CN115881333B - 天然蒸发池内沉积物的处理方法 - Google Patents
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Abstract
本申请的实施例提供了一种天然蒸发池内沉积物的处理方法。该处理方法包括：检测天然蒸发池内沉积物的放射性，得到沉积物的放射性分布图；根据放射性分布图，在天然蒸发池内划定待处理区域；在待处理区域内搭建隔离作业区，将隔离作业区内的沉积物与隔离作业区内的废液进行混合，得到悬浊液；将悬浊液进行压滤处理，得到滤渣和滤液；将滤液输送回天然蒸发池，并将滤渣输送至废料储存容器中。
Description
技术领域
本申请属于核设施技术领域，特别涉及一种天然蒸发池内沉积物的处理方法。
背景技术
在核工业发展的过程中，不可避免的产生了大量的放射性废物，这些废物的后处理制约着核工业的发展。其中，放射性废液是产生量最大的一类废物，尤其是大量的低水平放射性废液，虽然放射性较低，但是量大。针对中、低水平放射性废液的处理，目前已经开发出蒸发浓缩、化学沉淀、离子交换和天然蒸发池等处理技术。
其中，天然蒸发池是利用太阳辐照热量对放射性废液和沉积物中多余水分进行蒸发去除的一种处理方法。但是，对于天然蒸发池，天然蒸发池面积较大、池内沉积层和砂土层存在较多的放射性废物，如何处理这些放射性废物是当前亟待解决的问题。
发明内容
鉴于上述问题，提供一种天然蒸发池内沉积物的处理方法，达到处理天然蒸发池内放射性废物的目的。
根据本申请实施例的一个方面，提供一种天然蒸发池内沉积物的处理方法，包括：检测天然蒸发池内沉积物的放射性，得到沉积物的放射性分布图；根据放射性分布图，在天然蒸发池内划定待处理区域；在待处理区域搭建隔离作业区，将隔离作业区内的沉积物与隔离作业区内的废液进行混合形成悬浊液；吸取所述悬浊液并对所述悬浊液进行压滤处理，得到滤渣和滤液；将滤液输送回天然蒸发池，并将滤渣输送至废料储存容器中。
基于上述技术方案，本申请实施例提供的天然蒸发池内沉积物的处理方法，通过检测天然蒸发池中的沉积物的放射性分布情况，将放射性较高的区域确定为待处理区域，并在待处理区域架设隔离作业间，阻止待处理区域内的沉积物流入其他区域。在作业区域内将沉积物与废液充分混合之后进行压滤处理，得到的废物残渣可以进行后续处理，而压滤得到的滤液由于去除了大量的固态放射性物质，放射性大大降低，可以输送回天然蒸发池内进行补水操作，降低了天然蒸发池内放射性。
附图说明
本申请的上述和/或附加的方面和优点从结合下面附图对实施方式的描述中将变得明显和容易理解。
图1是根据本申请一个实施例的天然蒸发池的结构示意图。
图2是根据本申请一个实施例的天然蒸发池内沉积物处理方法的流程示意图。
图3是根据本申请一个实施例的天然蒸发池沉积物处理方法的应用场景示意图。
图4是根据本申请一个实施例的天然蒸发池沉积物处理方法的应用流程示意图。
需要说明的是，附图并不一定按比例来绘制，而是仅以不影响读者理解的示意性方式示出。
附图标记说明：
1、废液层；2、沉积层；3、砂土层；4黏土层；5、隔板；6、清淤装置；61、吸泥泵；62、吸取管道；7、绞刀；8、地表面；9、压滤装置；10、滤渣出口；241、滤液；242、滤渣。
具体实施方式
为使本申请的目的、技术方案和优点更加清楚明白，以下结合具体实施例，并参照附图，对本申请作进一步的详细说明。但是应该理解，这些描述只是示例性的，而并非要限制本公开的范围。在下面的详细描述中，为便于解释，阐述了许多具体的细节以提供对本公开实施例的全面理解。然而，明显地，一个或多个实施例在没有这些具体细节的情况下也可以被实施。此外，在以下说明中，省略了对公知结构和技术的描述，以避免不必要地混淆本申请的概念。
在此使用的术语仅仅是为了描述具体实施例，而并非意在限制本公开。在此使用的术语“包括”、“包含”等表明了特征、步骤、操作和/或部件的存在，但是并不排除存在或添加一个或多个其他特征、步骤、操作或部件。在此使用的所有术语(包括技术和科学术语)具有本领域技术人员通常所理解的含义，除非另外定义。应注意，这里使用的术语应解释为具有与本说明书的上下文相一致的含义，而不应以理想化或过于刻板的方式来解释。
图1是根据本申请一个实施例的天然蒸发池的结构示意图。如图1所示，天然蒸发池从上至下依次包括废液层1、沉积层2、砂土层3和黏土层4。低水平或者中水平的放射性废液排放至天然蒸发池内，可以在天然蒸发池内蒸发去除大量水分，从而极大地减少了放射性废物量。
根据本申请的一些实施例，最上层为废液层1，放射性废液在此处自然蒸发。由于天然蒸发池周边居民少、雨水少、蒸发量大，天然蒸发池的蒸发量远大于降雨量，所以废液层1中的水分很容易被蒸发。废液层1下方为沉积层2，沉积层2由放射性废液中的固态物质沉积形成。沉积层2下方为砂土层3，沉积层2中放射性物质可以扩散至下方的砂土层3中，使得沉积层2和砂土层3均已受到放射性污染。最底层为黏土层4，其受到的放射性污染几乎为零。
天然蒸发池经过多年的运行，天然蒸发池中放射性沉积物的增多，导致天然蒸发池面临退役的要求。由于天然蒸发池面积较大、池内沉积层2和砂土层3存在较多的放射性废物，退役难度大。如何安全地处理沉积层和砂土层存在的放射性废物，是实现天然蒸发池退役的技术难点。针对这一问题，本申请的实施提供了一种天然蒸发池内沉积物的处理方法，可以对天然蒸发池内大量具有放射性的沉积物进行处理。
图2是本申请实施例的天然蒸发池沉积物处理方法流程图。如图2所示，该实施例的天然蒸发池沉积物处理方法包括操作S110～S150。
在操作S110：检测天然蒸发池内沉积物的放射性，得到沉积物的放射性分布图。
在操作S120：根据放射性分布图，在天然蒸发池内划定待处理区域。
在操作S130：在待处理区域内搭建隔离作业区，将隔离作业区内的沉积物与隔离作业区内的废液进行混合，形成悬浊液。
在操作S140：吸取悬浊液并对悬浊液进行压滤处理，得到滤渣和滤液。
在操作S150：将滤液输送回天然蒸发池，并将滤渣输送至废料储存容器中。
本申请通过检测天然蒸发池中的沉积物的放射性分布情况，将放射性较高的区域确定为待处理区域，并在待处理区域架设隔离作业间，阻止待处理区域内的沉积物流入其他区域，避免了因搅动引起的作业周围区域受到核污染的问题。在作业区域内将沉积物与废液充分混合之后进行压滤处理，得到的废物残渣可以暂存在废料储存容器内，以便于进行后续处理；而压滤得到的滤液由于去除了大量的固态放射性物质，放射性大大降低，可以输送回天然蒸发池内进行补水操作，降低了天然蒸发池内放射性，延长了天然蒸发池的使用寿命。
根据本申请的实施例，可以采用定点的方式提前检测天然蒸发池内沉积物的放射性，得到沉积物的放射性分布图，有利于减少后续工作量。
根据本申请的实施例，隔离作业区内安装有清淤装置，将隔离作业区内的沉积物与废液进行混合时，可以控制清淤装置对预定作业深度的沉积物进行切割和搅拌，以将隔离作业区内的沉积物与废液进行混合，形成悬浊液。本实施例对预定作业深度的沉积物进行搅动，避免了对沉积物下方的黏土层结构的破坏。
具体地，清淤装置包括绞刀，所需处理的沉积物位于天然蒸发池的沉积层2和砂土层3。在将隔离作业区内的沉积物与废液进行混合时，可以将绞刀置于隔离作业区内的砂土层中，控制绞刀切割和搅拌隔离作业区内的沉积层2和砂土层3，以将隔离作业区内的沉积物与废液进行混合，形成悬浊液。
具体地，绞刀可以置于砂土层3的下层，使其靠近黏土层4的上表面，从而能够完全搅动砂土层3使其与废液混合，形成便于抽吸和输送的悬浊液，避免了砂土层3底部的放射性物质的残留。
本实施例中，将隔离作业区内的沉积物与进行混合形成悬浊液，更方便后续进行抽吸及输送。利用绞刀进行切割和搅拌，可以使得沉积物与废液均匀混合。将绞刀置于隔离作业区内的砂土层中，减少了搅动过程中对于黏土层的破坏。
根据本申请的实施例，清淤装置包括控制系统，为了不破坏黏土层结构，对天然蒸发池底的沉积物进行定深作业，可以根据待处理区域的土层结构，确定作业路径和预定作业深度。可以将确定好的作业路径和预定作业深度输入清淤装置的控制系统中，通过控制系统控制绞刀进行清淤作业。具体地，控制系统可以控制绞刀插入至预定作业深度，以使绞刀准确置于隔离作业区内的砂土层3，避免破坏黏土层4结构。同时，控制系统还可以控制绞刀按照作业路线移动，以对隔离作业区内的沉积物进行切割和搅拌。
本实施例中，根据待处理区域的土层结构，可以制定适用于该待处理区域的作业路径和作业深度。在清淤过程中，可以采用定深定位系统，以便将设置在清淤装置前端的绞刀准确置于隔离作业区内的砂土层3中进行清淤处理。
根据本申请的实施例，清淤装置还包括吸取系统，吸取系统与压滤装置之间密封连接有输送管道。为了将隔离作业区内的悬浊液进行压滤处理，需要将悬浊液从天然蒸发池内抽出。具体地，可以控制吸取系统将悬浊液从天然蒸发池中抽吸处理并输送至压滤装置。在压滤装置中，悬浊液经过重力脱水区、压力脱水区的压滤处理，得到滤渣和滤液。
具体地，吸取系统包括相连接的吸泥泵和吸取管道。在进行清淤处理时，吸取管道的吸口置于隔离作业区的砂土层3，绞刀设置在吸口处，可以将吸口处的沉积物与废液进行混合形成悬浊液，便于吸取管道进行抽吸。此外，吸泥泵与压滤装置之间密封连接有输送管道，吸泥泵可以产生真空和离心作用，将悬浊液从吸取管道的吸口吸入，并将吸取的悬浊液通过输送管道输送至压滤装置。
根据本申请的实施例，输送管道可以由含有重晶石的防辐射混凝土制成，可以起到屏蔽核污染辐射的作用，防止在运输过程中核辐射外溢，造成核污染。并且，本实施例将输送管道与压滤装置和清淤装置密封连接，能够防止放射性的悬浊液从连接处泄漏，避免对天然蒸发池的周围环境造成放射性污染。
具体地，压滤装置对悬浊液进行压滤处理时，首先，悬浊液在重力脱水区进行过滤处理，从而去除沉积物中含有的游离废液，得到沉淀物和第一滤液。然后，将沉淀物输送至压力脱水区进行压滤处理，得到滤渣和第二滤液。本实施例通过对悬浊液依次进行过滤和压滤处理，能够高效地将悬浊液中的绝大部分水分去除，得到较为干燥的滤渣，极大地减小了放射性废物的体积，便于对放射性废物进行后续的处置。
根据本申请的实施例，在压滤装置的重力脱水区中对悬浊液进行过滤处理时，可以向悬浊液中加入絮凝剂，得到待处理的混浊液。然后，将待处理的混浊液中的废液输送至重力脱水区的滤网进行过滤，得到沉淀物和第一滤液。其中，絮凝剂可以与悬浊液中的胶体和悬浮物反应生成大体积的絮凝物，从而使其快速沉淀下来，再经过过滤即可实现固态物质与水分的快速分离。
具体地，压滤装置可以为带式压滤装置，带式压滤装置包括重力脱水区和压力脱水区。重力脱水区内设置有动态混合器和滤网。悬浊液经吸泥泵抽吸并输送至重力脱水区后，先进入动态混合器，与絮凝剂进行混合，混合后的混浊液被输送铺展到加长的重力脱水区的过滤网带上，在重力作用下自由水通过过滤网带背面而渗出分离得到第一滤液，同时，在过滤网带上形成不流动状态的沉淀物。
根据本申请的实施例，投加絮凝剂时，温度可以为25～40℃，pH值为5.0～7.8。所使用的絮凝剂可以硫酸铝，该絮凝剂可以中和胶体和悬浮物颗粒表面电荷，使其克服胶体和悬浮物颗粒间的静电排斥力，从而使颗粒脱稳生成大体积的絮凝物，从而加速沉降，提高悬浊液的脱水性，增加物料中的水分渗透性。此外，硫酸铝本身无毒害作用，自身不带入污染物及有毒物质，避免了因加入的絮凝剂本身的性质，增加处理流程，避免了二次污染。
根据本申请的实施例，在压力脱水区对沉淀物进行压滤处理时，沉淀物依次输送至具有可调张紧力的过滤带、直径逐渐递减的转棍和对压辊，在连续增加的挤压力和剪切力的作用下，去除沉淀物中的废液，得到滤渣和第二滤液。
在本实施例中，沉淀物经过压力脱水区时，达到压榨脱水实施的最大压力条件。悬浊液在重力脱水区过滤形成的沉淀物保留在过滤网带上，然后随着过滤网带的移动而夹持在上下两条网带之间，经过具有可调张紧力的过滤带以及直径逐渐递减的转棍和对压辊，在缓慢的连续增加的对辊挤压力和剪切力的作用下，通过压力区和强力对辊挤压区将沉淀物中的水分随着逐级增压的方式不断压出来，从而有效地去除沉淀物中的绝大部分水分，分离出较为干燥的滤渣。
根据本申请的实施例，在操作S120中，可以根据放射性分布图，得到天然蒸发池中每一个区域的沉积物的放射性评价值，并根据沉积物的放射性评价值划定待处理区域。其中，放射性评价值可以为放射性活度、辐射剂量等。在本实施例中，放射性评价值为放射性分布图中α射线辐射剂量。
根据本申请的实施例，在根据沉积物的放射性值划定待处理区域时，可以按照沉积物的放射性评价值，将天然蒸发池中全部区域进行排序，得到排序结果；根据排序结果，从全部区域中划定待处理区域。具体地，全部区域根据各个区域内沉积物的放射性评价值的大小，从高到低依次排序，得到全部区域的排序结果，从而可以在天然蒸发池的全部区域中选定较为合适的待处理区域。
可选的，可以将沉积物的放射性评价值最高的区域划定为待处理区域。即，将排序结果中，排名最高的区域划定为待处理区域。可选的，可以将排名靠前的预定数量的区域划定为待处理区域，或者，将排名靠前的预定百分比的区域划定为待处理区域，例如，将排名前10％的区域划定为待处理区域。
根据本申请的一些实施例，在根据沉积物的放射性值划定待处理区域时，可以比较各个区域内沉积物的放射性评价值和预设阈值，将沉积物的放射性评价值超过预设阈值的区域划定为待处理区域。示例地，可以将预设阈值设置为α射线辐射剂量低于4Bq·cm-2。
根据本申请的实施例，在待处理区域内搭建隔离作业区，包括：将多个隔板垂直置于待处理区域的黏土层，形成与天然蒸发池内的其他区域隔离的隔离区域；在隔离区域内安装清淤装置，将清淤装置与压滤装置连接；将隔离区域进行密封，得到隔离作业区。
在本实施例中，搭建隔离作业区，将需要处理的作业区与周围环境隔离开，起到阻断作用，避免搅吸过程中核污染的放射性物质逸散，造成周围不需要处理的区域放射性升高，扩大了核污染区域，加大工作量并造成二次污染。
根据本申请的实施例，在隔离区域内安装清淤装置时，利用第一输送管道将清淤装置和压滤装置进行密封连接，防止悬浊液泄漏；将压滤装置的滤液出口通过第二输送管道连接至天然蒸发池，便于将滤液输送回天然蒸发池；将压滤装置的滤渣出口通过第三输送管道连接至废料储存容器，以便于将滤渣输送至废料储存容器中进行储存。
根据本申请的实施例，压滤装置的滤液出口通过第二输送管道连接至天然蒸发池，避免了滤液的再处理，简化了作业流程。将滤液回流至天然蒸发池，除了便于其处理外，还可以为天然蒸发池补水，有利于搅动作业过程形成悬浊液，为搅吸作业过程提供了便利条件。
根据本申请的实施例，清淤装置、压滤装置、以及各输送管道为封闭设计，避免了连接处因长久施工造成辐射泄漏。
根据本申请的实施例，利用在隔离区域内安装清淤装置，对天然蒸发池中受核污染严重的区域进行定位清除，延缓了天然蒸发池剩余沉积层2和砂土层3的对核污染的耐受性，延长了天然蒸发池的使用寿命。
根据本申请的实施例，隔离作业区内还设有通风管道，以便调节隔离作业区的压力，例如可以将隔离作业区内的压力调节至小于2MPa。
图3是本申请实施例的天然蒸发池沉积物处理方法的应用场景示意图，图4是该应用场景下的流程示意图。
如图3所示，天然蒸发池沉积物的处理系统包括：隔板5，清淤装置6，绞刀7，带式压滤装置9。其中，隔板为多个，多个隔板组成隔离作业区。在一些实施例中，隔板可以为混凝土隔板。
其中，清淤装置6包括吸取系统和绞刀7，吸取系统包括相连接的吸泥泵61和吸取管道62，绞刀7设置在吸取管道62的吸口处，可以将吸口处的沉积物与废液进行混合形成悬浊液，便于吸取管道进行抽吸。此外，吸泥泵61与带式压滤装置9之间密封连接有输送管道，吸泥泵61可以产生真空和离心作用，从而将悬浊液从吸取管道62的吸口吸入，并将吸取的悬浊液通过输送管道输送至带式压滤装置9。带式压滤装置9的底部设置有滤渣出口10，带式压滤装置9的滤液出口通过输送管道连接至天然蒸发池。
如图4所示，在该应用场景下天然蒸发池沉积物处理方法包括操作S210～S270。
在操作S210：搭建隔离作业区。
在操作S220：安装清淤装置。
在操作S230：安装带式压滤装置。
在操作S240：滤液与滤渣分离。
在操作S250：将操作S240得到的滤液241送回天然蒸发池。
在操作S260：滤液241于天然蒸发池的池内蒸发。
在操作S270：将操作S240得到的滤渣242送至废料储存容器处理。
具体地，在操作S210，在待处理区域内用多个隔板5搭建一个隔离作业区，将需要处理作业区与周围环境隔离开，起到阻断作用，避免搅吸过程中放射性物质逸散，造成周围不需要处理的区域放射性升高。
在操作S220，在隔离作业区内设置清淤装置6，其中吸取管道62和绞刀设置在隔板5搭建的隔离作业区内，而吸泥泵61可以设置在隔离作业区外，并与隔离作业区之间密封。清淤装置6中的绞刀7置于砂土层3下层和黏土层4上层之间进行搅动，将隔离作业区内的沉积物与废液进行混合，得到悬浊液。
在操作S230，依据清淤装置6的位置，在地表面8上安装带式压滤装置9，在操作S240中得到的悬浊液经输送管道输送至带式压滤装置9。
在操作S240，在操作240中得到的悬浊液在带式压滤装置9中经过带式压滤装置9中的重力脱水区和压力脱水区进行两次过滤，得到滤液241和滤渣242。
在操作S250，将操作S240得到的滤液241送回天然蒸发池。
在操作S260，滤液241于天然蒸发池的池内蒸发。
在操作S270，将操作S240得到的滤渣242送至废料储存容器进行储存，以便于后续处理。
其中，滤渣出口10与输送管道之间是密封连接，废料储存容器为处理核滤渣常用废料储罐。带式压滤装置不限于安装在地表面上，包括任何可以固定安装带式压滤装置的且与清淤装置在同一个隔离区域的位置。
以上的具体实施例，对本申请的目的、技术方案和有益效果进行了进一步详细说明，应理解的是，以上仅为本申请的具体实施例而已，并不用于限制本申请，凡在本申请的精神和原则之内，所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本申请的保护范围之内。
Claims (10)
1.一种天然蒸发池内沉积物的处理方法，包括：
检测天然蒸发池内沉积物的放射性，得到沉积物的放射性分布图；
根据所述放射性分布图，在所述天然蒸发池内划定待处理区域；
在所述待处理区域搭建隔离作业区，将所述隔离作业区内的沉积物与所述隔离作业区内的废液进行混合，形成悬浊液；
吸取所述悬浊液并对所述悬浊液进行压滤处理，得到滤渣和滤液；
将所述滤液输送回所述天然蒸发池，并将所述滤渣输送至废料储存容器中；
其中，所述根据所述放射性分布图，在所述天然蒸发池内划定待处理区域，包括：根据所述放射性分布图，得到所述天然蒸发池中每一个区域内沉积物的放射性评价值；根据所述沉积物的放射性评价值划定所述待处理区域；
所述在所述待处理区域内搭建隔离作业区，包括：
将多个隔板垂直置于所述待处理区域的黏土层，形成与所述天然蒸发池内的其他区域隔离的隔离区域；
在所述隔离区域内安装清淤装置，将所述清淤装置与所述压滤装置连接；
将所述隔离区域进行密封，得到所述隔离作业区；
所述将所述隔离作业区内的沉积物与所述隔离作业区内的废液进行混合，包括：
控制所述清淤装置对预定作业深度的沉积物进行切割和搅拌，以将所述隔离作业区内的沉积物与废液进行混合，形成所述悬浊液。
2.根据权利要求1所述的方法，其中，
所述清淤装置包括绞刀；
所述天然蒸发池包括沉积层和位于所述沉积层下方的砂土层，所述沉积物位于所述沉积层和砂土层；
所述将所述隔离作业区内的沉积物与所述隔离作业区内的废液进行混合，包括：
将所述绞刀置于所述隔离作业区内的砂土层；
控制所述绞刀切割和搅拌所述隔离作业区内的沉积层和砂土层，以将所述隔离作业区内的沉积物与废液进行混合，形成所述悬浊液。
3.根据权利要求2所述的方法，所述清淤装置还包括控制系统；所述方法还包括：
根据所述待处理区域的土层结构，确定作业路径和预定作业深度；
将所述作业路径和预定作业深度输入所述控制系统，所述控制系统控制所述绞刀插入至所述预定作业深度以使所述绞刀置于所述砂土层，以及控制所述绞刀按照所述作业路径移动以对所述沉积物进行切割和搅拌。
4.根据权利要求1所述的方法，其中，所述清淤装置还包括吸取系统，所述吸取系统与压滤装置之间密封连接有输送管道；
所述吸取所述悬浊液并将所述悬浊液进行压滤处理得到滤渣和滤液，包括：
控制所述吸取系统将所述悬浊液抽吸并输送至所述压滤装置；
在所述压滤装置中，所述悬浊液经过重力脱水区、压力脱水区的压滤处理，得到所述滤渣和所述滤液。
5.根据权利要求3所述的方法，其中，所述在所述压滤装置中所述悬浊液经过重力脱水区、压力脱水区的压滤处理，得到所述滤渣和所述滤液，包括：
所述悬浊液在所述重力脱水区进行过滤处理，去除所述沉积物中含有的游离废液，得到沉淀物和第一滤液；
将所述沉淀物输送至所述压力脱水区进行压滤处理，得到所述滤渣和第二滤液。
6.根据权利要求5所述的方法，其中，所述悬浊液在所述重力脱水区进行过滤处理，包括：
向所述悬浊液中加入絮凝剂，得到待处理的混浊液；
将所述待处理的混浊液中的废液输送至所述重力脱水区的滤网进行过滤，得到所述沉淀物和所述第一滤液。
7.根据权利要求5所述的方法，其中，所述将所述沉淀物输送至所述压力脱水区进行压滤处理，包括：
在所述压力脱水区，将所述沉淀物依次输送至具有可调张紧力的过滤带、直径逐渐递减的转棍和对压辊，在连续增加的挤压力和剪切力的作用下，去除所述沉淀物中的废液，得到所述滤渣和所述第二滤液。
8.根据权利要求1所述的方法，其中，所述根据所述沉积物的放射性值划定所述待处理区域，包括：
按照所述沉积物的放射性评价值，将所述天然蒸发池中全部区域进行排序，得到排序结果；
根据所述排序结果，从所述全部区域中划定所述待处理区域。
9.根据权利要求8所述的方法，其中，所述根据所述排序结果，从所述全部区域中划定所述待处理区域，包括：
将沉积物的放射性评价值最高的区域划定为所述待处理区域。
10.根据权利要求1所述的方法，还包括：
将沉积物的放射性评价值超过预设阈值的区域划定为所述待处理区域。
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