CN102718344A - 一种印染废水回用处理工艺 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种印染废水回用处理工艺,其包括下列步骤:①将经匀质的印染废水二级生化出水进行初次混凝处理;②泥水分离后上清液进行活性炭/臭氧氧化处理;③将步骤②的出水进行二次混凝处理;④将步骤③得到的上清液过滤后,依次通过阳离子交换树脂和阴离子交换树脂,即可。本发明的工艺流程简单,活性炭、臭氧用量少,废水回用率高(75%以上),运行稳定高效并具有良好的适用性,处理出水中有机物和无机盐指标均优于FZ/T01107-2011《纺织染整工业回用水水质标准》,满足生产用水需要。

Description

一种印染废水回用处理工艺
技术领域
本发明涉及一种印染废水回用处理工艺。
背景技术
印染(染整)行业是纺织工业生产链中的一个必要环节,其污水排放量约占纺织业的80%以上,列全国各行业第四位(2009年)。鉴于全国性水资源短缺、水污染加重的现状,国家及区域性污染物排放标准日趋严格,这给印染行业的发展提出了极大的挑战。而废水经深度处理、回用于生产是控制污染物排放、实现可持续发展的重要途径。目前,印染废水回用率仅为7%(2009年),是所有行业中最低的,且大部分回用水仅发挥冲洗道路、灌溉绿化和充当冷却水等低使用价值。
通常印染废水中含有大量染料、化学添加剂、无机盐和悬浮颗粒物,难降解污染物比例高,水质时常因产品变化而大幅波动。这使得绝大多数印染废水(或以印染废水为主要成分的混合废水)二级生化出水水质远低于生产用水标准。由于对色度、浊度、硬度、铁锰离子及pH有较高要求,为实现印染废水回用于生产,就必须采取新颖、全面的深度处理组合工艺,以实现处理有效性和经济性的合理平衡。除控制有机污染外,脱盐处理也是非常必要的。回用水中盐分的累积不仅会影响产品质量,甚至会造成生化处理系统的崩溃。
近年来,国内提出的印染废水深度处理技术大多偏重于脱色、去除浊度和CODCr,不少工艺还存在优化的空间,以降低处理成本,简化流程。如专利文献CN200710156329.7中,采用印染废水(达到GB4287-92标准)经过曝气生物滤池+气浮+多点臭氧氧化+活性炭/活性硅藻土过滤制备回用水,流程较复杂,出水色度、浊度和CODCr分别低于15度、3NTU和30mg/L,铁锰含量得到一定削减。专利文献CN200510060615.4中,对印染废水A/O工艺出水采用混凝沉淀+砂滤+臭氧催化氧化深度处理后,出水色度、悬浮物和CODCr分别低于3倍、3mg/L和50mg/L。以上工艺对有机污染物去除效果良好,但均缺乏必要的脱盐工序,出水总溶解固体(TDS)浓度很难满足FZ/T01107-2011《纺织染整工业回用水水质标准》中≤1000mg/L的要求。专利文献ZL200720129688.9中包含了离子交换软化,但预处理方法采用的是二氧化氯氧化+活性炭吸附。二氧化氯氧化时需保证充足的接触反应时间(通常0.5~1h以上),而活性炭吸附用于处理较高浓度的废水时极易发生饱和,这些都对出水水质的稳定性提出了挑战。
发明内容
本发明所要解决的技术问题在于,为了克服现有技术中印染废水二级生化出水的水质仍不能达到回用水以及生产用水标准的缺陷,而提供一种印染废水回用处理工艺。本发明的工艺流程简单,活性炭、臭氧用量少,废水回用率高(75%以上),处理后的废水盐分低,运行稳定高效并具有良好的适用性,处理出水中有机物和无机盐指标均优于FZ/T01107-2011《纺织染整工业回用水水质标准》,满足生产用水需要。
本发明提供了一种印染废水回用处理工艺,其包括下列步骤:
①将经匀质的印染废水二级生化出水进行初次混凝处理;
②泥水分离后将上清液进行活性炭/臭氧氧化处理;
③将步骤②得到的出水进行二次混凝处理;
④步骤③得到的上清液过滤后,依次通过阳离子交换树脂和阴离子交换树脂,即可。
本发明中,所述的印染废水二级生化出水可为本领域常规的印染废水二级生化出水,其各项指标一般为:pH值7~9;色度低于200倍;悬浮物少于100mg/L;化学耗氧量(CODCr)150mg/L以下;总铁低于5mg/L;氯离子低于600mg/L;硫酸盐低于600mg/L;溶解性总固体(TDS)低于3000mg/L;电导率低于3500μS/cm;硬度低于300mg/L。
本发明中,所述的匀质过程可为本领域常规的匀质过程,一般在调节池中进行。所述的调节池可为本领域常规的调节池。所述的调节池较佳地底部设有搅拌器。所述的搅拌器可为本领域常规的机械推流搅拌器。所述的印染废水二级生化出水在调节池的停留时间优选1~2h。
本发明中,所述的初次混凝处理和二次混凝处理可为本领域常规的强化混凝处理。
所述的初次混凝处理优选包括如下步骤:将经匀质的印染废水二级生化出水和混凝剂混合搅拌进行反应后,沉淀即可。所述的初次混凝处理的pH优选控制在7~8。所述的二次混凝处理优选包括下列步骤:将活性炭/臭氧氧化处理出水、酸和混凝剂混合,搅拌反应后沉淀即可。所述的二次混凝处理的pH优选控制在5~6。
所述的初次混凝处理和二次混凝处理中所用的混凝剂可为聚合氯化铝(PAC)。本发明中,初次混凝处理和二次混凝处理中Al3+的投加量优选为20~50mg/L(即折回点范围)。所述的混凝剂的投加量优选依据美国环保署(USEPA)定义的折回点要求,具体参看“强化、优化混凝技术对饮用水中有机物和生物可降解组分的去除”(“Impact of enhanced and optimizedcoagulation on removal of organic matter and its biodegradable fraction indrinking water”),《水研究》(“Water Research”),2000年,34卷,3247-3257页。)。其可通过下述步骤确定:在某一投加量的基础上再多投加10mg/L的Al3+后,溶解性有机碳(DOC)的去除增量低于0.3mg/L,则原先的投加量即为折回点。所述的初次混凝处理和二次混凝处理的水温分别优选15~35℃。所述的初次混凝处理和二次混凝处理中的搅拌优选为机械搅拌。所述的机械搅拌优选先进行速度梯度(G)为500s-1,持续时间为1min的搅拌,再进行速度梯度(G)为40s-1持续时间为15min~30min的搅拌。所述的初次混凝处理和二次混凝处理的沉淀时间分别优选1h。
本发明中,所述的泥水分离可为本领域常规的泥水分离。所述的初次混凝处理和二次混凝处理产生的化学污泥的处理过程优选包括下列步骤:送至浓缩池,在浓缩池中脱除的水分返回调节池。
本发明中,所述的活性炭/臭氧氧化处理一般在本领域常规的臭氧接触反应器中进行。所述的臭氧接触反应器优选鼓泡反应塔。所述的臭氧接触反应器中,气液较佳地呈逆向流动。所述的逆向流动一般为废水从反应器顶部进入,由上而下与从底部进入反应器的臭氧接触反应,同时活性炭优选在所述的臭氧的气量、所述的活性炭投加量以及所述的臭氧接触反应器中水力停留时间的共同作用下呈流化态,由此实现活性炭/臭氧氧化处理。
其中,臭氧一般按本领域常规由臭氧发生器生产获得。所述的臭氧的浓度一般依据印染废水二级生化出水的色度和UV254值设定,优选为5~10mg/Nm3。臭氧的气量优选保证臭氧发生器的进气量为单位反应器容积(L)240~400L(空气)/h即可,且在此气量下,可使活性炭呈流化态。
其中,所述的臭氧接触反应器中水力停留时间优选为5~20min,更优选为5~10min。
其中,所述的活性炭可为本领域常用的煤质颗粒活性炭,该类活性炭孔隙分布较均匀,吸附容量较大。所述的活性炭的指标较佳地为:颗粒直径3~5mm,碘值约2088mg/g,苯酚值约82.2mg/g,零点电位约7.4。所述的活性炭的投加量一般为单位反应器容积(L)10~50g。该活性炭的使用量远低于常规活性炭吸附法,且使用寿命更长。
本发明中,所述的过滤优选利用本领域常规的砂滤器进行。所述的砂滤器中滤料一般填充石英砂。所述的石英砂层厚度优选0.7~1.0m。所述的二次混凝处理的上清液优选利用重力流入砂滤器。所述的砂滤器滤速优选为8~10m/h。
其中,所述的砂滤器为能持续维持正常的工作状态可用滤液进行反冲洗。所述的砂滤器的反冲洗周期优选为4~8h。所述的砂滤器的反冲洗较佳地包括下述过程:先单独空气反冲1.5min,再气水同时反冲洗4min,最后水漂洗2min。其中,气反冲洗强度优选为10~15L/(m2s)。水反冲洗强度优选为2~4L/(m2s)。所述的砂滤器的反冲洗需要保证石英砂表面留有一定量生物膜,提高处理水的生化稳定性。
本发明中,所述的阳离子交换树脂可为本领域常用的强酸阳离子交换树脂,优选强酸HD-8或D001苯乙烯(-SO3 -)型树脂。本发明中,所述的阴离子交换树脂可为本领域常用的弱碱阴离子交换树脂,优选弱碱D315丙烯酸(=N-)型或D303苯乙烯(=N-)型树脂。
其中,所述的阳离子交换树脂和阴离子交换树脂使用前可通过常规的预处理手段进行预处理。所述的阳离子交换树脂的预处理步骤一般包括:首先用60~70℃的热水(去离子水)对树脂进行反复浸泡、冲洗4~5次,直至出水清澈、无混浊和泡沫为止;然后用2~3倍床层体积(BV)的1mol/L的HCl和NaOH水溶液交替反洗树脂,流速每小时1.5倍床层体积(BV/h);每次酸洗后用去离子水冲洗至出水pH4左右,碱洗后冲洗至pH10左右;最后用3~5BV的1mol/L的HCl水溶液将树脂转化为H+型,放尽酸液,去离子水冲洗至pH6左右,即可投入使用。所述的阴离子交换树脂的预处理步骤一般包括:首先用50~60℃的热水(去离子水)对树脂进行反复浸泡、冲洗4~5次,直至出水清澈、无混浊和泡沫为止;而后用3~5BV的1mol/L的NaOH和HCl水溶液交替反洗树脂,流速1.5BV/h;每次碱洗后用去离子水冲洗至出水pH11左右,酸洗后冲洗至pH4左右;最后用3~5BV的1mol/L的NaOH水溶液将树脂转化为OH-型,放尽碱液,去离子水冲洗至pH8~10,即可投入使用。
其中,所述的阳离子交换树脂和阴离子交换树脂的干重比例优选为0.8∶1~1∶1.2,更优选为1∶1。所述的阳离子交换树脂工作状态下,出水pH一般小于2,可用作二次混凝的pH调节剂。
其中,所述的阳离子交换树脂和阴离子交换树脂的工作流速优选为2~6BV/h。所述的阳离子交换树脂和阴离子交换树脂的工作过程可以通过出水的pH和电导率进行监测,一般以pH明显上升(电导率明显下降)指示阳离子交换树脂的工作量耗尽或以pH明显下降(电导率明显上升)指示阴离子交换树脂的工作量耗尽。
其中,所述的阳离子交换树脂和阴离子交换树脂的工作量耗尽时,可用砂滤滤液进行反洗。所述的离子交换树脂的反冲洗的强度优选1~2L/(m2s)。所述的离子交换树脂的反冲洗的时间优选10~15min。所述的阳离子交换树脂和阴离子交换树脂的反冲洗一般至出水清澈、不浑浊时结束。
其中,所述的阳离子、阴离子交换树脂经反冲洗后可进行再生操作。所述的阳离子交换树脂的再生可根据常规的阳离子交换树脂的再生的条件和步骤进行选择,优选采用HCl水溶液。所述的HCl水溶液的质量浓度优选4%~8%。所述的HCl水溶液的用量优选10~20BV。所述的HCl水溶液的流速优选0.5~2BV/h。所述的阴离子交换树脂的再生可根据常规的阴离子交换树脂的再生的条件和步骤进行选择,优选采用NaOH水溶液。所述的NaOH水溶液的质量浓度优选2%~4%。所述的NaOH水溶液的用量优选10~20BV。所述的NaOH水溶液的流速优选0.5~2BV/h。
其中,所述的阳离子交换树脂和阴离子交换树脂再生后,还可用脱盐水进行反洗以去除残余的酸碱溶液。所述的阳离子交换树脂和阴离子交换树脂的反冲洗强度优选2~3L/(m2s)。所述的反冲洗一般至阳离子交换树脂出水pH约为6和阴离子交换树脂出水pH约8~10时结束。
当回用水对盐分要求≤1000mg/L时,阴离子树脂交换柱的出水(补充15%~25%新鲜水至脱盐水储存池,百分数为质量分数)可用于稀释砂滤出水的盐分,以提高达标产水量。
在不违背本领域常识的基础上,上述各优选条件,可任意组合,即得本发明各较佳实例。
本发明所用试剂和原料均市售可得。
本发明的积极进步效果在于:本发明的工艺流程简单,活性炭、臭氧用量少,废水回用率高(75%以上),处理后的废水盐分低,运行稳定高效并具有良好的适用性,处理出水中有机物和无机盐指标均优于FZ/T01107-2011《纺织染整工业回用水水质标准》,满足生产用水需要。
附图说明
图1为实施例1印染废水回用处理的工艺流程图。
具体实施方式
下面通过实施例的方式进一步说明本发明,但并不因此将本发明限制在所述的实施例范围之中。下列实施例中未注明具体条件的实验方法,按照常规方法和条件,或按照商品说明书选择。
下述实施例中各项指标的检测方法如下所示:
pH值:玻璃电极法GB6920-86;CODCr:重铬酸钾法GB11914-89(30mg/L以上)和HACH Method8000(30mg/L以下);色度:稀释倍数法GB11903-89;浊度、UV254:分光光度法;悬浮物、TDS:重量法GB11901-89;DOC:燃烧氧化-非分散红外吸收法HJ 501-2009;硫酸根、氯离子:离子色谱法HJ/T84-2001;电导率:实验室电导率仪法;铁、锰:火焰原子吸收分光光度法GB/T 11911-89;硬度:EDTA滴定法。
本发明实施例中所用的离子交换树脂均由华东理工大学上海华震科技有限公司提供。
实施例1
某以印染废水为主的集中式污水处理厂二级生化出水(约5000m3/d,水质参数见表1)经调节池匀质1h后,在管道中与PAC(25mg/L,以Al3+计)混合,在pH 8条件下进行初次混凝处理,快速搅拌(G值500s-1)1min,慢速搅拌(G值40s-1)15min,沉淀1h,温度为25℃。泥水分离后,上清液泵入活性炭/臭氧鼓泡反应塔中,化学污泥送至浓缩池,经脱水外送处置(脱除的水分返回调节池)。该过程出水率在94%以上。
在鼓泡反应塔内,气液逆向接触反应,颗粒活性炭(每单位反应器容积(L)投加10g)在气流(单位反应器容积(L)360L(空气)/h)的作用下呈流化态,水力停留时间为5min,臭氧浓度控制在5mg/Nm3。经氧化处理后,向废水中投加PAC(25mg/L,以Al3+计)和酸溶液(阳离子交换树脂出水),调节pH至5.5左右,重复混凝沉淀过程,进行二次混凝。二次混凝出水依靠重力流进入砂过滤器内,滤速为8m/h,部分出水送至反冲洗水池。砂滤器反冲洗周期为6h,先单独气反冲1.5min,再气水同时反冲洗4min,最后水漂洗2min。气冲洗强度10L/(m2s),水反冲洗强度优选为3L/(m2s)。至此,深度处理水剩余有机负荷已能满足使用离子交换树脂的技术要求。
阳离子、阴离子交换树脂干重比例约为1∶1。砂滤出水首先进入大孔强酸型HD-8阳离子交换树脂柱,工作流速为每小时4倍床层(BV/h),出水pH呈强酸性,单次运行处理水量42BV。阳树脂工作容量耗尽时,先用砂滤出水反洗15min(强度2L/(m2s)),再采用4%HCl水溶液逆流再生,用量10BV,流速1BV/h,最后用脱盐水反洗15min(强度2L/(m2s))。阳离子交换树脂出水再由大孔弱碱型D315阴离子交换树脂处理,其出水pH呈中性,单次运行处理水量40BV。所述的弱碱阴离子交换树脂除了使用2%NaOH水溶液进行再生外,其他工艺参数与所述的强酸阳离子交换树脂相同。各步骤出水水质见表1。具体工艺流程见说明书附图(图1)。
另外,当回用水对盐分要求不高时(TDS≤1000mg/L),脱盐水可用于稀释砂滤出水中的盐分,以提高达标水总量,全流程出水率在75%~85%。
表1组合工艺对有机污染物的去除效果
Figure BSA00000745330300081
Figure BSA00000745330300091
表2印染废水回用处理前后水质与纺织染整工业回用水、工艺用水要求的比较
  水质标准   生化出水   脱盐出水   回用水标准   工艺用水
  pH   8.2~8.5   7.2~7.5   6.5~8.5   6.5~8.5
  色度   60~100*   <2*   ≤30   ≤10
  浊度(NTU)   41~60   <1   ≤5      -
  悬浮物(mg/L)   40~48    -       -   <10
  CODCr(mg/L)   61~75   <4   ≤60      -
  铁(mg/L)   2.4~3.0   <0.05   ≤0.3   ≤0.1
  锰(mg/L)   0.5~0.7   <0.05   ≤0.1   ≤0.1
  氯离子(mg/L)   410~540   <20   ≤250      -
  硫酸盐(mg/L)   450~570   <20   ≤250       -
  TDS(mg/L)   1730~1760   <100   ≤1000       -
  电导率(μs/cm)   2490~2610   <100       -      -
  硬度(以CaCO3计,mg/L)   ≤150   <5   ≤450   <150或≤17.5
*色度测定:生化出水、脱盐水为稀释倍数,其他为铂钴比色法。
由表2可知,该污水处理厂印染废水二级生化出水经本发明工艺深度处理后,水质远优于纺织染整工业回用水水质标准,完全达到了工艺用水要求。
此外,在与专利文献CN200710156329.7和CN200510060615.4类似的进水条件下,本发明对色度、悬浮物和CODCr的去除率分别为97%以上、98%以上和94%以上,高于专利文献CN200710156329.7和CN200510060615.4中实施例的92%、94%和53%~83%。同时,由于对前后强化混凝和中间活性炭/臭氧氧化的优化,与上述专利相比,本发明具有深度处理流程相对简单,废水回用率高(本发明:75%以上;上述专利:60%以上),活性炭和臭氧用量少等特点,这些有利于降低工艺建造和运行成本。而离子交换脱盐工序的设立更保证了印染行业工艺用水对低盐分的要求。

Claims (15)

1.一种印染废水回用处理工艺,其特征在于,包括下列步骤:
①将经匀质的印染废水二级生化出水进行初次混凝处理;
②泥水分离后上清液进行活性炭/臭氧氧化处理;
③将步骤②的出水进行二次混凝处理;
④步骤③得到的上清液过滤后,依次通过阳离子交换树脂和阴离子交换树脂,即可。
2.如权利要求1所述的印染废水回用处理工艺,其特征在于,所述的印染废水二级生化出水pH值为7~9;色度低于200倍;悬浮物少于100mg/L;化学耗氧量为150mg/L以下;总铁低于5mg/L;氯离子低于600mg/L;硫酸盐低于600mg/L;溶解性总固体低于3000mg/L;电导率低于3500μS/cm;硬度低于300mg/L。
3.如权利要求1所述的印染废水回用处理工艺,其特征在于,所述的匀质在调节池中进行;所述的调节池底部设有搅拌器;所述的搅拌器为机械推流搅拌器;所述的印染废水二级生化出水在调节池的停留时为1~2h。
4.如权利要求1所述的印染废水回用处理工艺,其特征在于,所述的初次混凝处理和二次混凝处理为强化混凝处理;所述的初次混凝处理和二次混凝处理中所用的混凝剂为聚合氯化铝;所述的混凝剂的投加量为20~50mg/L,以Al3+计;所述的初次混凝处理和二次混凝处理的水温分别为15~35℃;所述的初次混凝处理和二次混凝处理的沉淀时间分别优选1h。
5.如权利要求1所述的印染废水回用处理工艺,其特征在于,
所述的初次混凝处理包括如下步骤:将经匀质的印染废水二级生化出水与混凝剂混合搅拌进行反应后,沉淀即可;所述的初次混凝处理的pH控制在7~8;
所述的二次混凝处理包括下列步骤:将活性炭/臭氧氧化处理的出水、酸和混凝剂混合,搅拌反应后沉淀即可;所述的二次混凝处理的pH控制在5~6;
所述的初次混凝处理和二次混凝处理中的搅拌为机械搅拌;所述的机械搅拌为先进行速度梯度为500s-1持续时间为1min的搅拌,再进行速度梯度为40s-1持续时间为15~30min的搅拌。
6.如权利要求1所述的印染废水回用处理工艺,其特征在于,所述的活性炭/臭氧氧化处理在臭氧接触反应器中进行;所述的臭氧接触反应器为鼓泡式反应塔;所述的臭氧接触反应器内,臭氧的浓度为5~10mg/Nm3;臭氧的气量为保证臭氧发生器进气量为单位反应器容积(L)240~400L(空气)/h即可;所述的臭氧接触反应器中水力停留时间为5~20min;所述的活性炭为煤质颗粒活性炭;所述的活性炭的投加量为单位反应器容积(L)10~50g。
7.如权利要求1所述的印染废水回用处理工艺,其特征在于,所述的过滤利用砂滤器进行;所述的砂滤器中滤料填充石英砂;所述的石英砂层厚度为0.7~1.0m;所述的二次混凝处理的上清液利用重力流入砂滤器;所述的砂滤器滤速一般为8~10m/h。
8.如权利要求7所述的印染废水回用处理工艺,其特征在于,所述的砂滤器用滤液进行反冲洗;所述的砂滤器的反冲洗周期为4~8h;所述的砂滤器的反冲洗包括下述过程:先单独空气反冲1.5min,再气水同时反冲洗4min,最后水漂洗2min,其中,气反冲洗强度为10~15L/(m2s),水反冲洗强度为2~4L/(m2s)。
9.如权利要求1所述的印染废水回用处理工艺,其特征在于,所述的阳离子交换树脂为强酸HD-8或D001苯乙烯型树脂;所述的阴离子交换树脂为弱碱D315丙烯酸型或D303苯乙烯型树脂。
10.如权利要求1所述的印染废水回用处理工艺,其特征在于,所述的阳离子交换树脂和阴离子交换树脂的干重比例为0.8∶1~1∶1.2。
11.如权利要求1所述的印染废水回用处理工艺,其特征在于,所述的阳离子交换树脂和阴离子交换树脂的工作流速为每小时2~6倍床层体积;所述的阳离子交换树脂和阴离子交换树脂的工作过程通过测定出水的pH和电导率进行监测。
12.如权利要求1所述的印染废水回用处理工艺,其特征在于,所述的阳离子交换树脂和阴离子交换树脂的工作容量耗尽时,用砂滤滤液进行反洗;所述的离子交换树脂的反冲洗的强度为1~2L/(m2s);所述的离子交换树脂的反冲洗的时间为10~15min;所述的阳离子交换树脂和阴离子交换树脂的反冲洗至出水清澈、不浑浊时结束。
13.如权利要求1所述的印染废水回用处理工艺,其特征在于,所述的阳离子交换树脂和阴离子交换树脂经反冲洗后进行再生操作;所述的阳离子交换树脂的再生采用HCl水溶液;所述的HCl水溶液的质量浓度为4%~8%;所述的HCl水溶液的用量为10~20BV;所述的HCl水溶液的流速为0.5~2BV/h;所述的阴离子交换树脂的再生采用NaOH水溶液;所述的NaOH水溶液的质量浓度为2%~4%;所述的NaOH水溶液的用量为10~20BV;所述的NaOH水溶液的流速为0.5~2BV/h。
14.如权利要求1所述的印染废水回用处理工艺,其特征在于,所述的阳离子交换树脂和阴离子交换树脂再生后,用脱盐水进行反洗;所述的阳离子交换树脂和阴离子交换树脂的反冲洗强度为2~3L/(m2s);所述的反冲洗至阳离子交换树脂出水pH为6和阴离子交换树脂出水pH为8~10时结束。
15.如权利要求1所述的印染废水回用处理工艺,其特征在于,当回用水对盐分要求≤1000mg/L,阴离子树脂交换柱的出水补充15%~25%新鲜水后,用于稀释砂滤出水的盐分,百分数为质量分数。
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