CN114472498A - 适用于石油烃污染场地的原位修复方法及系统 - Google Patents
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Abstract
本申请公开了一种适用于石油烃污染场地的原位修复方法及系统,涉及石油烃污染场地修复的技术领域。一种适用于石油烃污染场地的原位修复方法,包括:抽提地下水,使地下水的水位降至污染源区域的土壤以下;加热污染源区域的土壤,使土壤中的石油烃挥发;排出污染源区域的土壤中挥发出的石油烃气体;向污染羽区域的地下水注入修复剂。一种适用于石油烃污染场地的原位修复系统,采用上述原位修复方法。本申请能够解决石油烃污染场地难以修复、耗能较大、成本较高等问题。
Description
技术领域
本申请属于石油烃污染场地修复的技术领域,具体涉及一种适用于石油烃污染场地的原位修复方法及系统。
背景技术
石油烃污染场地是典型的污染场地类型之一。在石油开采及加工企业在长期大规模的生产过程中,石油产品的跑、冒、滴、漏使周边土壤受到严重污染。随着大气降雨的淋溶,石油逐步向下迁移,进入地下水后造成地下水污染,并沿地下水向下游扩散,形成污染羽,造成污染面积扩大,从而对居民的饮用水安全造成严重危害。
当然,石油烃污染场地的修复模式可以分为异位修复和原位修复。对于污染深度较深、污染面积较大的石油烃污染场地,异位修复开挖工程量较大,基坑降止水费用高、异味刺鼻、基坑废水收集不当容易造成二次污染,如此,异位修复无法满足石油烃污染场地的治理要求。另外,石油烃含碳链较长,粘性较大,使用原位修复中的化学氧化技术仅能断链,难以分解彻底;石油烃本体挥发性不强,浓度较高时与土壤胶黏在一起,使土壤通透性变差,采用原位修复中的鼓气或气相抽提技术难以发挥效果;对于浓度较高的污染源位置,微生物难以生存,无法采用原位修复中的微生物降解技术;原位热脱附技术虽然能通过加热使石油烃挥发,但对于地下水充沛,且地下水中污染羽面积较大的场地,使用原位热脱附技术耗能较高,造成能源浪费和成本增加。
发明内容
本申请实施例的目的是提供一种适用于石油烃污染场地的原位修复方法及系统,能够解决石油烃污染场地难以修复、耗能较大、成本较高等问题。
为了解决上述技术问题,本申请是这样实现的:
本申请实施例提供了一种适用于石油烃污染场地的原位修复方法,所述石油烃污染场地包括污染源区域和位于污染源区域下游的污染羽区域,所述原位修复方法包括:
抽提地下水,使地下水的水位降至污染源区域的土壤以下;
加热污染源区域的土壤,使土壤中的石油烃挥发;
排出污染源区域的土壤中挥发出的石油烃气体;
向污染羽区域的地下水注入修复剂。
本申请实施例还提供了一种适用于石油烃污染场地的原位修复系统,采用上述原位修复方法,所述原位修复系统包括:
加热井,所述加热井用于伸入所述污染源区域的土壤中;
加热装置,所述加热装置与所述加热井连接;
排气井,所述排气井用于伸入所述污染源区域的土壤中;
抽提井,所述抽提井用于伸入所述污染源区域的位于土壤下方的地下水中;
注入井,所述注入井用于伸入所述污染羽区域的位于土壤下方的地下水中;
修复剂供给装置,所述修复剂供给装置与所述注入井连接。
本申请实施例中,通过对污染源区域的位于土壤下方的地下水进行抽提,以使地下水的水位降低至污染源区域的土壤以下,从而使地下水脱离土壤;对污染源区域的土壤进行加热,从而可以使土壤中的石油烃受热挥发,有利于使石油烃脱离土壤;将土壤中挥发出的石油烃气体从污染源区域的土壤中排出,从而减少土壤中石油烃的含量,进而降低土壤的污染程度,以达到对污染源区域中土壤的修复效果;将修复剂注入污染羽区域的位于土壤下方的地下水中,从而可以通过修复剂对污染羽区域的地下水进行修复,以实现对污染羽的治理效果。
基于上述设置,本申请将“源治理”和“羽修复”相结合,从而能够实现对污染源区域中土壤的修复,降低污染源区域中地下水的污染程度,以及对污染羽区域中地下水的修复,从而可以对石油烃污染场地区域范围内的地下水进行综合治理,以降低石油烃对地下水的污染,保证地下水洁净。与此同时,在治理过程中,在加热土壤之前使地下水的水位下降至污染土壤以下,从而能够促使石油烃挥发,降低了原位热脱附的能耗,节约能源,降低成本;并且对污染羽区域进行针对性修复,从而降低了污染羽区域地下水的修复难度,且将修复剂直接注入污染羽区域的地下水中,从而可以达到较佳的修复效果。
附图说明
图1为本申请实施例公开的适用于石油烃污染场地的原位修复系统的示意图;
图2为本申请实施例公开的适用于石油烃污染场地的原位修复方法的流程图。
附图标记说明:
100-加热井;110-加热管;111-出烟口;
200-加热装置;210-燃烧组件;211-燃烧器;212-火焰管;220-烟气管;
300-排气井;310-排气管;320-连接管路;321-空气进口;
400-抽提井;410-抽提管;420-水泵;
500-注入井;510-注入管;
600-修复剂供给装置;
710-第一风机;720-第二风机;
A-污染源区域;B-污染羽区域;C-不透水层。
具体实施方式
下面将结合本申请实施例中的附图,对本申请实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述,显然,所描述的实施例是本申请一部分实施例,而不是全部的实施例。基于本申请中的实施例,本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例,都属于本申请保护的范围。
本申请的说明书和权利要求书中的术语“第一”、“第二”等是用于区别类似的对象,而不用于描述特定的顺序或先后次序。应该理解这样使用的数据在适当情况下可以互换,以便本申请的实施例能够以除了在这里图示或描述的那些以外的顺序实施,且“第一”、“第二”等所区分的对象通常为一类,并不限定对象的个数,例如第一对象可以是一个,也可以是多个。此外,说明书以及权利要求中“和/或”表示所连接对象的至少其中之一,字符“/”,一般表示前后关联对象是一种“或”的关系。
下面结合附图,通过具体的实施例及其应用场景对本申请实施例进行详细地说明。
参考图1和图2,本申请实施例公开了一种适用于石油烃污染场地的原位修复方法。其中,石油烃污染场地包括污染源区域A和位于污染源区域A下游的污染羽区域B。可以理解的是,污染源区域A可看作是石油产品跑、冒、滴、漏而导致土壤及地下水受到污染的区域;而石油进入地下水后造成地下水污染,地下水流向下游扩散,从而形成污染羽。
为了对污染源区域和污染羽区域进行修复、治理,本申请实施例提供了一种适用于石油烃污染场地的原位修复方法,该原位修复方法包括:
抽提地下水,使地下水的水位降至污染源区域A的土壤以下;
加热污染源区域A的土壤,使土壤中的石油烃挥发;
排出污染源区域A的土壤中挥发出的石油烃气体;
向污染羽区域B的地下水注入修复剂。
可选地,可以向污染源区域A的土壤中通入高温烟气,以通过高温烟气加热土壤。
可以理解的是,在对污染源区域A的土壤加热之前,首先可以通过抽提井400将地下水抽出,并使地下水的水位低于污染源区域A的土壤,从而使地下水与土壤分离,进而可以防止加热土壤时一部分热量被地下水吸收而导致能源浪费,同时还可以防止上游干净的地下水接触污染源。
待地下水的水位低于土壤时,可以通过加热装置200产生高温烟气,并使高温烟气通过加热井100注入至污染源区域A的土壤中,从而对土壤进行加热,土壤升温后,其内的石油烃转变为气相,从而实现土壤中石油烃的挥发,以便于石油烃脱离土壤。
土壤中挥发出的石油烃气体经由排气井300排出,以使石油烃脱离土壤,从而减少了土壤中的石油烃含量,实现了对污染源区域A的土壤的修复,进而可以缓解含有石油烃的土壤污染地下水的问题。
另外,通过注入井500向污染羽区域B的地下水中注入修复剂,以通过修复剂加强污染羽区域B内的石油烃的自然衰减能力,以实现对污染羽区域B内地下水的修复。
本申请实施例中,通过对污染源区域A的位于土壤下方的地下水进行抽提,以使地下水的水位降低至污染源区域A的土壤以下,从而使地下水脱离土壤;对污染源区域A的土壤进行加热,从而可以使土壤中的石油烃受热挥发,有利于使石油烃脱离土壤;将土壤中挥发出的石油烃气体从污染源区域A的土壤中排出,从而减少土壤中石油烃的含量,进而降低土壤的污染程度,以达到对污染源区域A中土壤的修复效果;将修复剂注入污染羽区域B的位于土壤下方的地下水中,从而可以通过修复剂对污染羽区域B的地下水进行修复,以达到对污染羽区域B的治理效果。
基于上述适用于石油烃污染场地的原位修复方法,本申请实施例还公开了一种适用于石油烃污染场地的原位修复系统,采用上述原位修复方法。如图1所示,原位修复系统包括加热井100、加热装置200、排气井300、抽提井400、注入井500和修复剂供给装置600。
其中,加热井100用于加热污染源区域A的土壤,以使土壤升温,从而使土壤中的石油烃容易挥发而脱离土壤。基于此,一些实施例中,将加热井100伸入至污染源区域A的土壤中。可选地,加热井100的底端高于地下水的水位,加热井100的顶端可以与地表齐平或者凸出土壤,具体形式可根据实际工况而选定。
加热装置200用于产生热量。一些实施例中,加热装置200与加热井100连接,从而可以将加热装置200产生的热量传输至加热井100,并经由加热井100向污染源区域A的土壤中传输,进而实现对污染源区域A的土壤的加热,以促使土壤中的石油烃挥发。
排气井300用于将土壤中挥发出来的石油烃从土壤中排出,实现石油烃与土壤的分离,从而降低土壤中石油烃的含量。一些实施例中,排气井300伸入至污染源区域A的土壤中。可选地,排气井300的底端高于地下水的水位,排气井300的顶端可以与地表齐平或者凸出土壤,具体形式可根据实际工况而选定。
抽提井400用于抽取污染源区域A内的土壤下方的地下水。一些实施例中,抽提井400伸入至污染源区域A内位于土壤下方的地下水中,以便于将地下水抽出。基于此,随着地下水经由抽提井400抽至地表以上,使污染源区域A的土壤下方的地下水逐渐减少;在抽取一段时间后,地下水的水位低于污染源区域A的土壤。如此,在加热土壤时,可以有效防止加热井100传输的热量被地下水吸收而造成能源浪费,与此同时,还可以防止上游干净地下水接触土壤中的污染源。
注入井500用于向污染羽区域B的地下水中注入修复剂,以对该区域的地下水进行修复。一些实施例中,注入井500伸入至污染羽区域B的位于土壤下方的地下水中。基于此,通过注入井500可以将修复剂注入至地下水中,从而可以实现对地下水的修复作用。
修复剂供给装置600用于提供修复剂,一些实施例中,修复剂供给装置600与注入井500连接,从而可以将修复剂传输至注入井500,并经由注入井500将修复剂注入至污染羽区域B的地下水中,进而实现对污染羽区域B的地下水的修复。可选地,修复剂可以为微生物菌剂、生物炭溶液等,当然还可以是其他具有修复功能的药剂,本申请实施例对此不作具体限定。
基于上述设置,本申请实施例通过抽提井400对污染源区域A的位于土壤下方的地下水进行抽提,以使地下水的水位降低至污染源区域A的土壤以下,从而使地下水脱离土壤;采用加热装置200产生热量,并将热量通过加热井100传输至污染源区域A的土壤中,以对土壤进行加热,从而使土壤中的石油烃受热挥发;通过排气井300将土壤中挥发出来的石油烃气体从污染源区域A的土壤中排出,从而减少土壤中石油烃的含量,进而降低土壤的污染程度,以达到对污染源区域A中土壤的修复效果。
并且,通过修复剂供给装置600向注入井500供给修复剂,并通过注入井500将修复剂输送至污染羽区域B的位于土壤下方的地下水中,从而可以通过修复剂对污染羽区域B的地下水进行修复,以实现对污染羽的治理效果。
因此,本申请实施例将“源治理”和“羽修复”相结合,从而能够实现对污染源区域A中土壤的修复,以降低污染源区域A中地下水的污染程度,以及对污染羽区域B中地下水的修复,从而可以对石油烃污染场地区域范围内的地下水进行综合治理,以降低石油烃对地下水的污染,保证地下水洁净。与此同时,在治理过程中,在加热土壤之前使地下水的水位下降至污染土壤以下,从而能够促使石油烃挥发,降低了原位热脱附的能耗,节约能源,降低成本;并且对污染羽区域B进行针对性修复,从而降低了污染羽区域B地下水的修复难度,且将修复剂直接注入污染羽区域B的地下水中,从而可以达到较佳的修复效果。
一些实施例中,加热装置200包括燃烧组件210和烟气管220,其中,燃烧组件210的出口与烟气管220的一端连接,烟气管220的另一端延伸至加热井100内,且烟气管220与加热井100之间形成有排烟空间。
基于上述设置,燃烧组件210在燃烧过程中会产生大量烟气,这些烟气温度较高,将高温的烟气通过烟气管220注入至加热井100中,从而使加热井100周围温度升高;考虑到加热井100伸入至污染源区域A的土壤中。如此,烟气中的热量可以经由加热井100传递至周围的土壤,从而实现对土壤的加热。
可选地,烟气管220可以采用碳钢材质,规格为DN80mm。
随着土壤温度的逐渐升高,土壤中含有的石油烃逐渐挥发,形成气相的石油烃,由于土壤存在空隙,使得石油烃气体可以经由土壤的空隙流动至排气井300周围,并进入排气井300,最终经由排气井300排出至土壤之外,以便于石油烃的处理或存储。
考虑到烟气的排放,使烟气管220与加热井100之间形成一定的排烟空间,以便于流入至加热井100内的烟气可以经由排烟空间排出至外界。
进一步地,加热井100包括加热管110,加热管110套设于烟气管220的外侧,且加热管110的内壁与烟气管220的外壁之间存有第一间隙,与此同时,加热管110的底端与烟气管220的底端之间存有第二间隙,该第二间隙与第一间隙连通;另外,加热管110的凸出土壤的区域设有出烟口111,该出烟口111与第一间隙连通。
可选地,加热管110的内径略大于烟气管220的外径,以保证两者在径向上存有用于流动烟气的第一间隙;另外,烟气管220的长度略短于加热管110的长度,以使两者在轴向上存有用于流动烟气的第二间隙。第一间隙、第二间隙以及出烟口111依次连通,从而形成了排烟通道,以便于烟气的排放。
另外,加热管110可以采用碳钢材质,规格为DN125mm。
基于上述设置,燃烧组件210燃烧产生的高温烟气经由烟气管220传输至加热管110的底端,并经由烟气管220底端与加热管110底端之间的第二间隙流动至烟气管220与加热管110之间的第一间隙中,此时,加热管110可以将烟气中的热量传递至土壤中,以实现对土壤的加热;而经过热传递后的低温烟气可以经由出烟口111排出到外界,至此实现了土壤的加热升温和烟气的流动过程。
为了使烟气能够顺利流动,一些实施例中,可以在出烟口111处设置第一风机710,其中,第一风机710的进风口与出烟口111连通,第一风机710的出风口与外界连通。基于此,在第一风机710的引流作用下,可以为烟气的流动提供动力,保证了烟气的顺利流出。可选地,第一风机710可以为轴流风机、离心风机等,具体形式不受限制。
为了使土壤中挥发出来的石油烃气体能够脱离土壤,一些实施例中,排气井300可以包括排气管310,使得土壤中挥发出来的石油烃气体可以渗透至排气井300中,并经由排气管310向外排出。
可选地,排气井300侧壁设有筛缝,通过筛缝可以使土壤与排气井300内部连通,以保证石油烃气体能够从土壤进入排气井300中,其中,筛缝宽2mm至3mm。另外,排气管310可以采用碳钢材质,规格为DN50mm。
为了防止石油烃气体外排而污染环境以及节约能源,一些实施例中,排气管310凸出土壤的一端通过连接管路320连接燃烧组件210,如此,可以通过连接管路320将排气管310中的石油烃气体输送至燃烧组件210中进行燃烧,从而可以有效防止石油烃气体直接外排而造成环境污染,并且还能够为燃烧组件210提供燃料,因此,可以达到节约能源和降低成本的目的。
为了使石油烃气体顺畅输送至燃烧组件210,一些实施例中,连接管路320设有第二风机720,第二风机720可以为连接管路320中的石油烃气体提供输送动力,以保证石油烃气体能够顺畅地输送至燃烧组件210中进行燃烧。可选地,第二风机720可以为轴流风机、离心风机等,具体形式不受限制。
一些实施例中,燃烧组件210可以包括相连的燃烧器211和火焰管212,其中,火焰管212与烟气管220连接,连接管路320与火焰管212连接。其中,燃烧器211用于点燃可燃气体,例如,天然气和空气分别通入至燃烧器211中,并经燃烧器211混合点燃,而后在火焰管212内充分燃烧,并产生高温烟气。而烟气管220与火焰管212连接,火焰管212内燃烧产生的高温烟气能够经过烟气管220传输至加热井100,以通过加热井100对土壤进行加热。
另外,为节约能源和环境污染,将连接管路320与火焰管212连接,从而可以将排气井300排出的石油烃气体经过连接管路320输送至火焰管212中进行燃烧,进而可以实现石油烃气体的再利用,并且有效避免了石油烃气体的排放,既节约了能源又可以防止石油烃气体排放而对环境造成污染。
为了促进石油烃气体燃烧,还可以在连接管路320侧壁设置空气进口321,该空气进口321可以与空气输入装置连接。基于此,可以在通过连接管路320输送石油烃气体时一并输送空气,并使空气与石油烃气体混合,而后输送至火焰管212进行燃烧,从而保证了石油烃气体燃烧时具有充足的氧气,保证了石油烃充分燃烧。
可选地,空气输入装置可以为鼓风机,其具有鼓风作用,从而可以将外界空气经由空气进口321鼓入连接管路320,并经由连接管路320输送至火焰管212,以促进石油烃气体燃烧。
为实现对污染羽区域B的地下水进行修复,一些实施例中,注入井500可以包括注入管510,该注入管510的另一端延伸至污染羽区域B的土壤下方的地下水中,一端凸出土壤。另外,修复剂供给装置600包括微生物菌剂储罐,该微生物菌剂储罐与注入管510的一端连接。如此,可以使微生物菌剂储罐中的微生物菌剂经过注入管510注入至污染羽区域B的地下水中,以通过微生物菌剂加强污染羽区域B的地下水中的石油烃的自然衰减能力,从而实现对地下水的修复。
可选地,注入管510可以为PVC材质,规格为DN50mm。底部封死,插入至不透水层C以上1m;另外,在注入管510的底部至稳定液位的长度范围内开设筛缝,筛缝宽2mm至3mm,用于修复剂的注入。
为了抽出污染源区域A的地下水,使地下水的水位低于土壤,一些实施例中,抽提井400可以包括抽提管410和水泵420,其中,水泵420连接于抽提管410,抽提管410凸出土壤的端部用于与水处理装置连接。
可选地,水泵420为潜水泵,其位于地下水的液位以下,抽提管410的底端与水泵420连接,抽提管410的顶端伸出抽提井400后与地表上的水处理装置连接,通过水处理装置可以存储或处理抽提到地表的水,从而可以防止水资源浪费。
另外,抽提管410可以采用碳钢材质,规格为DN150mm。
在设置抽提管410时,将抽提管410底端插至不透水层C以上1m。抽提管410底部至最大污染源区域A深度的长度范围内开设筛孔,筛孔直径为3mm至5mm,用于使地下水进入抽提管410内。
综上所述,本申请实施例采用“源治理+羽修复”的组合方式,可以解决污染源浓度高、土壤通透性差、地下水污染羽面积大等难题。
其中,在污染源区域A设置加热井100、抽提井400和排气井300,通过地下水抽提将地下水位降至污染源区域A的土壤以下,防止加热井100的热量被地下水吸收造成能源浪费,同时防止上游干净地下水接触污染源。加热装置200以天然气燃烧产生的高温烟气作为热源,将高温烟气经过加热井100输入土壤中,随着土壤温度升高,石油烃挥发,石油烃气体被排气井300吸收并排出,由于石油烃气体具有热值,因此返回加热装置200进行回收利用,可节省天然气消耗,实现节能效果。
在污染源区域A治理的同时,位于污染源区域A下游的污染羽区域B设置注入井500,注入修复剂,加强石油烃的自然衰减能力。随着污染源区域A内治理的完成,地下水位恢复,上游干净地下水再次进入该区域时,不再导致污染,下游地下水失去污染来源,随着修复剂强化自然衰减的进行,实现整个石油烃污染场地的修复。
上面结合附图对本申请的实施例进行了描述,但是本申请并不局限于上述的具体实施方式,上述的具体实施方式仅仅是示意性的,而不是限制性的,本领域的普通技术人员在本申请的启示下,在不脱离本申请宗旨和权利要求所保护的范围情况下,还可做出很多形式,均属于本申请的保护之内。
Claims (10)
1.一种适用于石油烃污染场地的原位修复方法,所述石油烃污染场地包括污染源区域(A)和位于污染源区域(A)下游的污染羽区域(B),其特征在于,所述原位修复方法包括:
抽提地下水,使地下水的水位降至所述污染源区域(A)的土壤以下;
加热所述污染源区域(A)的土壤,使土壤中的石油烃挥发;
排出所述污染源区域(A)的土壤中挥发出的石油烃气体;
向所述污染羽区域(B)的地下水注入修复剂。
2.根据权利要求1所述的原位修复方法,其特征在于,所述加热所述污染源区域(A)的土壤,包括:
向所述污染源区域(A)的土壤中通入高温烟气,以通过高温烟气加热土壤。
3.一种适用于石油烃污染场地的原位修复系统,采用权利要求1或2所述的原位修复方法,其特征在于,所述原位修复系统包括:
加热井(100),所述加热井(100)用于伸入污染源区域(A)的土壤中;
加热装置(200),所述加热装置(200)与所述加热井(100)连接;
排气井(300),所述排气井(300)用于伸入所述污染源区域(A)的土壤中;
抽提井(400),所述抽提井(400)用于伸入所述污染源区域(A)的位于土壤下方的地下水中;
注入井(500),所述注入井(500)用于伸入污染羽区域(B)的位于土壤下方的地下水中;
修复剂供给装置(600),所述修复剂供给装置(600)与所述注入井(500)连接。
4.根据权利要求3所述的原位修复系统,其特征在于,所述加热装置(200)包括燃烧组件(210)和烟气管(220),所述燃烧组件(210)的出口与所述烟气管(220)的一端连接,所述烟气管(220)的另一端延伸至所述加热井(100)内,且所述烟气管(220)与所述加热井(100)之间形成有排烟空间。
5.根据权利要求4所述的原位修复系统,其特征在于,所述加热井(100)包括加热管(110),所述加热管(110)套设于所述烟气管(220)的外侧,所述加热管(110)的内壁与所述烟气管(220)的外壁之间存有第一间隙,所述加热管(110)的底端与所述烟气管(220)的底端之间存有第二间隙,所述第二间隙与所述第一间隙连通;
所述加热管(110)凸出土壤的区域设有出烟口(111),所述出烟口(111)与所述第一间隙连通。
6.根据权利要求5所述的原位修复系统,其特征在于,所述出烟口(111)处设有第一风机(710),所述第一风机(710)的进风口与所述出烟口(111)连通,所述第一风机(710)的出风口与外界连通。
7.根据权利要求4所述的原位修复系统,其特征在于,所述排气井(300)包括排气管(310),所述排气管(310)凸出土壤的一端通过连接管路(320)连接所述燃烧组件(210);
所述连接管路(320)设有第二风机(720)。
8.根据权利要求7所述的原位修复系统,其特征在于,所述燃烧组件(210)包括相连的燃烧器(211)和火焰管(212);
所述火焰管(212)与所述烟气管(220)连接,所述连接管路(320)与所述火焰管(212)连接。
9.根据权利要求3所述的原位修复系统,其特征在于,所述注入井(500)包括注入管(510),所述注入管(510)的一端凸出土壤;
所述修复剂供给装置(600)包括微生物菌剂储罐,所述微生物菌剂储罐与所述注入管(510)的一端连接。
10.根据权利要求3所述的原位修复系统,其特征在于,所述抽提井(400)包括抽提管(410)和水泵(420),所述水泵(420)连接于所述抽提管(410),所述抽提管(410)凸出土壤的端部用于与水处理装置连接。
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