CN114634233B - 一种带中心扰流柱的折板絮凝池及其结构优化方法 - Google Patents

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Abstract

一种带中心扰流柱的折板絮凝池及其结构优化方法，涉及絮凝技术领域。本发明是为了解决目前的折板絮凝池还存在有效涡旋造涡强度不足、波谷缓流区域大导致的池体容积利用率低的问题。一种带中心扰流柱的折板絮凝池包括：主体、折板、中心扰流柱、入水口、出水口；出入水口对称设置在主体的两个侧面上，入水口和出水口均垂直与其各自所在面；主体内部设置若干廊道；廊道与水流方向平行设置；每条廊道为每两个折板之间的空间；廊道包含n个异波折板单元；折板为波峰对波峰相对布设；异波折板单元为折板波峰对波峰相对布设构成的矩形空间；中心扰流柱设置在每个异波折板的中心；中心扰流柱中心轴线与相连两个折板的波峰共面。本发明用于完成絮凝过程。

Description

一种带中心扰流柱的折板絮凝池及其结构优化方法
技术领域
本发明涉及絮凝技术领域，特别涉及一种带中心扰流柱的折板絮凝池及其结构优化方法。
背景技术
絮凝是指使水或液体中悬浮微粒集聚变大，或形成絮团，从而加快粒子的聚沉，达到固-液分离的目的，这一现象或操作称作絮凝。絮凝工艺的处理效果对于后续沉淀池负荷、最终出水水质及水处理成本都会产生重大影响。絮凝池是指完成絮凝过程的净水池，为创造合适的水力条件使具有絮凝性能的颗粒在相互接触中聚集，以形成较大的絮凝体(絮粒)，在净水处理中占有重要的地位。随着近年来国民经济各部门对于用水水质的要求不断提高，以及水处理新政的施行，对传统絮凝工艺进行优化升级势在必行。
现有折板絮凝池大多是基于传统絮凝理论，以设计手册为参考依据来设计建造的，但是，随着水体富营养化的加剧和工业生产废水种类的增加，目前的待处理水质较之以前有了较大变化；对于工业水处理过程而言，还存在待处理水量随工业生产技术水平和生产规模而改变的情况，因此现有的折板絮凝池已经无法适应目前的水质状况，主要体现在以下几个方面：第一，目前絮凝池的折板在水体中制造出的往往是大涡，絮凝强度不够，尤其是在水量降低或是水中有机物增加致使水体粘性增强后，涡旋迅速衰减，不能为脱稳的胶体颗粒的接触碰撞提供必要的流体动力学条件，影响絮凝效果；第二，折板波谷处的湍动强度不够，尤其是在低负荷运行时，往往存在较大区域的缓流区，该区域内的颗粒碰撞几率极低，大大降低了池体的容积利用率，为弥补这些不足，往往需要增加絮凝时间，增大池体容积，这无疑增大了一次投资和运行成本。因此目前的絮凝池还存在有效涡旋造涡强度不足、波谷缓流区域大导致的池体容积利用效率低的问题。
发明内容
本发明目的是为了解决目前的折板絮凝池还存在有效涡旋造涡强度不足、波谷缓流区域大导致的池体容积利用率低的问题，而提出了一种带中心扰流柱的折板絮凝池及其结构优化方法。
一种带中心扰流柱的折板絮凝池包括：絮凝池主体、折板、中心扰流柱、入水口、出水口；
所述入水口和出水口对称设置在絮凝池主体的两个侧面上，所述入水口和出水口均垂直于其各自所在侧面；所述絮凝池主体内部设置若干廊道；所述廊道与水流方向的面平行设置；每条廊道为每两个折板之间的空间；所述廊道包含n个异波折板单元；所述折板为波峰对波峰相对布设；所述异波折板单元为折板波峰对波峰相对布设构成的矩形空间；所述中心扰流柱设置在每个异波折板的中心；所述中心扰流柱的中心轴线与相连两个折板的波峰共面。
一种带中心扰流柱的折板絮凝池结构优化方法，包括以下步骤：
步骤一、根据权利要求1所述的一种带中心扰流柱的折板絮凝池的结构建立全尺寸折板絮凝池模型；
步骤二、对步骤一建立的全尺寸折板絮凝池模型进行网格划分获得网格划分后的折板絮凝池模型；
步骤三、将步骤二获得的网格划分后的折板絮凝池模型输入到Fluent求解器中进行数值模拟计算获得折板絮凝池纵向界面的速度分布云图和湍动能分布云图；
步骤四、改变中心扰流柱的边长和角度建立多组折板絮凝池模型，重复执行步骤一到步骤三，获得多组折板絮凝池纵向界面的速度分布云图和湍动能分布云图，然后根据云图判定标准确定最佳折板絮凝池纵向界面的速度分布云图和湍动能分布云图，从而确定中心扰流柱的最佳长度和角度；
所述云图判定标准包括：速度分布云图判定标准和湍动能分布云图判定标准；
所述速度分布云图判定标准为：扰流柱后产生边界层分离现象，且扰流柱处获得的分离流速最大，在折板2的波谷区形成对向涡旋；
所述湍动能分布云图判定标准为：在折板2的波峰处产生湍动区域，且湍动能值高于6.0×10-3m2/s2，絮凝池主体(1)内的能量水平均与的区域占比不低于60％。
本发明的有益效果为：
(1)本发明在基础折板单元中，增设中心扰流柱，优化后的折板结构充分利用边界层分离效应，水体流速以及能量分布更趋均匀合理，微涡旋比例大幅增加，边壁湍流耗能明显，更有利于絮凝反应的进行，提高了池体容积利用率。
(2)本发明利用CFD技术对折板絮凝池结构特征参数进行了数值模拟，借助ANSYSFluent及后处理软件直观地展现絮凝反应器内复杂的流场湍动特征以及在不同水力条件下絮凝效果所受的影响，利用CFD技术操作便捷、可重复优化的特点，简化了流程，为本发明的折板絮凝池的设计和应用提供数据支撑。
附图说明
图1为带中心扰流柱的折板絮凝池结构正视图；
图2为带中心扰流柱的折板絮凝池结构立体图；
图3为本发明整体流程示意图；
图4为本发明折板絮凝池纵向界面的速度分布云图；
其中，(a)为无中心扰流柱的折板絮凝池纵向界面的速度分布云图，(b)为带扰流柱的折板絮凝池纵向界面的速度分布云图；
图5为折板絮凝池纵向界面的湍动能分布云图；
其中，(a)为无中心扰流柱的折板絮凝池纵向界面的湍动能分布云图，(b)为带扰流柱的折板絮凝池纵向界面的湍动能分布云图；
图6为实施例中扰流柱迎水面不同夹角絮凝池出水沉后浊度对比图。
具体实施方式
具体实施方式一：如图1-2，本实施方式一种带中心扰流柱的折板絮凝池包括：絮凝池主体1、折板2、中心扰流柱3、入水口4、出水口5；
所述入水口4和出水口5对称设置在絮凝池主体1的两个侧面上，入水方向和出水方向均垂直于廊道6；所述入水口4和出水口5均垂直于其所在侧面；所述絮凝池主体1内部设置若干廊道6；所述廊道6与水流方向的面平行设置；所述廊道6为两个折板2之间的空间；所述廊道6包含n个异波折板单元7；水流沿所述廊道6在所述絮凝池主体1的内部上、下折返；所述折板2波峰对波峰相对布设；所述异波折板单元7为折板2波峰对波峰相对布设构成的矩形空间；所述中心扰流柱3设置在每个异波折板7的中心；所述中心扰流柱3的中心轴线与相连两个折板2的波峰共面。
所述异波折板单元7的个数n为3～4个；所述絮凝池主体1的宽度为1m，深度为4.5m；所述折板2的两个折弯之间长度(相邻波峰与波谷之间的长度)为0.5m，折板2的波峰夹角90°，波峰间距0.3m，中心扰流柱3的迎水面夹角设为90°，中心扰流柱3的断面边长为0.75m；
本实施方式中，折板的波峰间距按过峰流速0.25m/s～0.35m/s设计；
具体实施方式二：如图3，一种带中心扰流柱的折板絮凝池结构优化方法，包括以下步骤：
步骤一、根据具体实施方式一所述的折板絮凝池结构确定折板絮凝池池体的基本尺寸参数，利用DesignModeler软件建立全尺寸折板絮凝池模型，输出*.stp文件；
所述折板絮凝池的基本尺寸参数包括：折板絮凝池整体宽度、深度，折板的长度、夹角以及波峰间距；
步骤二、利用Gambit或Workbench的Mesh模块对步骤一建立的全尺寸折板絮凝池模型进行网格划分获得网格划分后的折板絮凝池模型；
所述网格划分尺寸为0.01m，
Figure BDA0003576533960000041
网格数目一般在6.1万至8.3万之间；
步骤三、将步骤二获得的网格划分后的折板絮凝池模型输入到Fluent求解器中进行数值模拟计算获得折板絮凝池纵向界面的速度分布云图和湍动能分布云图，包括以下步骤：
步骤三一、检查步骤二划分的网格质量和划分网格后的折板絮凝池模型比例，若网格质量和比例均检查合格则执行步骤三二，若有任一项不合格，则返回步骤一重新建立模型；
网格质量的合格标准为：最小网格体积大于0且所有网格的歪斜度EquiAnggleSkew介于0～0.4之间；
网格比例的合格标准为：网格划分后的折板絮凝池模型与具体实施方式一中的实际折板絮凝池尺寸一致；
步骤三二、设置Fluent求解器的参数，并对流场初始化：
所述Fluent求解器的参数包括：控制参数及操作条件、湍流模型、物性参数和边界条件；
所述控制参数及操作条件包括：迭代方式为Steady(定常模式)，求解模式为Pressure-Based(基于压力的隐式求解)，打开重力控制面板，重力加速度方向为系统自定义坐标系Y轴的负方向；
所述湍流模型为Standard k-ε模型(标准k-ε模型)；
所述物性参数设置为如下形式：
在Fluent的流体材料数据库中选择主相water-liquid(液态水)的密度、粘度和表面张力以及次相air(空气)的温度，并打开Multiphase Model(多相流模型)选择Volume ofFluid。
所述边界条件包括以下设置：入水口边界条件设置为velocity-inlet(速度入口模式)，流速为0.30m/s；出水口边界条件设置为outflow(自由流出模式)，流量权重设置为1；絮凝池边壁、折板边界条件设置为无滑移、无渗透条件的wall(标准固壁边界模式)；自由液面边界条件设置为symmetry(对称边界模式)；入水口湍流定义方式选取湍动强度I和水力直径DH；
湍动强度I和水力直径DH通过以下方式获取：
I＝0.16(Re)-0.125
Figure BDA0003576533960000051
其中I为湍动强度，以％形式表示，DH为水力直径，单位是m，A为过水断面面积，单位为m2，χ为湿周，单位为m，Re是雷诺数；
所述流场初始化进行如下设置：压力速度耦合方式选择SIMPLE算法，压力插值算法选择PRESTO(预压交错选项)方案，动量、湍动能及湍动能耗散率空间离散化精度均选择二阶迎风模式，初始化方法选择Standard Initialization(标准初始化模式)，计算区间设置为全局模式。
步骤三三、将检查合格的网格划分后的折板絮凝池模型输入到设置好参数的Fluent求解器中进行数值模拟迭代计算，当计算得到的残差值小于预设残差收敛精度时，迭代停止视为计算完成，之后保存工程文件，得到*.cas和*.dat结果文件，获得数值模拟结果；
所述数值模拟迭代计算中的定变量残差收敛精度为10-5；
步骤三一到步骤三三的ANSYS Fluent具体操作过程为：
File/Read/Mesh；/导入*.msh网格文件
Setting Up Domain/Mesh/Check；/检查网格质量
Setting Up Domain/Mesh/Scale；/检查网格比例尺
Setting Up Physics/Time/Steady；/选择定常迭代方式
Setting Up Physics/Type/Pressure-Based；/选择基于压力的隐式求解
Setting Up Physics/Viscous/Standard k-epsilon；/选择标准k-ε模型
Setting Up Physics/Multiphase/Volume of Fluid；/设置多相流模型
……；
Setting Up Physics/Materials/Fluid；/设置流体材料的物性参数
Setting Up Physics/Boundary Conditions/Inlets；/设置入水口边界条件
……/Outlet；/设置出水口边界条件
……/Wall；/设置边壁和折板边界条件
……/Top；/设置自由液面边界条件
……；
Solving/Solution Methods/Scheme/SIMPLE；/设置压力速度耦合方式为SIMPLE算法
Solving/Solution Methods/Spatial Discretization/Pressure/PRESTO！；/设置压力插值算法为预压交错选项方案
Solving/Solution Methods/Spatial Discretization/Momentum/Second OrderUpwind；/设置动量空间离散化精度为二阶迎风模式
……/Turbulent Kinetic Energy/Second Order Upwind；/设置湍动能空间离散化精度为二阶迎风模式
……/Turbulent Dissipation Rate/Second Order Upwind；/设置湍动能耗散率空间离散化精度为二阶迎风模式
Solving/Reports/Residual Monitors/1e-05；/设置变量残差收敛精度为10-5
Solving/Solution Initialization/Methods/Standard Initialization；/初始化流场
……；
Solving/Run Calculation/Time Step Size(s)/0.01；/设定时间步长
Solving/Run Calculation/Number ofTime Steps/5000；/设定迭代步数
Solving/Run Calculation/Calculate；/开始迭代计算
……；
File/Write/Case&Data；/保存工程文件
步骤三四、将步骤三三获得的数值模拟结果输入到Workbench中CFD-Post模块中，获得折板絮凝池纵向截面的速度分布云图和湍动能分布云图，如图4-5所示；
图4显示了折板絮凝池1内部水流速度分布情况，由图4(a)可知，水流在折板2中连续运动，在异波单元7的波峰处形成高速带区，产生射流现象，中心主流区两侧的波谷位置形成一对方向相反的回转涡旋，但速度相对较低，与主流区流速两极分化明显。但由图4(b)可知，在折板2中心增设中心扰流柱3后，主流区中心射流带被有效分散，中心扰流柱3两侧出现明显的边界层分离现象，在扰流柱3后方两侧形成两股速度较大的水流，有效带动波谷处原死水区域，强化了波谷处的对向涡旋，高流速区域占比提升明显。
图5显示了折板絮凝池内1部流场湍动能分布情况，由图5(a)可知，在每个折板2中，高湍动区域主要分布在异波单元7的波峰后方高速带区两侧以及折板2迎水面的渐缩区域，呈狭长的带状分布，峰值出现在折板波峰处，渐缩区域的湍动能明显大于渐扩区域，但中心主流区内的射流带并没有对折板2的波谷区域带来有效扰动辐射作用。但由图5(b)可知，在折板2中心增设中心扰流柱3后，波峰处水体湍动程度明显得到提升，增设中心扰流柱3的折板单元内质量加权平均湍动能由4.06×10-3m2/s2提升至7.07×10-3m2/s2，均能区占比同比上升了8.6％，使折板通道内沿程水体保持横向均匀、纵向分散的高湍动程度，有效提升了输入能量的利用率、絮凝效率和池体的容积利用率。
步骤四、改变中心扰流柱的边长和角度建立多组折板絮凝池模型，重复执行步骤一到步骤三，获得多组折板絮凝池纵向界面的速度分布云图和湍动能分布云图，然后根据云图判定标准确定最佳折板絮凝池纵向界面的速度分布云图和湍动能分布云图，从而确定中心扰流柱的最佳长度和角度；
所述云图判定标准包括：速度分布云图判定标准和湍动能分布云图判定标准；
所述速度分布云图判定标准为：扰流柱后产生明显的边界层分离现象，且扰流柱处获得的分离流速最大，可在折板2的波谷区形成强对向涡旋；
所述湍动能分布云图判定标准为：在折板2的波峰处产生明显的高湍动区域，且湍动能值高于6.0×10-3m2/s2，池体1内的能量水平均匀的区域占比不低于60％。
将多组折板絮凝池纵向界面的速度分布云图和湍动能分布云图进行对比，获得中心扰流柱的最佳边长和角度。
实施例：为验证本发明所述一种带中心扰流柱的折板絮凝池的实际水处理效果，制造实体试验设备进行对比试验，具体实施步骤如下：
(1)按具体实施方式一所述的结构制造试验设备，絮凝时间为10min。
(2)采用硅藻土和自来水配制成待处理原水，原水浊度为50NTU～60NTU。
(3)用水泵将待处理原水连续性送入进水口4，并在进水口投加分析纯聚合氯化铝溶液，其投加质量浓度为10％，投加量为15mg/L。
(4)待设备稳定运行1h后，用容量为1000mL的烧杯在出水口5处承接1000mL出水水样，并将水样静置10min，之后用移液管吸取液面下5cm处的待测样，之后测量待测样的浊度值。
(5)重复步骤(1)，但与步骤(1)所不同的是本步骤所制造的试验设备内不设置中心扰流柱。
(6)采用步骤(5)所制造的试验设备重复步骤(2)～(4)。
(7)多次重复步骤(4)和步骤(6)，并对比步骤(4)和步骤(6)得到的待测样浊度，辅助评价折板2内增设中心扰流柱3后的效果，试验结果如图6所示。
图6显示了折板2内无菱形扰流板、有菱形扰流板且扰流板迎水面夹角分别为90°和120°时絮凝后的出水浊度，由图6可见，这三种设备的出水浊度分别为16NTU-32NTU、10NTU-18NTU和8-15NTU，与无中心扰流柱3的设备相比，增设中心扰流柱3后出水浊度明显降低，且菱形扰流板迎水面夹角为120°时的沉后水浊度要低于夹角为90°时的沉后水浊度。
以上对本发明的具体实施例的详细说明仅是为阐明本发明的技术路线与特点，需指出的是，对于该领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明技术构思的前提下，还可以做出部分修改，这些改进都应视为处于本发明的保护范围之内。

Claims (8)

1.一种带中心扰流柱的折板絮凝池结构优化方法，其特征在于：所述方法包括以下步骤：
步骤一、根据带中心扰流柱的折板絮凝池的结构建立全尺寸折板絮凝池模型；
所述带中心扰流柱的折板絮凝池包括：絮凝池主体（1）、折板（2）、中心扰流柱（3）、入水口（4）、出水口（5）；
所述入水口（4）和出水口（5）对称设置在絮凝池主体（1）的两个侧面上，所述入水口（4）和出水口（5）均垂直于其各自所在侧面；所述絮凝池主体（1）内部设置若干廊道（6）；所述廊道（6）与水流方向的面平行设置；每条廊道（6）为每两个折板（2）之间的空间；所述廊道（6）包含n个异波折板单元（7）；所述折板（2）为波峰对波峰相对布设；所述异波折板单元（7）为折板（2）波峰对波峰相对布设构成的矩形空间；所述中心扰流柱（3）设置在每个异波折板单元（7）的中心；所述中心扰流柱（3）的中心轴线与相连两个折板（2）的波峰共面，所述中心扰流柱的横截面为菱形；
步骤二、对步骤一建立的全尺寸折板絮凝池模型进行网格划分获得网格划分后的折板絮凝池模型；
步骤三、将步骤二获得的网格划分后的折板絮凝池模型输入到Fluent求解器中进行数值模拟计算获得折板絮凝池纵向界面的速度分布云图和湍动能分布云图；
步骤四、改变中心扰流柱的边长和角度建立多组折板絮凝池模型，重复执行步骤一到步骤三，获得多组折板絮凝池纵向界面的速度分布云图和湍动能分布云图，然后根据云图判定标准确定最佳折板絮凝池纵向界面的速度分布云图和湍动能分布云图，从而确定中心扰流柱的最佳长度和角度；
所述步骤四中的云图判定标准包括：速度分布云图判定标准和湍动能分布云图判定标准；
所述速度分布云图判定标准为：扰流柱后产生边界层分离现象，且扰流柱处获得的分离流速最大，在折板的波谷区形成对向涡旋；
所述湍动能分布云图判定标准为：在折板的波峰处产生湍动区域，且湍动能值高于6.0×10-3  m  2/s 2，絮凝池主体内的湍动能均匀的区域占比不低于60%。
2.根据权利要求1所述的一种带中心扰流柱的折板絮凝池结构优化方法，其特征在于：所述步骤二中的网格划分尺寸为0.01m。
3.根据权利要求2所述的一种带中心扰流柱的折板絮凝池结构优化方法，其特征在于：所述步骤三中的将步骤二获得的网格划分后的折板絮凝池模型输入到Fluent求解器中进行数值模拟计算获得折板絮凝池纵向界面的速度分布云图和湍动能分布云图，包括以下步骤：
步骤三一、检查步骤二划分的网格质量和划分网格后的折板絮凝池模型比例，若划分的网格质量和划分网格后的折板絮凝池模型比例均合格则执行步骤三二；若划分的网格质量和划分网格后的折板絮凝池模型比例任一不合格，则返回步骤一；
步骤三二、设置Fluent求解器的参数，并对流场初始化；
步骤三三、将检查合格的网格划分后的折板絮凝池模型输入到设置好参数的Fluent求解器中进行数值模拟迭代计算，直至计算得到的值小于预设残差收敛精度，获得数值模拟结果；
步骤三四、将步骤三三获得的数值模拟结果输入到Workbench中CFD-Post模块中，获得折板絮凝池纵向截面的速度分布云图和湍动能分布云图。
4.根据权利要求3所述的一种带中心扰流柱的折板絮凝池结构优化方法，其特征在于：所述步骤三一中的检查步骤二划分的网格质量和划分网格后的折板絮凝池模型比例，合格标准，如下：
网格质量的合格标准为：最小网格体积大于0且所有网格的歪斜度EquiAnggle Skew介于0~0.4之间；
网格比例的合格标准为：网格划分后的折板絮凝池模型与权利要求1所述的实际折板絮凝池尺寸一致。
5.根据权利要求4所述的一种带中心扰流柱的折板絮凝池结构优化方法，其特征在于：所述步骤三二中的设置Fluent求解器的参数包括：设置控制参数及操作条件、设置湍流模型、设置物性参数和设置边界条件；
所述设置控制参数及操作条件包括：迭代方式设置为定常模式，求解模式设置为基于压力的隐式求解，打开重力控制面板，重力加速度方向设置为系统自定坐标系的Y轴负方向；
所述设置湍流模型为Standard k-ε模型；
所述设置物性参数包括：在Fluent的流体材料数据库中选择主相液态水的密度、粘度、表面张力以及次相空气的温度，并打开多相流模型选择Volume of Fluid；
所述设置边界条件包括：入水口边界条件设置为速度入口模式，流速为0.30m/s；出水口边界条件设置为自由流出模式，流量权重设置为1；絮凝池边壁、折板边界条件设置为无滑移、无渗透条件的标准固壁边界模式；自由液面边界条件设置为对称边界模式；入水口湍流定义方式选取湍动强度I和水力直径D H 进行定义。
6.根据权利要求5所述的一种带中心扰流柱的折板絮凝池结构优化方法，其特征在于：所述湍动强度和水力直径D H 通过以下公式获得：
I=0.16(Re)-0.125
Figure QLYQS_1
其中为湍动强度，D H 为水力直径，A为过水断面面积，χ为湿周，是雷诺数。
7.根据权利要求6所述的一种带中心扰流柱的折板絮凝池结构优化方法，其特征在于：所述步骤三一中的对流场初始化，包括如下设置：
压力速度耦合方式选择SIMPLE算法，压力插值算法选择预压交错选项方案，动量、湍动能及湍动能耗散率空间离散化精度均选择二阶迎风模式，初始化方法选择标准初始化模式，计算区间设置为全局模式。
8.根据权利要求7所述的一种带中心扰流柱的折板絮凝池结构优化方法，其特征在于：所述步骤三三中预设残差收敛精度为10-5。
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FR2863908B1 (fr) * 2003-12-22 2006-05-19 Otv Sa Procede et reacteur de traitement par floculation
CN201235237Y (zh) * 2008-03-14 2009-05-13 王鹤名 Y形翼片絮凝设备
CN102115236B (zh) * 2010-01-05 2013-09-18 宜兴市海博环保科技有限公司 迷宫涡流折板絮凝反应池
JP4988913B2 (ja) * 2010-11-29 2012-08-01 壽昭 落合 フロック形成用傾斜板及び当該フロック形成用傾斜板を採用している凝集沈澱処理槽
CN106044986A (zh) * 2016-08-16 2016-10-26 费明明 折板反应器及网格折板综合反应池
CN106964179B (zh) * 2017-04-26 2018-12-18 杭州电子科技大学 一种优化絮凝池絮凝效果的方法
CN216038788U (zh) * 2021-08-25 2022-03-15 四川达沃斯生态环保科技股份有限公司 一种微涡混凝沉淀池

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