CN115403236A - 污泥空化器及其应用的污泥破解装置和污泥减量系统 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种污泥空化器及其应用的污泥破解装置和污泥减量系统,污泥空化器包括壳体以及壳体内部同轴布置的若干迷宫组件;迷宫组件为盘结构,盘结构的外部两端面中心分别设置泥浆进出口,盘结构的内部设置隔板将两端面泥浆进出口在轴向方向上隔开,隔板两端面与盘结构端面内壁之间形成若干迷宫通道,隔板外周与盘结构内壁之间设置连通通道,连通通道将隔板两端面的迷宫通道在隔板外周相互连通,隔板同一端面上的所有迷宫通道向中心汇集至与同侧盘结构的泥浆进出口连通。本发明简化了污泥减量设备的结构,提高了污泥空化减量的效果,促进了污泥空化技术在污泥减量治理中的市场化应用。
Description
技术领域
本发明涉及一种污泥空化器及其应用的污泥破解装置和污泥减量系统,属于污泥减量治理技术。
背景技术
城市生活污水剩余污泥是生活污水处理厂在处理污水过程中所产生的副产品,具有含水率高、有机物含量高、产生量大的特点,已成为一种新的固体废弃物。目前城市污水处理厂剩余污泥的处理和处置以无害化、减量化、资源化为根本的治理思路。污泥减量化是通过合理的技术措施,降低污泥产生量,比如采用污泥产率低的水处理工艺(由于已建污水处理厂所使用工艺已经确定,因此,该方法不适合已建污水处理厂);比如对剩余污泥进行深度脱水,减少含水率,进而削减污泥量(现有的污泥脱水技术脱水率有限,高效脱水设备能耗较高,运行成本较高);比如采用技术措施将剩余污泥中的易降解成分降解消耗,减少污泥量(常用的堆肥技术、厌氧发酵技术均属于此类,该方法仅能处理易降解的有机物,处理过程中还易于产生不良气味)。
水力空化技术作为一种新兴的技术,具有高效节能,成本低廉,管理灵活等特点,“水力空化”技术是利用产生水力空化效应,空化气泡发生溃灭,溃灭瞬间产生极短暂的强压力脉冲会在气泡的周围形成高温高压,作用于污泥,实现微生物细胞组织的破坏,达到生化池污泥细胞破壁及菌胶团结构改变的效果,再结合污水厂原有的生化反应系统的呼吸作用可实现污泥的源头减量化,在污泥减量领域具有十分广阔的应用前景。
现有的空化设备大多结构庞杂,占地面积大,占用了污泥治理工艺中的大部分空间,且污泥通道容易堵塞,不利于城市生活污水剩余污泥的精简治理。
发明内容
本发明解决的技术问题是:针对现有空化设备的庞杂结构不适合污泥治理工艺的问题,提供一种新型的污泥空化器及其应用的污泥破解装置和污泥减量系统。
本发明采用如下技术方案实现:
污泥空化器,包括壳体以及壳体内部同轴布置的若干迷宫组件1;所述迷宫组件1为盘结构,盘结构的外部两端面中心分别设置泥浆进出口15,盘结构的内部设置隔板将两端面泥浆进出口在轴向方向上隔开,所述隔板两端面与盘结构端面内壁之间形成若干迷宫通道16,所述隔板外周与盘结构内壁之间设置连通通道17,所述连通通道17将隔板两端面的迷宫通道16在隔板外周相互连通,所述隔板同一端面上的所有迷宫通道16向中心汇集至与同侧盘结构的泥浆进出口15连通;同轴相邻迷宫组件1之间通过盘结构的泥浆进出口15对接串联,所述壳体两端设置进泥管和出泥管,分别与位于最外两组迷宫组件的泥浆进出口对接。
在本发明的污泥空化器中,进一步的,所述迷宫组件1包括相互扣合的第一外板11和第二外板12,所述第一外板11和第二外板12扣合端面外周设有一圈相互贴合的外周凸缘113,形成盘结构内部空间,所述第一外板11和第二外板12的中心位置设置中心通孔111,作为盘结构的泥浆进出口。
在本发明的污泥空化器中,进一步的,所述隔板包括相互贴合的第一内板13和第二内板14,所述第一内板13和第二内板14的贴合背面分别与第一外板11和第二外板12形成迷宫通道,所述第一内板13和第二内板14的外周与所述第一外板11和第二外板12的外周凸缘113之间留有间隙,作为迷宫通道之间的连通通道。
在本发明的污泥空化器中,进一步的,所述第一外板11、第二外板12、第一内板13和第二内板14上设有至少两组同轴对位的定位孔,所述迷宫组件通过轴向连接件同轴固定。
在本发明的污泥空化器中,进一步的,所述盘结构内部相对的外板和内板之间相互贴合,所述外板和内板在泥浆进出口和连通通道之间的贴合面上排列设有若干凹槽,靠近连通通道的凹槽与连通通道以及相对另一板上至少一个凹槽部分重合,靠近泥浆进出口的凹槽与泥浆进出口以及相对另一板上至少一个凹槽部分重合,其余凹槽与相对另一板上至少两个凹槽部分重合,以形成连通的迷宫通道。
在本发明的污泥空化器中,进一步的,所述凹槽为多边形蜂窝槽,相互贴合的外板和内板上的蜂窝槽之间错开设置。
在本发明的污泥空化器中,进一步的,所述壳体包括筒体和端盖,所述筒体两端贯通开口,所述端盖固定在筒体两端将筒体封闭,两端端盖上分别设置进泥管和出泥管,可拆分的壳体便于内部迷宫组件的拆装。
本发明还公开了一种污泥破解装置,包括气泵、污泥泵和上述的污泥空化器,所述污泥泵与污泥空化器的进泥管对接,所述气泵通过气路旁接在污泥泵和进泥管之间,向泵入污泥空化器的污泥内输入空气,所述气路上设有气体流量计,通过污泥泵提供污泥在污泥空化器内部输送的压力,气泵提供污泥空化的空气来源。
本发明还公开了一种污泥减量系统,包括污泥预处理单元100、污泥破解单元200、污泥调理单元300和污泥脱水设备400;所述污泥破解单元200采用上述的污泥破解装置,污泥泵的入口与污泥预处理单元100对接,污泥空化器的出泥管通过输泥管路连接至污泥调理单元300;所述污泥调理单元300包括串联布置的气浮刮泥池301、污泥调理池302和重力浓缩池304,所述气浮刮泥池301通过输泥管路与污泥空化器的出泥管对接,所述重力浓缩池304与污泥脱水设备400对接。
在本发明的污泥减量系统中,进一步的,所述污泥空化器的出泥管还旁接有返回污泥预处理单元100的循环管路205,所述输泥管路上设有切换阀门207,所述循环管路205上设有循环阀门206,通过循环管路调节污泥空化的次数,达到最优污泥破解减量效果。
本发明具有如下有益效果:
(1)本发明的污泥空化器采用新型迷宫通道,污泥在迷宫通道内反复变向挤压内部空气产生的水力空化效应破坏污泥内的毛细管结构和微生物细胞壁结构,再通过进一步脱水达到降低污泥产量,实现污泥减量化的目的。本发明的污泥空化器首先在迷宫组件盘结构内部的外板与内板之前通过错位的凹槽形成蛇形迷宫通道,并且迷宫组件盘结构上的泥浆进出口沿轴向中心转到隔板表面的迷宫通道后绕过隔板再次回到另一端中心的泥浆进出口,迷宫组件之间的蛇形迷宫通道之间串联形成一个大的迷宫通道,极大地延长了污泥在污泥空化器内部的曲折变向路径,提高了水力空化效应对污泥的作用,提升了污泥减量效率。
(2)本发明的污泥空化器的迷宫组件内部采用从中心向周边发散的多条迷宫通道,不容易造成污泥在空化器内部的堵塞。
(3)本发明的污泥空化器内部的迷宫组件采用同轴叠装的盘结构,提高污泥空化效果的同时还可以使空化器整体结构更加紧凑,减小整个空化设备的占地面积。
(4)本发明的污泥减量系统先将剩余污泥进行初步浓缩,可以适当减少进入空化系统污泥的体积,提高空化破解的效率。
(5)本发明基于污泥空化器设置污泥减量系统,污泥在污泥空化装置中被迫经历多次碰撞分流,同时通过气泡破溃产生的高速微射流,加上极端的局部温度和压力破坏细胞壁,释放细胞中的结合水,大大降低污泥产量,实现污泥减量化。
(6)本发明的污泥减量系统可以调节污泥空化的次数,控制污泥空话减量的效果。
综上所述,本发明提供的污泥空化器及其应用的污泥破解装置和污泥减量系统简化了污泥减量设备的结构的同时保证了污泥空化减量的效果,促进了污泥空化技术在污泥减量治理中的市场化应用。
以下结合附图和具体实施方式对本发明作进一步说明。
附图说明
图1为实施例1的污泥空化器内部结构示意图。
图2为实施例1中的一个迷宫组件内部结构示意图。
图3为实施例1中的多组迷宫组件装配结构示意图。
图4为实施例1中的外板表面结构示意图。
图5为实施例1中的内板表面结构示意图。
图6为实施例2的污泥破解装置连接示意图。
图7为实施例3的污泥减量系统连接示意图。
图中标号:1-迷宫组件,11-第一外板,12-第二外板,13-第一内板,14-第二内板,111-中心通孔,112-第一凹槽,113-外周凸缘,114-外周过渡槽,115-第一定位孔,131-第二凹槽,132-中心连接槽,133-第二定位孔,15-泥浆进出口,16-迷宫通道,17-连通通道,21-筒体,22-第一端盖,221-进泥管,23-第二端盖,231-出泥管;
100-污泥预处理单元,101-污泥浓缩池,102-污泥均质池;
200-污泥破解单元,201-气泵,202-污泥泵,203-污泥空化器,204-气体流量计,205-循环管路,206-循环阀门,207-切换阀门;
300-污泥调理单元,301-气浮刮泥池,302-污泥调理池,303-搅拌器,304-重力浓缩池,305-加药箱,306-刮泥机;
400-污泥脱水设备。
具体实施方式
实施例1
参见图1和图2,图示中的污泥空化器为本发明的一个具体实施方案,具体包括壳体以及壳体内部同轴布置的若干迷宫组件1,壳体包括筒体21、第一端盖22和第二端盖23,参见图2,迷宫组件1包括第一外板11、第二外板12、第一内板13和第二内板14。
其中壳体为污泥空化器的外部机体,壳体内部具有一个筒型空腔用来容纳迷宫组件1,筒体21提供迷宫组件1装配的筒型空间,筒体21两端贯通开口,第一端盖22和第二端盖23分别通过可拆卸连接件如螺栓固定在筒体21两端开口,将筒体21封闭,可拆分的壳体便于内部迷宫组件的拆装,在第一端盖22上设置进泥管221,第二端盖23上设置出泥管231。
如图2所示,迷宫组件1为盘结构,可以为圆盘或者非圆形的对称盘,内部设有供污泥泥浆通过的迷宫通道,盘结构具有一个中心,在形成盘结构的外部两端面中心分别设置泥浆进出口15,在盘结构的内部设置隔板将两端面泥浆进出口在轴向方向上隔开。迷宫组件内部的迷宫结构包括两部分:其中第一部分为隔板两端面与盘结构端面内壁之间形成的若干迷宫通道16,另外在隔板外周与盘结构内壁之间设置连通通道17,位于隔板两个端面的迷宫通道16通过该连通通道17在隔板外周相互连通,而隔板同一端面上的所有迷宫通道16向中心汇集至与同侧盘结构的泥浆进出口15连通,隔板两个端面的迷宫通道16之间整体又形成一个更大的弯折迷宫路径。
迷宫组件内隔板与盘结构端面之间贴合叠装,之间的迷宫通道为两个贴合端面上设置的若干凹槽,两个相对贴合端面上的凹槽之间错位分布,通过凹槽与凹槽之间的部分重合区域形成污泥通过的曲折通道。
在污泥空化器的壳体内部多组迷宫组件1同轴装配,相邻迷宫组件的盘结构之间紧贴叠装,同轴相邻迷宫组件之间通过盘结构的泥浆进出口对接串联,位于最外两组迷宫组件的外侧泥浆进出口分别与壳体两端设置的进泥管和出泥管对接,所有迷宫组件的迷宫通道又形成多个弯折变相的大迷宫路径,如图3中所示。
具体如图2和图4所示,本实施例的迷宫组件1外部为第一外板11和第二外板12扣合而成的盘结构,第一外板11和第二外板12为大小相同的为圆盘,在第一外板11和第二外板12圆心位置分别加工中心通孔111作为泥浆进出口,第一外板11和第二外板12在扣合端面外周设有一圈相互贴合的外周凸缘113,第一外板11和第二外板12同轴相向扣合,其上的外周凸缘113相向贴合,在第一外板11和第二外板12之间形成盘结构内部空间,在该内部空间内设置隔板将两端面泥浆进出口在轴向方向上隔开。
如图2和图5所示,本实施例的隔板包括相互贴合的第一内板13和第二内板14,第一内板13和第二内板14为相同大小的圆盘,第一内板13和第二内板14同轴贴合后同轴装配在第一外板11和第二外板12之间的空间内,第一内板13和第二内板14的贴合背面分别与第一外板11和第二外板12形成迷宫通道16。第一内板13和第二内板14的外圆周要小于第一外板11和第二外板12的外周凸缘113内径,在第一内板13和第二内板14的外周与第一外板11和第二外板12的外周凸缘113之间形成间隙,作为隔板两端面迷宫通道16之间的连通通道17。
进一步的,第一外板11和第一内板13之间、第二外板12和第二内板14之间也相互贴合叠装,以第一外板11和第一内板13为例,在第一外板11和第一内板13的贴合面上设有若干第一凹槽112和第二凹槽131,第一凹槽112和第二凹槽131分布在迷宫组件中心的泥浆进出口和外周连通通道之间的环形区域内,并且第一凹槽112和第二凹槽131之间的相对位置关系满足如下条件:外围靠近连通通道的凹槽与连通通道以及相对另一板上至少一个凹槽部分重合,外围凹槽可以布置在第一外板11上,也可以布置在第一内板13上;内围靠近泥浆进出口的凹槽与泥浆进出口以及相对另一板上至少一个凹槽部分重合,外围凹槽可以布置在第一外板11上,也可以布置在第一内板13上;其余凹槽与相对另一板上至少两个凹槽部分重合,这样保证中间位置的凹槽可以连接成连续迷宫通道,并通过外围凹槽和内围凹槽分别与连通通道和泥浆进出口对接。
第二外板12和第二内板14之间的迷宫通道结构与第一外板11和第一内板13相同,本实施例在此不做赘述。以上所指的“部分重合”包括凹槽与凹槽在贴合面上的投影面部分重合,也包括外围凹槽上设置开口形成与连通通道或泥浆进出口的重合进出通道。
参见图4,本实施例的第一外板11和第二外板12的外侧端面为平整面,中心加工中心通孔111,相向扣合的端面在中心通孔周围通过铣削加工形成若干第一凹槽112,第一凹槽分布区域的外围铣削加工外周过渡槽114,在最外周形成外周凸缘113的环形台阶结构。
参见图5,本实施例的第一内板13和和第二内板14相对贴合的端面为平整面,贴合背面中心通过铣削加工不贯通的中心连接槽132,中心连接槽132与同侧相对外板中心的中心通孔111延伸对接,作为该侧泥浆进出口引入到内板上的延伸,同时不贯通的中心连接槽132将第一外板和第二外板之间同轴的中心通孔隔开,使泥浆向内盘端面的迷宫通道发散引流。第一内板13和第二内板14上以中心连接槽132周围通过铣削加工形成若干第二凹槽131,其中靠近中心连接槽的第二凹槽131设置开口与中心连接槽132连通,最外围的第二凹槽131设置开口连通通道连通。
本实施例的组成迷宫通道16的凹槽采用六边形蜂窝槽,相互贴合的外板和内板上的蜂窝槽之间错开设置即可保证扣合两板之间的凹槽错位要求。实际应用中可也可加工其他截面的凹槽。
第一外板11和第二外板12以中心通孔为中心对称加工两组第一定位孔115,第一定位孔115与凹槽迷宫通道之间完全隔开,避免泥浆进入定位孔。第一内板13和第二内板14以中心连接槽132为中心对称加工两组第二定位孔133,两组第一定位孔115和两组第二定位孔133在第一外板11、第二外板12、第一内板13和第二内板14同轴叠合装配后一一对齐,所有迷宫组件同轴叠装后通过长螺杆等轴向连接件同轴固定装配。
污泥泥浆在单个迷宫组件内部的流经路线如图2中虚线所示,污泥泥浆通过第一外板11一侧的泥浆进出口进入迷宫组件的盘结构内部,第一内板13阻挡后沿第一内板13端面向四周挤压进入第一外板11和第一内板13之间的迷宫通道16,污泥在迷宫通道16流经到第一内板13外周后通过连通通道17进入到第二外板12和第二内板14之间的迷宫通道16,沿第二内板14端面向中心汇集到第二外板12一侧的泥浆进出口排出该迷宫组件。多组串联的迷宫组件成倍延长污泥空化器内的迷宫路径长度,污泥在迷宫通道内反复变向挤压内部空气,产生水力空化效应破坏污泥内的毛细管结构和微生物细胞壁结构,细胞内溶物进入溶液中,可通过压滤进一步实现固液分离,从而达到污泥减量化的目的。
实施例2
参见图6,图示中的污泥破解装置为实施例1的污泥空化器的一种具体实施应用,该污泥破解装置包括气泵201、污泥泵202和污泥空化器203,污泥空化器203为实施例1的结构,污泥空化器203的进泥管与污泥泵202对接,通过污泥泵202向污泥空化器203内泵入污泥泥浆,气泵201通过气路旁接在污泥泵202和进泥管之间,向泵入污泥空化器的污泥内输入空气,气路上设有气体流量计204,控住掺入污泥的空气量。
实施例3
参见图7,图示中的污泥减量系统为实施例1和实施例2的一种具体实施应用,包括污泥预处理单元100、污泥破解单元200、污泥调理单元300和污泥脱水设备400;污泥破解单元200采用上述的污泥破解装置,污泥泵的入口与污泥预处理单元100对接,污泥空化器的出泥管通过输泥管路连接至污泥调理单元300;污泥调理单元300包括串联布置的气浮刮泥池301、污泥调理池302和重力浓缩池304,气浮刮泥池301通过输泥管路与污泥空化器的出泥管对接,重力浓缩池304末端与污泥脱水设备400对接。
具体的,污泥预处理单元100包括通过管路连接的污泥浓缩池101和污泥均质池102,污水处理后的剩余污泥首先进入污泥浓缩池101通过重力沉降作用进行污泥富集,浓缩后的污泥进入污泥均质池102,此时污泥仍具有较好的流动性,含水率约98%-99%。
如图1所示,污泥破解单元200采用实施例2的污泥破解装置,包括气泵201、污泥泵202、污泥空化器203、气体流量计204。污泥泵202提供能量将污泥均质池102的剩余污泥泵入污泥空化器203,在污泥泵连接污泥空化器进泥管之间的管道上连接有三通,旁接气泵201和气体流量计204,气泵为污泥破解单元中的污泥内提供微小气泡,混入空气的污泥泥浆一同进入污泥空化器203,进入污泥空化器203的微小气泡与污泥在迷宫通道内狭窄孔道内挤压碰撞,空化气泡在碰撞过程中生长并剧烈破灭,形成高速微射流,这些微射流及局部极端压力会破坏细胞壁,释放微生物细胞中的有机物和水。
进一步的,污泥空化器203的出泥管通过输泥管道连接污泥调理单元,在输泥管道上还旁接有返回污泥预处理单元100的循环管路205,输泥管路上设有切换阀门207,循环管路205上设有循环阀门206,用于控制污泥回流比例从而污泥调节空化次数,以期达到最优的破解效果,试验证明,空化循环10-15次可使污泥减量25%-30%。
污泥调理单元300包括气浮刮泥池301、污泥调理池302、重力浓缩池304。经空化破解的污泥进入气浮刮泥池301,空化残留的微小气泡带动破解后的污泥上浮至表层,由气浮刮泥池301内的刮泥机306收集汇入污泥调理池302,底层悬浊液泵回前端生化处理工艺段以补充碳源,在污泥调理池302内设有加药箱305,添加污泥质量2%-10%的氯化铁、氧化钙等调理剂,由搅拌器303匀速混匀,反应3-5分钟进入重力浓缩池304,泥水分离后上层清液回流至前端生化处理工艺段,剩余污泥进入污泥脱水设备400进行压滤后处理。
以上仅为本发明较佳实施方式,但本发明的保护范围并不局限于此,任何熟悉本领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内,根据本发明的技术构思加以等同替换或改变所得的技术方案,都应涵盖于本发明的保护范围内。
Claims (10)
1.污泥空化器,其特征在于:包括壳体以及壳体内部同轴布置的若干迷宫组件(1);
所述迷宫组件(1)为盘结构,盘结构的外部两端面中心分别设置泥浆进出口(15),盘结构的内部设置隔板将两端面泥浆进出口在轴向方向上隔开,所述隔板两端面与盘结构端面内壁之间形成若干迷宫通道(16),所述隔板外周与盘结构内壁之间设置连通通道(17),所述连通通道(17)将隔板两端面的迷宫通道(16)在隔板外周相互连通,所述隔板同一端面上的所有迷宫通道(16)向中心汇集至与同侧盘结构的泥浆进出口(15)连通;
同轴相邻迷宫组件(1)之间通过盘结构的泥浆进出口(15)对接串联,所述壳体两端设置进泥管和出泥管,分别与位于最外两组迷宫组件的泥浆进出口对接。
2.根据权利要求1所述的污泥空化器,其特征在于:所述迷宫组件(1)包括相互扣合的第一外板(11)和第二外板(12),所述第一外板(11)和第二外板(12)扣合端面外周设有一圈相互贴合的外周凸缘(113),形成盘结构内部空间,所述第一外板(11)和第二外板(12)的中心位置设置中心通孔(111),作为盘结构的泥浆进出口。
3.根据权利要求2所述的污泥空化器,其特征在于:所述隔板包括相互贴合的第一内板(13)和第二内板(14),所述第一内板(13)和第二内板(14)的贴合背面分别与第一外板(11)和第二外板(12)形成迷宫通道,所述第一内板(13)和第二内板(14)的外周与所述第一外板(11)和第二外板(12)的外周凸缘(113)之间留有间隙,作为迷宫通道之间的连通通道。
4.根据权利要求3所述的污泥空化器,其特征在于:所述第一外板(11)、第二外板(12)、第一内板(13)和第二内板(14)上设有至少两组同轴对位的定位孔,所述迷宫组件通过轴向连接件同轴固定。
5.根据权利要求3所述的污泥空化器,其特征在于:所述盘结构内部相对的外板和内板之间相互贴合,所述外板和内板在泥浆进出口和连通通道之间的贴合面上排列设有若干凹槽,靠近连通通道的凹槽与连通通道以及相对另一板上至少一个凹槽部分重合,靠近泥浆进出口的凹槽与泥浆进出口以及相对另一板上至少一个凹槽部分重合,其余凹槽与相对另一板上至少两个凹槽部分重合。
6.根据权利要求5所述的污泥空化器,其特征在于:所述凹槽为多边形蜂窝槽,相互贴合的外板和内板上的蜂窝槽之间错开设置。
7.根据权利要求1-6任一项所述的污泥空化器,其特征在于:所述壳体包括筒体和端盖,所述筒体两端贯通开口,所述端盖固定在筒体两端将筒体封闭,两端端盖上分别设置进泥管和出泥管。
8.污泥破解装置,其特征在于:包括气泵、污泥泵和权利要求1-7中任一项所述的污泥空化器,所述污泥泵与污泥空化器的进泥管对接,所述气泵通过气路旁接在污泥泵和进泥管之间,向泵入污泥空化器的污泥内输入空气,所述气路上设有气体流量计。
9.污泥减量系统,其特征在于:包括污泥预处理单元(100)、污泥破解单元(200)、污泥调理单元(300)和污泥脱水设备(400);
所述污泥破解单元(200)采用权利要求8中的污泥破解装置,污泥泵的入口与污泥预处理单元(100)对接,污泥空化器的出泥管通过输泥管路连接至污泥调理单元(300);
所述污泥调理单元(300)包括串联布置的气浮刮泥池(301)、污泥调理池(302)和重力浓缩池(304),所述气浮刮泥池(301)通过输泥管路与污泥空化器的出泥管对接,所述重力浓缩池(304)与污泥脱水设备(400)对接。
10.根据权利要求9所述的污泥减量系统,其特征在于:所述污泥空化器的出泥管还旁接有返回污泥预处理单元(100)的循环管路(205),所述输泥管路上设有切换阀门(207),所述循环管路(205)上设有循环阀门(206)。
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