CN112608197A - 一种利用生活污泥制备微生物复合有机肥的方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开一种利用生活污泥制备微生物复合有机肥的方法,包括:将80‑150份秸秆、300‑500份木屑、30‑60份豆渣、20‑30份油饼和30‑60份粪渣加入650‑800份污泥中;再加入4‑7份功能复合微生物菌种,搅拌均匀;静态发酵24‑36h;高温翻动发酵:保持60‑70℃,含水率为48%‑52%,每隔12‑24h翻动一次,共计翻动7‑10次;降温翻动发酵:保持温度35‑50℃,逐步降水,每次降2%‑4%,每隔12‑24h翻动一次,共计翻动5‑8次;将发酵后物料干燥冷却至含水率低于30%,得到粉状微生物复合有机肥。本发明通过调节生活污泥、有机废料与功能微生物菌剂的比例,控制发酵工艺中发酵方式、发酵温度和湿度及发酵时间,制得的微生物复合有机肥含有多种功能菌和微量元素,能够显著提高农作物、果蔬茶的质量和产量,调理、改善种植土壤的环境。
Description
技术领域
本发明涉及微生物肥料及污泥资源化技术领域,具体涉及一种利用生活污泥制备微生物复合有机肥的方法。
背景技术
随着城市化的不断推进,城市污水处理厂处理的城市污水量显著增加,随之而来的问题是来自污水处理厂的生活污泥的产生量也逐渐增加。城市污水处理过程中产生的污泥对于环境十分不利,因污泥中有机物含量高,易变质,其含有的大量寄生虫及病原体如不能有效、及时处理将二次污染水源、空气和土壤,对环境造成危害。因此,对污泥的处置和资源化利用是污水处理厂目前面临的难题之一。
由于污水处理厂的生活污泥中含有各种有机质和微量元素,剩余活性污泥的资源化利用技术的研究已成为当今世界各国十分关注的热点。目前,活性污泥作为肥料的应用主要存在以下几种形式:(1)直接将污泥用于花卉、草坪的种植中;(2)将污泥制备成有机肥;(3)将生活污泥与微生物科技结合,制备功能微生物复合有机肥,因为微生物有机肥相比于化学肥、精制有机肥均存在优势,因此将生活污泥制备为微生物有机肥是当前的热门技术之一。例如,中国专利CN103172415B公开一种剩余污泥资源化生产多粘类芽孢杆菌微生物肥料的方法,以污水处理过程中产生的剩余污泥为主要培养基原料,采用液态发酵的方法生产多粘类芽孢杆菌微生物肥料;该方法生产的微生物肥料只包括一种微生物菌种,污泥需要选取重金属含量不超过农用标准的生活污水处理厂的剩余活性污泥,且污泥需要经过微波加热处理,工艺复杂、成本高。中国专利申请CN102910990A公开一种利用市政生活污泥制备的复合微生物肥料,但是其制备复合微生物肥料的原料中还需要添加氮肥、磷肥和钾肥。
本发明旨在提供一种利用生活污泥制备微生物复合有机肥的方法,利用城市污水处理厂的污泥以及农业生产过程中产生的废弃物,来产生富含多种微生物活体的微生物复合有机肥。
发明内容
本发明旨在解决上述存在的至少部分技术问题以及实现本发明期望的发明目的,提出一种利用生活污泥制备微生物复合有机肥的方法,包括以下步骤:
(1)将生活污泥的含水率调节为40%-60%;
(2)按照重量计,将80-150份秸秆、300-500份木屑、30-60份豆渣、20-30份油饼和30-60加入650-800份污泥中,混合搅拌均匀;
(3)向步骤(2)的混合物料中加入4-7份功能复合微生物菌种,搅拌均匀,得到待发酵混合物料,并将待发酵混合物料的含水率调节至40%-58%;
(4)将步骤(3)混合均匀后的物料输入发酵槽并铺平,开启鼓风机补氧,保持静态发酵24-36h;
(5)高温翻动发酵阶段:静态发酵之后,检测混合物料的温度和湿度,保持温度为60-70℃,保持物料含水率为40%-52%,每隔12-24h采用轮盘式翻抛机翻动物料一次,共计翻动7-10次;
(6)降温翻动发酵阶段:保持温度为35-50℃,逐步降低发酵槽内的混合物料的含水率,每次翻推时降水2%-4%,每隔12-24h采用轮盘式翻抛机翻推物料一次,共计翻推5-8次;
(7)将发酵腐熟后的物料进行干燥冷却至含水率低于30%,得到粉状微生物复合有机肥;
(8)对干燥后的物料进行粉碎、冷却、筛分,得到微生物复合有机肥,
其中,所述功能复合微生物菌种包括枯草芽孢杆菌、地衣芽孢杆菌、解淀粉芽孢杆菌、巨大芽孢杆菌、胶冻样芽孢杆菌、侧孢芽孢杆菌、胶质芽孢杆菌、泾阳链霉菌、菌根真菌、棕色固氮菌、圆褐固氮菌、放线菌、光合菌、乳酸菌、酵母菌、凝结芽孢杆菌、米曲霉、黑曲霉、绿色木霉、哈茨木霉、淡紫拟青霉、白僵菌、绿僵菌和醋酸杆菌菌种。
进一步,按重量计,将50份谷粉、50份豆粕、100份红糖、850份油糠、850份麸皮、100份油饼、上述原菌种各1份混合搅拌均匀;在10-40℃静态发酵24-36h,静态发酵阶段控制含水率为42-47%;高温发酵:在温度50-65℃下,发酵120-144h,采用轮盘式翻抛机每隔12h翻动一次,期间控制含水率为42-47%;降温发酵:在温度20-35℃下,采用轮盘式翻抛机每隔12h翻动一次,每次翻动时逐步降低含水率至25%以内,共计发酵216-240h,得到所述功能复合微生物菌种。
进一步,所述步骤(1)中的将生活污泥的含水率调节为50%。
进一步,所述步骤(2)中的将100份秸秆、300份木屑、60份豆渣、30份油饼和30份粪渣加入750份污泥中。
进一步,所述步骤(3)所述复合微生物菌种的加入量为6份。
进一步,所述步骤(3)中的将待发酵混合物料的含水率调节至45%。
进一步,所述步骤(4)中的静态发酵的时间为24h。
进一步,所述步骤(5)中高温翻动发酵阶段的发酵温度保持为65℃,含水率保持为45%,每隔12h翻动一次,共计翻动10次。
进一步,所述步骤(6)中降温翻动发酵阶段的发酵温度保持为35℃,每隔12h翻动一次,每次翻动时降水3%,共计翻动6次。
进一步,所述轮盘式翻抛机包括翻抛装置以及设置在翻抛装置上的风扇,所述翻抛装置包括摆臂机构以及安装在摆臂机构下端的翻抛轮,所述翻抛轮包括两个轮盘,两个轮盘对称设置在摆臂的两侧且与摆臂机构转动连接。
综上所述,由于采用了上述技术方案,本发明的有益效果为:
1、本发明通过调节生活污泥、有机废料(木屑、秸秆等)与功能微生物菌剂的比例,控制发酵工艺中发酵方式、发酵温度和湿度及发酵时间,制得的微生物复合有机肥含有多种功能菌和微量元素,能够显著提高农作物、果蔬茶的质量和产量,调理、改善种植土壤的环境。
本发明制备的微生物复合有机肥修复土壤污染的机理如下:土壤污染主要可以分为无机污染物和有机污染物,无机污染物主要包括酸、碱、重金属、盐类等;有机污染物主要包括有机农药、酚类、氰化物、石油、合成洗涤剂等。微生物肥料修复土壤的基本原理是在适当的条件(水分、温度、pH值等)下,肥料中的微生物菌群与土壤中原有的有益微生物共同形成优势菌群,促进土壤生态系统中碳、氮、氧等元素的良性循环,从而修复土壤生态环境系统,使生态系统达到新的稳定的平衡。
其中,生物肥料对无机污染物的修复机理是微生物肥料进入土壤生态系统后,好氧菌、厌氧菌等微生物益生菌群,通过自身的生物反应,降低土壤的酸度,提高土壤的pH值,从而降低土壤中有害重金属的毒害;同时肥料中的微生物菌可以将重金属固定,促使土壤中活性重金属变为有机结合态,形成过滤层和隔离层,降低作物对土壤中重金属的吸收,从而避免了土壤中重金属等有害物质或其分解产物通过“土壤植物人体”,或通过“土壤水人体”间接被人体吸收,损害身体健康。
生物肥料在对土壤中农药等有机污染物修复方面的作用是降低病虫害的防治次数,降低农药的使用量,从而减少农药在作物中的残留量。一方面,微生物肥料能改变土壤耕作层微生物区系,在作物根系周围形成优势菌落,从而强烈抑制病原菌繁殖,降低病虫害发生次数;另一方面,微生物在其生命活动过程中产生多种物质,如激素类、腐植酸类以及抗生素类,这些物质能刺激作物生长健壮,增强作物自身抗病害能力。
2、本发明的培育微生物有机肥发酵工艺中采用三阶段式发酵方法,即包括静态发酵、高温动态发酵和低温动态发酵。静态发酵过程,将功能复合微生物菌种从休眠状态激活为工作状态;高温发酵阶段,微生物有机肥经高温动态发酵腐熟,杀死了大部分病原菌和虫卵,减少病虫害发生,经检测高温发酵阶段能够保证有害病原菌(例如大肠杆菌等)死亡率达到98%以上;并且原料活性污泥中含有的重金属经过高温阶段功能微生物菌群充分降解;低温发酵阶段,逐渐降低含水率,并且保持低温发酵,保证功能复合微生物菌缓慢进入休眠状态。经过三阶段式的发酵方式,可保证有机肥充分腐熟,并且最大限度繁殖了功能复合菌的存活。
3、本发明的功能复合微生物菌种通过特定的发酵过程培育,培育的功能复合微生物菌种的各类菌的活菌数达到1000亿/克。
4、本发明通过带有风扇的轮盘式翻抛机对发酵过程中的物料进行翻推,使得发酵过程中物料进行充分充氧以及迅速降温脱水,从而保证生产出的生物有机肥的品质。
本发明的附加方面和优点将在下面的描述中部分给出,部分将从下面的描述中变得明显,或通过本发明的实践了解到。
附图说明
图1为本发明提供的翻抛机俯视图。
图2为本发明提供的翻抛机侧视图。
图3为本发明提供的翻抛机主视图。
具体实施方式
下面结合实施例对本发明作进一步说明,但并不因此而限制本发明,需要说明的是,在不相冲突的前提下,以下描述的各实施例之间或各技术特征之间可以任意组合形成新的实施例。下述实施例中涉及的操作方法,如无特别说明,均为常规方法;所采用的材料、设备等除特殊限定外均可以通过购买方式获得。
本发明采用的微生物原菌种来源于市售,功能复合微生物菌种包括枯草芽孢杆菌、地衣芽孢杆菌、解淀粉芽孢杆菌、巨大芽孢杆菌、胶冻样芽孢杆菌、侧孢芽孢杆菌、胶质芽孢杆菌、泾阳链霉菌、菌根真菌、棕色固氮菌、圆褐固氮菌、放线菌、光合菌、乳酸菌、酵母菌、凝结芽孢杆菌、米曲霉、黑曲霉、绿色木霉、哈茨木霉、淡紫拟青霉、白僵菌、绿僵菌和醋酸杆菌。
功能复合微生物菌种通过以下工艺步骤制得:按重量计,将50份谷粉、50份豆粕、100份红糖、850份油糠、850份麸皮、100份油饼、上述原菌种各1份混合搅拌均匀;在10-40℃静态发酵24-36h,静态发酵阶段控制含水率为42-47%;高温发酵:在温度50-65℃下,发酵120-144h,采用轮盘式翻抛机每隔12h翻动一次,期间控制含水率为42-47%;降温发酵:在温度20-35℃下,采用轮盘式翻抛机每隔12h翻动一次,每次翻动时逐步降低含水率至25%以内,共计发酵216-240h,得到所述功能复合微生物菌种。经过本发明复合菌种培养工艺,得到的功能复合微生物菌种的各类菌的活菌数达到1000亿/克及以上。
本发明的生活污泥来自重庆市铜梁区城市污水处理厂。本发明下述物料的含水率均以重量百分比来计。
本发明采用的翻抛机为专门用于生物有机肥料的轮盘式翻抛机,其结构如图1至图3所示。图1为生物有机肥料生产用轮盘式翻抛机的俯视图,图2为该翻抛机的侧视图,图3为该翻抛机的主视图。如图1至图3所示,本发明提供的生物有机肥料生产用轮盘式翻抛机,包括机架1以及与所述机架1连接的翻抛装置,所述翻抛装置包括摆臂机构2以及安装在所述摆臂机构2下端的翻抛轮3,所述摆臂机构2与所述机架1铰接。机架1为矩形框架式结构,包括外横梁11和外纵梁12,外横梁11和外纵梁12共同构成矩形框架。矩形框架式结构内还连接有两个安装横梁13。框架式结构的机架1以及其内部的安装横梁13有利于安装翻抛装置和风扇机构。摆臂机构2安装在两个所述安装横梁13之间,即摆臂机构2与安装横梁13铰接。摆臂机构2包括固定连接的上摆臂21和下摆臂22,所述上摆臂21一端包括驱动机构安装部211,用于连接驱动机构(未示出)。所述下摆臂22配置为在驱动机构驱动下,相对所述机架上下摆动。当驱动机构驱动上摆臂21相对于机架1向下运动时,下摆臂向上抬起;当驱动机构驱动上摆臂21相对于机架1向上运动时,下摆臂向下摆动,达到竖直工作位置(如图2所示)。翻抛轮3包括两个轮盘,所述两个轮盘对称设置在所述摆臂机构2的两侧且与所述摆臂机构2转动连接。翻抛轮3包括轮盘本体31和连接在所述轮盘本体31上的翻抛齿,所述翻抛齿包括呈钝角设置的第一翻抛齿面32和第二翻抛齿面33,通过设置两个呈角度的翻抛齿面,有利于翻抛物料和推动物料移动。所述第一翻抛齿面32垂直于所述轮盘本体31设置。进一步地,所述翻抛轮3还包括加强件34,所述加强件34连接在所述第一翻抛齿面32与所述轮盘本体31之间。加强件34有利于增加翻抛齿的强度,延长翻抛轮使用寿命。所述机架1上还安装有风扇机构4,所述风扇机构4位于所述摆臂机构2的两侧并朝向所述翻抛轮3布置。进一步地,所述风扇机构4连接在所述外横梁11与所述安装横梁13之间,所述风扇机构4可相对所述机架1转动一定角度。进一步地,所述机架1上还连接有滑动机构5。所述滑动机构5包括连接杆51和设置在连接杆两端的滑动轮52。机架1上的滑动机构5安装在翻抛机行进支撑架上,以实现机架1带动翻抛装置整体移动。
实施例1
一种利用生活污泥制备微生物复合有机肥的方法,包括以下步骤:
(1)将来自污水处理厂的污泥(含水率约为80%)通过压缩机调节至含水率为小于等于50%;
(2)将100kg秸秆、300kg木屑、60kg豆渣、30kg油饼和30kg粪渣加入750kg污泥(含水率50%)中,混合搅拌均匀;
(3)将6kg功能复合微生物菌种,加入步骤(2)的物料中,搅拌均匀,得到待发酵的混合物料,并将待发酵混合物料的含水率调节至45%;
(4)将步骤(3)混合均匀后的物料输入发酵槽并铺平,开启鼓风机补氧,在20℃温度下,保持静态发酵24h;
(5)高温翻动发酵阶段:静态发酵后,检测发酵槽内混合物料的温度和湿度,保持温度为65℃,保持物料含水率为45%,每隔12h采用本发明的轮盘式翻抛机翻动物料一次,充气补氧,共计翻动10次,;
(6)降温翻动发酵阶段:保持温度为35℃,逐步降低发酵槽内的混合物料的含水率,每次翻推时降水3%,每隔12h采用轮盘式翻抛机翻推物料一次,共计翻推6次;
(7)将发酵腐熟后的物料进行干燥冷却至含水率低于30%,得到粉状微生物复合有机肥;
(8)对干燥后的物料进行粉碎、冷却、筛分,得到微生物复合有机肥。
实施例2
(1)将来自污水处理厂的污泥(含水率约为80%)通过压缩机调节至含水率为小于等于60%;
(2)将80kg秸秆、500kg木屑、30kg豆渣、20kg油饼和20kg粪渣加入650kg污泥(含水率60%)中,混合搅拌均匀;
(3)将4kg功能复合微生物菌种,加入步骤(2)的物料中,搅拌均匀,得到待发酵的混合物料,并将待发酵混合物料的含水率调节至58%;
(4)将步骤(3)混合均匀后的物料输入发酵槽并铺平,开启鼓风机补氧,在30℃温度下,保持静态发酵24h;
(5)高温翻动发酵阶段:静态发酵后,检测发酵槽内混合物料的温度和湿度,保持温度为60℃,保持物料含水率为45%,每隔6h采用本发明的轮盘式翻抛机翻动物料一次,充气补氧,共计翻动15次;
(6)降温翻动发酵阶段:保持温度为50℃,逐步降低发酵槽内的混合物料的含水率,每次翻推时降水2%,每隔24h采用轮盘式翻抛机翻推物料一次,共计翻推5次;
(7)将发酵腐熟后的物料进行干燥冷却至含水率低于30%,得到粉状微生物复合有机肥;
(8)对干燥后的物料进行粉碎、冷却、筛分,得到微生物复合有机肥。
实施例3
(1)将来自污水处理厂的污泥(含水率约为80%)通过压缩机调节至含水率为小于等于50%;
(2)将150kg秸秆、350kg木屑、30kg豆渣、20kg油饼和30kg粪渣加入800kg污泥(含水率50%)中,混合搅拌均匀;
(3)将7kg功能复合微生物菌种,加入步骤(2)的物料中,搅拌均匀,得到待发酵的混合物料,并将待发酵混合物料的含水率调节至40%;
(4)将步骤(3)混合均匀后的物料输入发酵槽并铺平,开启鼓风机补氧,在10℃温度下,保持静态发酵36h;
(5)高温翻动发酵阶段:静态发酵后,检测发酵槽内混合物料的温度和湿,保持温度为65℃,保持物料含水率为48%,每隔12h采用本发明的轮盘式翻抛机翻动物料一次,充气补氧,共计翻动10次;
(6)降温翻动发酵阶段:保持温度为35℃,逐步降低发酵槽内的混合物料的含水率,每次翻推时降水4%,每隔24h采用轮盘式翻抛机翻推物料一次,共计翻推5次;
(7)将发酵腐熟后的物料进行干燥冷却至含水率低于30%,得到粉状微生物复合有机肥;
(8)对干燥后的物料进行粉碎、冷却、筛分,得到微生物复合有机肥。
实施例4
将实施例1和实施例2生产的微生物复合有机肥应用于蔬菜的种植。
选择一块地质相同的试验地,试验地位于铜梁区旧县街道九塘村4组,将其均匀划分为8个试验区,将实施例1、实施例2的生物复合有机肥间隔种植在4个试验区中,另外4个试验区设置两组对照:一组为空白对照(不施任何肥料),一组为施用市售有机肥。对施用有机肥和本发明的生物复合有机肥的6个分区进行打窝,将肥料施到窝里推开,市售有机肥和生物复合有机肥的用量相同。把菜苗根须放在肥料上舒展开,再用软细泥土盖上压紧根须后,再用泥土把所有肥料遮盖,同时扶正菜苗。用水浇透泥土,确保生长过程中菜窝里的土壤含水分在40%-60%之间。空白的2个试验区打窝后,不施肥,直接将菜苗根须盖上泥土,并扶正菜苗,且也保持空白试验区的土壤含水分为40%-60%。
待蔬菜成熟后,统计每个试验区的产量。结果表明,使用本发明的实施例1的有机肥的蔬菜产量比空白对照组增产39%,使用本发明的实施例2的有机肥的蔬菜产量比空白对照组增产38%;相比于市售有机肥,使用本发明的实施例1的生物复合有机肥的蔬菜产量增产10.3%,使用本发明的实施例2的生物复合有机肥的蔬菜产量增产9.5%。
尽管已经示出和描述了本发明的实施例,本领域的普通技术人员可以理解:在不脱离本发明的原理和宗旨的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型,本发明的范围由权利要求及其等同物限定。
Claims (10)
1.一种利用生活污泥制备微生物复合有机肥的方法,其特征在于,包括以下步骤:
(1)将生活污泥的含水率调节为40%-60%;
(2)按照重量计,将80-150份秸秆、300-500份木屑、30-60份豆渣、20-30份油饼和30-60份粪渣加入650-800份污泥中,混合搅拌均匀;
(3)向步骤(2)的混合物料中加入4-7份功能复合微生物菌种,搅拌均匀,得到待发酵混合物料,并将待发酵混合物料的含水率调节至40%-58%;
(4)将步骤(3)混合均匀后的物料输入发酵槽并铺平,开启鼓风机补氧,在10-40℃温度下,保持静态发酵24-36h;
(5)高温翻动发酵阶段:静态发酵之后,检测混合物料的温度和湿度,保持温度为60-70℃,保持物料含水率为40%-52%,每隔12-24h采用轮盘式翻抛机翻动物料一次,共计翻动7-10次;
(6)降温翻动发酵阶段:保持温度为35-50℃,逐步降低发酵槽内的混合物料的含水率,每次翻推时降水2%-4%,每隔12-24h采用轮盘式翻抛机翻推物料一次,共计翻推5-8次;
(7)将发酵腐熟后的物料进行干燥冷却至含水率低于30%,得到粉状微生物复合有机肥;
(8)对干燥后的物料进行粉碎、冷却、筛分,得到微生物复合有机肥,
其中,所述功能复合微生物菌种包括枯草芽孢杆菌、地衣芽孢杆菌、解淀粉芽孢杆菌、巨大芽孢杆菌、胶冻样芽孢杆菌、侧孢芽孢杆菌、胶质芽孢杆菌、泾阳链霉菌、菌根真菌、棕色固氮菌、圆褐固氮菌、放线菌、光合菌、乳酸菌、酵母菌、凝结芽孢杆菌、米曲霉、黑曲霉、绿色木霉、哈茨木霉、淡紫拟青霉、白僵菌、绿僵菌和醋酸杆菌菌种。
2.如权利要求1所述的一种利用生活污泥制备微生物复合有机肥的方法,其特征在于,按重量计,将50份谷粉、50份豆粕、100份红糖、850份油糠、850份麸皮、100份油饼、上述原菌种各1份混合搅拌均匀;在10-40℃静态发酵24-36h,静态发酵阶段控制含水率为42-47%;高温发酵:在温度50-65℃下,发酵120-144h,采用轮盘式翻抛机每隔12h翻动一次,期间控制含水率为42-47%;降温发酵:在温度20-35℃下,采用轮盘式翻抛机每隔12h翻动一次,每次翻动时逐步降低含水率至25%以内,共计发酵216-240h,得到所述功能复合微生物菌种。
3.如权利要求1所述的一种利用生活污泥制备微生物复合有机肥的方法,其特征在于,所述步骤(1)中的将生活污泥的含水率调节为50%。
4.如权利要求1所述的一种利用生活污泥制备微生物复合有机肥的方法,其特征在于,所述步骤(2)中的将100份秸秆、300份木屑、60份豆渣、30份油饼和30份粪渣加入750份污泥中。
5.如权利要求4所述的一种利用生活污泥制备微生物复合有机肥的方法,其特征在于,所述步骤(3)所述功能复合微生物菌种的加入量为6份。
6.如权利要求1所述的一种利用生活污泥制备微生物复合有机肥的方法,其特征在于,所述步骤(3)中的将待发酵混合物料的含水率调节至45%。
7.如权利要求1所述的一种利用生活污泥制备微生物复合有机肥的方法,其特征在于,所述步骤(4)中的静态发酵的时间为24h。
8.如权利要求1所述的一种利用生活污泥制备微生物复合有机肥的方法,其特征在于,所述步骤(5)中高温翻动发酵阶段的发酵温度保持为65℃,含水率保持为45%,每隔12h翻动一次,共计翻动12次。
9.如权利要求1所述的一种利用生活污泥制备微生物复合有机肥的方法,其特征在于,所述步骤(6)中降温翻动发酵阶段的发酵温度保持为35℃,每隔12h翻动一次,每次翻动时降水3%,共计翻动8次。
10.如权利要求1所述的一种利用生活污泥制备微生物复合有机肥的方法,其特征在于,所述轮盘式翻抛机包括翻抛装置以及设置在翻抛装置上的风扇,所述翻抛装置包括摆臂机构以及安装在摆臂机构下端的翻抛轮,所述翻抛轮包括两个轮盘,两个轮盘对称设置在摆臂的两侧且与摆臂机构转动连接。
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