CN110565175A - 喷丝板高温水解真空氧化炉 - Google Patents
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Abstract
本发明为一种喷丝板高温水解真空氧化炉，炉膛（4）外壁铺设陶瓷加热带（7），炉膛（4）内蒸汽管道（8）采用简易喷射孔式设计，炉门（1）由气缸（30）自动锁紧。在外源蒸汽进入蒸汽加热器（14）前增设汽水分离器（24），降低喷丝板氧化生锈的可能性，在蒸汽回收处理装置中增设冷凝器（27），并串联于蒸汽喷淋洗涤塔（26）的前序，回收蒸汽先降温后处理，提高了后处理装置的工艺安全性；工件支架（2）栅格式优化设计，喷丝板立式置放，充分利用炉膛空间，提高工作效率。整机结构紧凑，工艺设计进一步优化，自动化程度高。
Description
技术领域
本发明涉及一种化纤机械中的加热炉，特别是一种利用高温蒸汽和陶瓷加热元件作为热源，对喷丝板上的熔体进行高温水解分离的真空氧化炉。
背景技术
本申请人于2018年11月8日申请了名称为“一种卧式喷丝板高温水解氧化炉” 实用新型专利，专利号为2018218363179，授权日为2019年5月28日。该实用新型专利公开了一种汽、电组合加热的卧式水解氧化炉，在传统电加热的基础上，同时引入高温蒸汽，使附着在喷丝板上的化纤原料充分水解熔化，以达到清洁元器件的目的；对电热元件以及高温蒸汽两次加热所产生的氧化气雾，分别进行喷淋洗涤后续处理，减少环境污染；炉门开合由电机独立控制，操作方便，省时省力；炉门、炉体和汽雾后处理装置采用模块化框架设计，结构紧凑。
上述实用新型专利虽具有很多的创新性，但仍有许多不足的地方需要进一步改进。一是炉门的开启和关闭虽使用电动移动，但炉门与炉体间的闭合却需人工通过螺栓进行锁紧密闭，劳动强度大；二是汽雾后处理工艺，仍需进一步优化和改进，其中高温回收蒸汽直接进入喷淋塔，用水量大，浪费严重；三是高温蒸汽直接由加热器加热后送入炉体内，炉膛内蒸汽含有大量的水，会随废料一起排入废料收集罐中，使炉膛内壁和废料收集罐中粘料严重，难以清理。
发明内容
本发明所要解决的技术难题是，克服现有技术的不足，提供一种喷丝板高温水解真空氧化炉。在保证现有汽、电组合加热水解氧化清洁技术的基础上，对整机结构和工艺路线进一步优化设计，提高自动化程度和工作效率，提高设备和喷丝板的使用寿命。
本发明的技术解决方案是，包括炉体5、炉门1和汽雾后处理装置10，炉体5上铺设有电加热元件7，炉体5的下侧设有废料收集罐12，炉门1和汽雾后处理装置10分别设于炉体5的左右两端；炉膛4内铺设有带有若干个喷汽孔的蒸汽管道8回路以及支撑工件支架2运行的工件轨道13，炉门1由电机16通过齿轮15、齿条18驱动开合，置放工件的工件支架2设于炉门1的内侧，并随炉门1一起开合；炉体5外侧设有可对热源蒸汽进行二次加热的蒸汽加热器14；所述汽雾后处理装置10包括蒸汽回收处理装置和电加热时过热燃烧所产生的废气处理装置；其特征在于：蒸汽回收处理装置由冷凝器27、蒸汽喷淋洗涤塔26和废水收集槽27构成，废气处理装置由喷淋罐22、真空泵23和蓄水罐28构成，废气处理装置与蒸汽回收处理装置共用一个废水收集槽27，喷淋罐22中的废水直接排入废水收集槽27中；废气处理装置与蒸汽回收处理装置分别通过蒸汽出口9和废气出口11与炉膛4相通，构成独立的回收处理装置。
蒸汽加热器14平行设于炉体4的下侧，蒸汽加热器14的一头通过高温蒸汽入口6与炉膛4内的蒸汽管道8回路相通， 另一头连接有汽水分离器24，汽水分离器24的入口与提供饱和蒸汽的气源相通；来自于气源的饱和蒸汽，首先经汽水分离器24进行汽水分离24，再经蒸汽加热器14进行二次加热，然后过热的高温蒸汽通过高温蒸汽入口6、蒸汽管道8以及蒸汽管道8回路上的若干个喷汽孔喷入炉膛4内，对被加热工件3进行水解氧化。
所述电加热元件7为陶瓷加热带，设于炉膛的外侧；炉体4为双层保温炉体，陶瓷加热带7置于炉膛外侧的保温层中。
所述的蒸汽回收处理装置，其增设的冷凝器27串联于蒸汽喷淋洗涤塔26的前序，通过管道与蒸汽喷淋洗涤塔26相通；当蒸汽加热时，来自于炉膛4内的回收蒸汽，从蒸汽出口9首先接入冷凝器27中进行快速降温处理，然后再送入蒸汽喷淋洗涤塔26进行洗涤分离处理，其喷淋废水直接送入废水收集槽27；冷凝器27中的冷凝水也直接排入废水收集槽27中。
所述的废气处理装置，当电加热时，真空泵23同时启动，此时炉膛内处于真空状态；电加热燃烧所产生的聚合物烟雾，在炉膛负压的作用下，从废气出口11进入喷淋罐22进行洗涤分离处理，喷淋罐22中的喷淋废水直接排入废水收集槽27中进行集中处理，喷淋罐22与真空泵23之间还设有蓄水罐28。
废气处理装置与蒸汽回收处理装置分别独立工作，先后运行；当电加热时，废气处理装置起动，蒸汽回收处理装置关闭；当蒸汽加热时，蒸汽回收处理装置起动，废气处理装置关闭。
炉门一侧炉体上设有气缸30，炉门通过气缸30压紧在炉体上，对炉膛4进行压紧封闭。
工件支架2在炉门1的内侧呈双层设置，每层工件支架2设计为栅格状，被加热工件3立式置放于工件支架2的栅格内。
本发明的加热工艺，可根据需要采用先蒸汽后电、或先电后蒸汽的工艺顺序进行加热：
当蒸汽加热时，外源送入的150℃饱和蒸汽，首先经汽水分离器24进行汽水分离，分离出其中的部分水分后成为干燥蒸汽，再经蒸汽加热器14进行二次加热到300℃左右的过热蒸汽，然后经蒸汽进口6再送入到炉膛4内的蒸汽管道8的管道回路中，蒸汽管道8上匀布有若干个蒸汽喷射小孔，高温蒸汽经喷射小孔喷射入炉膛4内，并对喷丝板等被加热工件3进行高温蒸汽喷射加热，从而使附着在喷丝板上的大约80%左右的聚合物，在高温状态下水解熔化，其聚合物废料流入到炉体5下侧的废料收集罐12中，收集后集中处理，从而达到水解氧化清洁的目的。为使炉膛4内高温蒸汽压力保持平衡稳定，此时，汽雾后处理装置中的蒸汽回收处理装置同时启动，炉膛4内带有小分子链的聚合物混合蒸汽，经蒸汽出口9首先进入冷凝器27降温冷凝处理，再送入蒸汽喷淋洗涤塔26中进行再次喷淋洗涤降温处理，将有害气体进行吸收。其洗涤后的废水直接排放到废水收集槽25中集中处理，达标后排放；
当电加热时，通过外接电源，使缠绕在炉膛4外壁上的陶瓷加热带7对炉膛4内进行高温电辐射加热，继续将炉膛4温度加热至300～400℃，同时开启真空泵23，炉膛4内处于真空状态，少量未熔解的高聚物真空裂解，燃烧溶化后的废料直接流入废料收集罐12中；当炉膛4温度持续升温到400～450℃左右时，通入新鲜空气，使得剩余的聚合物充分氧化燃烧；此时汽雾后处理装置中的废气处理装置启动，炉膛4在负压作用下，聚合物燃烧时所产生的废气，经废气出口11被吸入到喷淋罐22中进行喷淋、洗涤、降温处理，处理后的废水直接排入废水收集槽25中，或经蓄水罐28溢流沉淀净化后，再排入废水收集槽25中。
本发明与现有技术相对比所具备的优点是：结构和工艺更加合理优化，技术性能好。一是在蒸汽加热器前，增加了汽水分离器，使来自于气源的饱和蒸汽首先进行汽水分离工艺，使进入蒸汽加热器和炉膛的高温蒸气降低含水量，有效保护了蒸汽加热器、炉膛以及被加热元件不易氧化生锈，提高了蒸汽加热器、炉体和喷丝板的使用寿命；二是在蒸汽回收处理装置中增加了冷凝器，使炉膛内的高温回收蒸汽，首先在冷凝器中进行快速降温，然后再送入蒸汽喷淋洗涤塔进行洗涤分离处理，提高了后处理装置的安全性能；三是炉门开合电机独立控制，且关闭后由气缸进行自动锁紧，炉膛密封效果好，操作方便，省时省力；四是被加热的喷丝板工件，立式置放在工件支架上，保证每个喷丝板在充分受热均匀的前提下，更大地提高工作效率。
附图说明
图1为本发明的结构示意图；
图2为图1的俯视图；
图3为图1中汽雾后处理装置10的展开图；
图4为图1的左视图；
图5为本发明的工艺流程图。
图中标号：1-炉门，2-工件支架，3-被加热工件，4-炉膛，5-炉体，6-高温蒸汽入口，7-电加热元件（陶瓷加热带），8-蒸汽管道，9-蒸汽出口，10-汽雾后处理装置，11-废气出口，12-废料收集罐，13-工件轨道，14-蒸汽加热器，15-齿轮，16-电机，17-工件架滚轮，18-齿条，19-炉门滚轮，20-炉门轨道，21-炉门支架，22-喷淋罐，23-真空泵，24-汽水分离器， 25-废水收集槽，26-蒸汽喷淋洗涤塔，27-冷凝器， 28-蓄水罐，29-机架， 30-气缸。
具体实施方式
下面结合附图，对本发明作进一步的详细描述：
本发明公开了一种喷丝板高温水解真空氧化炉，是在现有实用新型专利 “一种卧式喷丝板高温水解氧化炉”（专利号2018218363179）的基础上，进行进一步的优化设计和改进。
本发明主要应用于对化纤喷丝机械中喷丝板等部件进行高温加热的加热炉，特别是一种利用高温蒸汽对喷丝板上的熔体进行高温真空水解分离的卧式氧化炉。通过汽、电双重复式加热工艺，使附着在喷丝板上的化纤喷丝聚合物原料，得到充分的水解熔化，从而达到氧化清洁的目的。本发明所指的被加热工件，主要是指喷丝设备中的喷丝板。
本发明由炉体5、炉门1和汽雾后处理装置10三部分组成。
炉体5上铺设有电加热元件7，炉体5的下侧设有废料收集罐12，炉门1和汽雾后处理装置10分别设于炉体5的左右两端；炉膛4内铺设有带有若干个喷汽孔的蒸汽管道8回路以及支撑工件支架2运行的工件轨道13，炉门1由炉门电动开合装置进行驱动开合，置放工件的工件支架2设于炉门1的内侧，并随炉门1一起开合。
炉体5外侧设有可对热源蒸汽进行二次加热的蒸汽加热器14。该蒸汽加热器14平行设于炉体4的下侧，蒸汽加热器14的一头通过高温蒸汽入口6与炉膛4内的蒸汽管道8回路相通， 另一头连接有汽水分离器24，汽水分离器24的入口与提供饱和蒸汽的气源相通；来自于气源的饱和蒸汽，首先经汽水分离器24进行汽水分离24，再经蒸汽加热器14进行二次加热，然后过热的高温蒸汽通过高温蒸汽入口6、蒸汽管道8以及蒸汽管道8回路上的若干个喷汽孔喷入炉膛4内，对被加热工件3进行水解氧化。
所述的电加热元件7为陶瓷加热带，紧贴于炉膛的外侧；炉体4为双层保温炉体，陶瓷加热带7置于炉膛外侧的保温层中。
所述的汽雾后处理装置10，也分设有汽、电两条后处理装置，即蒸汽回收处理装置和电加热时过热燃烧所产生的废气处理装置。其中蒸汽回收处理装置，由冷凝器27、蒸汽喷淋洗涤塔26和废水收集槽27构成，废气处理装置由喷淋罐22、真空泵23和蓄水罐28构成，废气处理装置与蒸汽回收处理装置共用一个废水收集槽27，喷淋罐22中的废水直接排入废水收集槽27中。废气处理装置与蒸汽回收处理装置分别通过蒸汽出口9和废气出口11与炉膛4相通，构成独立的回收处理装置。
所述的蒸汽回收处理装置，其增设的冷凝器27串联于蒸汽喷淋洗涤塔26的前序，通过管道与蒸汽喷淋洗涤塔26相通；当蒸汽加热时，来自于炉膛4内的回收蒸汽，从蒸汽出口9首先接入冷凝器27中进行快速降温处理，然后再送入蒸汽喷淋洗涤塔26进行洗涤分离处理，其喷淋废水直接送入废水收集槽27；冷凝器27中的冷凝水也直接排入废水收集槽27中。
所述的废气处理装置，当电加热时，真空泵23同时启动，此时炉膛内处于真空状态；电加热燃烧所产生的聚合物烟雾，在炉膛负压的作用下，从废气出口11进入喷淋罐22进行洗涤分离处理，喷淋罐22中的喷淋废水直接排入废水收集槽27中进行集中处理，喷淋罐22与真空泵23之间还设有蓄水罐28。
所述炉门电动开合装置，包括电机16、齿轮15、齿条18、炉门轨道20、炉门滚轮19、炉门支架21以及工件支架2、工件架滚轮17、工件轨道13，炉门轨道20固定在整机机架29上。炉门1的外侧通过炉门支架21与齿条18相连，齿条18上设有炉门滚轮19，炉门滚轮19支撑在炉门轨道20上滚动移动。电机16通过齿轮15、齿条18带动炉门支架21，推动炉门1水平移动，实现炉门1的打开或关闭动作。工件支架2固定在炉门1的内侧，炉膛4的底侧设有工件轨道13，工件支架2通过工件架滚轮17在工件轨道13上运动，使工件支架2运载被加热的喷丝板工件能够在炉膛4内平稳移动。
炉门1一侧炉体5的端壁上设有气缸30，当炉门1关闭时，由气缸30自动压紧在炉体上，以对炉膛4进行气动压紧封闭。
工件支架2在炉门1的内侧呈双层设置，每层工件支架2设计为栅格状，被加热工件3立式置放工件支架2的栅格内，大大提高了被加热工件的数量，提高了工作效率。
本发明的加热工艺，可根据需要采用先蒸汽后电、或先电后蒸汽的工艺顺序进行加热：
当蒸汽加热时，外源送入的150℃饱和蒸汽，首先经汽水分离器24进行汽水分离，分离出其中的部分水分后成为干燥蒸汽，再经蒸汽加热器14进行二次加热到300℃左右的过热蒸汽，然后经蒸汽进口6再送入到炉膛4内的蒸汽管道8的管道回路中，蒸汽管道8上匀布有若干个蒸汽喷射小孔，高温蒸汽经喷射小孔喷射入炉膛4内，并对喷丝板等被加热工件3进行高温蒸汽喷射加热，从而使附着在喷丝板上的大约80%左右的聚合物，在高温状态下水解熔化，其聚合物废料流入到炉体5下侧的废料收集罐12中，收集后集中处理，从而达到水解氧化清洁的目的。为使炉膛4内高温蒸汽压力保持平衡稳定，此时，汽雾后处理装置中的蒸汽回收处理装置同时启动，炉膛4内带有小分子链的聚合物混合蒸汽，经蒸汽出口9首先进入冷凝器27降温冷凝处理，再送入蒸汽喷淋洗涤塔26中进行再次喷淋洗涤降温处理，将有害气体进行吸收。其洗涤后的废水直接排放到废水收集槽25中集中处理，达标后排放；
当电加热时，通过外接电源，使缠绕在炉膛4外壁上的陶瓷加热带7对炉膛4内进行高温电辐射加热，继续将炉膛4温度加热至300～400℃，同时开启真空泵23，炉膛4内处于真空状态，少量未熔解的高聚物真空裂解，燃烧溶化后的废料直接流入废料收集罐12中；当炉膛4温度持续升温到450℃左右时，通入新鲜空气，使得剩余的聚合物充分氧化燃烧；此时汽雾后处理装置中的废气处理装置启动，炉膛4在负压作用下，聚合物燃烧时所产生的废气，经废气出口11被吸入到喷淋罐22中进行喷淋、洗涤、降温处理，处理后的废水直接排入废水收集槽25中，或经蓄水罐28溢流沉淀净化后，再排入废水收集槽25中。
所述汽雾后处理装置10中的蒸汽回收处理装置和废气处理装置，必须先后独立运行，不可同时并行。当蒸汽回收处理装置启动时，必须关闭真空泵23，使废气处理装置处于停止状态；当废气处理装置启动时，必须关闭蒸汽入口9的阀门，使蒸汽回收处理装置处于关闭状态。
冷凝器27、蒸汽喷淋洗涤塔26和喷淋罐22分别外接循环冷却水。
本发明优化了现有技术的结构和工艺设计。首先将炉体5的电加热元件由电热丝改为陶瓷加热带7，并设于炉膛的外侧，在保证热效率的前提下，提高了炉膛4的空间；第二次是在炉门1处增设了气缸30锁紧机构，使炉门1实现气动式自动锁紧；第三是在外源饱和蒸汽接入时，增设汽水分离器24，首先对外源蒸汽中的水分进行汽水分离，再进行高温过热加热，使送入炉膛4的蒸汽含水量大大降低，降低了炉膛和喷丝板等金属设备易氧化生锈的可能性，提高了设备和喷丝板的使用寿命；第四是在蒸汽回收处理装置中增设冷凝器27，并设于蒸汽喷淋洗涤塔26的前序，在充分降低蒸汽温度的前提下，再进行后续的蒸汽后处理，提高了工艺的安全性；第五是对工件支架2进一步优化设计，采用工件双层置放设计的方法，将每层工件支架设计为栅格状，被加热工件3立式置放工件支架2的栅格内，大大增加了被加热工件3的数量，提高了工件效率。
Claims (9)
1.喷丝板高温水解真空氧化炉，包括炉体（5）、炉门（1）和汽雾后处理装置（10），炉体（5）上铺设有电加热元件（7），炉体（5）的下侧设有废料收集罐（12），炉门（1）和汽雾后处理装置（10）分别设于炉体（5）的左右两端；炉膛（4）内铺设有带有若干个喷汽孔的蒸汽管道（8）回路以及支撑工件支架（2）运行的工件轨道（13），炉门（1）由电机（16）通过齿轮（15）、齿条（18）驱动开合，置放工件的工件支架（2）设于炉门（1）的内侧，并随炉门（1）一起开合；炉体（5）外侧设有可对热源蒸汽进行二次加热的蒸汽加热器（14）；所述汽雾后处理装置（10）包括蒸汽回收处理装置和电加热时过热燃烧所产生的废气处理装置；其特征在于：蒸汽回收处理装置由冷凝器（27）、蒸汽喷淋洗涤塔（26）和废水收集槽（27）构成，废气处理装置由喷淋罐（22）、真空泵（23）和蓄水罐（28）构成，废气处理装置与蒸汽回收处理装置共用一个废水收集槽（27），喷淋罐（22）中的废水直接排入废水收集槽（27）中；废气处理装置与蒸汽回收处理装置分别通过蒸汽出口（9）和废气出口（11）与炉膛（4）相通，构成独立的回收处理装置。
2.如权利要求1所述的喷丝板高温水解真空氧化炉，其特征在于：蒸汽加热器（14）平行设于炉体（4）的下侧，蒸汽加热器（14）的一头通过高温蒸汽入口（6）与炉膛（4）内的蒸汽管道（8）回路相通， 另一头连接有汽水分离器（24），汽水分离器（24）的入口与提供饱和蒸汽的气源相通；来自于气源的饱和蒸汽，首先经汽水分离器（24）进行汽水分离（24），再经蒸汽加热器（14）进行二次加热，然后过热的高温蒸汽通过高温蒸汽入口（6）、蒸汽管道（8）以及蒸汽管道（8）回路上的若干个喷汽孔喷入炉膛（4）内，对被加热工件（3）进行水解氧化。
3.如权利要求1或2所述的喷丝板高温水解真空氧化炉，其特征在于：所述电加热元件（7）为陶瓷加热带，设于炉膛的外侧；炉体（4）为双层保温炉体，陶瓷加热带（7）置于炉膛外侧的保温层中。
4.如权利要求1或2所述的喷丝板高温水解真空氧化炉，其特征在于：所述的蒸汽回收处理装置，其增设的冷凝器（27）串联于蒸汽喷淋洗涤塔（26）的前序，通过管道与蒸汽喷淋洗涤塔（26）相通；当蒸汽加热时，来自于炉膛（4）内的回收蒸汽，从蒸汽出口（9）首先接入冷凝器（27）中进行快速降温处理，然后再送入蒸汽喷淋洗涤塔（26）进行洗涤分离处理，其喷淋废水直接送入废水收集槽（27）；冷凝器（27）中的冷凝水也直接排入废水收集槽（27）中。
5.如权利要求1或2所述的喷丝板高温水解真空氧化炉，其特征在于：所述的废气处理装置，当电加热时，真空泵（23）同时启动，此时炉膛内处于真空状态；电加热燃烧所产生的聚合物烟雾，在炉膛负压的作用下，从废气出口（11）进入喷淋罐（22）进行洗涤分离处理，喷淋罐（22）中的喷淋废水直接排入废水收集槽（27）中进行集中处理，喷淋罐（22）与真空泵（23）之间还设有蓄水罐（28）。
6.如权利要求1或2所述的喷丝板高温水解真空氧化炉，其特征在于：废气处理装置与蒸汽回收处理装置分别独立工作，先后运行；当电加热时，废气处理装置起动，蒸汽回收处理装置关闭；当蒸汽加热时，蒸汽回收处理装置起动，废气处理装置关闭。
7.如权利要求1或2所述的喷丝板高温水解真空氧化炉，其特征在于：炉门一侧炉体上设有气缸（30），炉门通过气缸（30）压紧在炉体上，对炉膛（4）进行压紧封闭。
8.如权利要求1或2所述的喷丝板高温水解真空氧化炉，其特征在于：工件支架（2）在炉门（1）的内侧呈双层设置，每层工件支架（2）设计为栅格状，被加热工件（3）立式置放于工件支架（2）的栅格内。
9.如权利要求1所述的喷丝板高温水解真空氧化炉，其特征在于：本发明的加热工艺，可根据需要采用先蒸汽后电、或先电后蒸汽的工艺顺序进行加热：
当蒸汽加热时，外源送入的150℃饱和蒸汽，首先经汽水分离器（24）进行汽水分离，分离出其中的部分水分后成为干燥蒸汽，再经蒸汽加热器（14）进行二次加热到300℃左右的过热蒸汽，然后经蒸汽进口（6）再送入到炉膛（4）内的蒸汽管道（8）的管道回路中，蒸汽管道（8）上匀布有若干个蒸汽喷射小孔，高温蒸汽经喷射小孔喷射入炉膛（4）内，并对喷丝板等被加热工件（3）进行高温蒸汽喷射加热，从而使附着在喷丝板上的大约80%左右的聚合物，在高温状态下水解熔化，其聚合物废料流入到炉体（5）下侧的废料收集罐（12）中，收集后集中处理，从而达到水解氧化清洁的目的；为使炉膛（4）内高温蒸汽压力保持平衡稳定，此时，汽雾后处理装置中的蒸汽回收处理装置同时启动，炉膛（4）内带有小分子链的聚合物混合蒸汽，经蒸汽出口（9）首先进入冷凝器（27）降温冷凝处理，再送入蒸汽喷淋洗涤塔（26）中进行再次喷淋洗涤降温处理，将有害气体进行吸收，其洗涤后的废水直接排放到废水收集槽（25）中集中处理，达标后排放；
当电加热时，通过外接电源，使缠绕在炉膛（4）外壁上的陶瓷加热带（7）对炉膛（4）内进行高温电辐射加热，继续将炉膛（4）内温度加热至300～400℃，同时开启真空泵（23），炉膛（4）内处于真空状态，少量未熔解的高聚物真空裂解，燃烧溶化后的废料直接流入废料收集罐（12）中；当炉膛（4）内温度持续升温到400℃～450℃时，通入新鲜空气，使得剩余的聚合物充分氧化燃烧；汽雾后处理装置中的废气处理装置同时启动，炉膛（4）在负压作用下，聚合物燃烧时所产生的废气，经废气出口（11）被吸入到喷淋罐（22）中进行喷淋、洗涤、降温处理，处理后的废水直接排入废水收集槽（25）中，或经蓄水罐（28）溢流沉淀净化后，再排入废水收集槽（25）中。
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