京:中国环境科学出版社,张希衡,废水治理工程北京:冶金工业出版社,许泽美,唐建国,周彤水工业工程设计手册废水处理及再用韩洪军,污水处理构筑物设计与计算哈尔滨工业出版社,史惠祥,实用水处理设备手册化学工业出版社,北京水环境技术与设备研究中心,北京市环境保护科学研究院国家城市环境污染控制工程技术研究中心三废处理工程技术手册废水卷RensinkJH,RulkessWHUsingmetazoatoreducesludgeproductionWatSciTech,,():LeeNM,WelanderTInfluenceofpredatorsonnitrificationinaerobicbiofilmprocessesWatSciTech,,()
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