CN219950742U - 一种基于碳捕捉和厌氧氨氧化的污水处理装置 - Google Patents
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Abstract
一种基于碳捕捉和厌氧氨氧化的污水处理装置,包括:用于对污水中的进行沉淀处理的沉砂预处理池;用于将絮凝剂和沉砂预处理池排出的污水进行絮凝沉淀并完成碳捕捉的碳捕捉池;用于对碳捕捉池排出的污水进行脱氮反应的厌氧氨氧化一体设备;用于对厨余垃圾进行处理的筛分破碎机;用于将筛分破碎机粉碎的浆料和碳捕捉池排出的污泥进行混合的多轴混料机;用于对多轴混料机混合后的物料进行厌氧发酵的厌氧发酵机;用于将厌氧发酵机排出的剩余物料进行好氧发酵的有机肥生产设备;用于将厌氧发酵机产生的沼气转化成电能和/或热能的沼气发电机组。该污水处理装置,解决了当前污水处理高能耗、低回收的现状,达到了以污治污、高效处理的效果。
Description
【技术领域】
本实用新型属于污水、污泥、厨余垃圾处理技术领域,具体涉及一种基于碳捕捉和厌氧氨氧化的污水处理装置。
【背景技术】
现如今,每年城市污水处理量可达584.6亿m3,因曝气消耗能量292.3亿kW·h(按0.5kW·h/m3计),若曝气成本按0.15元/t水计,消耗近87亿元,由于污水中的有机物含有巨大的化学能,若处理不当,将会造成1215亿kW·h化学能的流失。申请号为2022102101637的专利公开了一种应用于污水处理的反硝化生物高效除磷方法,其可在好氧区,控制总曝气量,降低曝气发生,并通过交替循环曝气有利于生物的高效脱氮,但是其并没有实现资源利用。
近年来,随着餐饮行业的发展及人们生活水平的提高,产生了大量的厨余垃圾。厨余垃圾是指居民日常生活及食品加工、饮食服务、单位供餐等活动中产生的垃圾,包括丢弃不用的菜叶、剩菜、剩饭、果皮、蛋壳、茶渣、骨头等,其主要来源为家庭厨房、餐厅、饭店、食堂、市场及其他与食品加工有关的行业。由于厨余垃圾种类较多,其处理方式较为复杂,现如今一般采用填埋法、焚烧法等,由于厨余垃圾成分较为复杂,若选用填埋法,会对地下水造成污染,若采用焚烧法,会对环境造成污染。鉴于此,申请号为201910203105X的专利公开了一种餐厨垃圾加热过滤处理装置,其可将餐厨垃圾进行二次分离,尤其是北方寒冷天气,以及动物油回收较多的情况下,可有效的将凝结的油液化,将堵塞在过滤网上的小颗粒刮走,虽然提高了物水分离效果,但同样没有实现资源利用。
上述两种专利,可分别对污水、餐厨垃圾分别进行处理,但是其并不能在同一套设备中同时完成污水、餐厨垃圾的处理,同时在处理过程中,具有较高的能源的损耗,且同样没有实现资源利用,鉴于此,实用必要提供一种可对市政污水、污泥、餐厨垃圾进行处理的污水处理装置。
【实用新型内容】
为了解决上述问题,本实用新型提供一种基于碳捕捉和厌氧氨氧化的污水处理装置,其利用碳捕捉池实现污水碳分离,利用一体化厌氧氨氧化设备实现污水达标处理,并利用污泥与餐厨垃圾协同厌氧发酵为全厂供电供热,解决了当前污水处理高能耗、低回收的现状,实现了污水处理厂零能耗,达到了以污治污、高效处理的效果。
本实用新型是通过以下技术方案实现的,提供一种基于碳捕捉和厌氧氨氧化的污水处理装置,包括:
用于对污水中的污泥/砂砾进行沉淀处理的沉砂预处理池;
用于将絮凝剂和沉砂预处理池排出的污水进行絮凝沉淀,进而完成碳捕捉的碳捕捉池;
用于对碳捕捉池沉淀后的污泥进行脱水处理的污泥脱水机;
用于对碳捕捉池排出的污水进行脱氮反应的厌氧氨氧化一体设备,其顶部通过管道连接一二沉池;
用于对厨余垃圾进行处理的筛分破碎机;
用于将筛分破碎机粉碎的浆料和碳捕捉池排出的污泥进行混合的多轴混料机,其与污泥脱水机通过管道连通;
用于对多轴混料机混合后的物料进行厌氧发酵的厌氧发酵机;
用于将厌氧发酵机排出的剩余物料进行好氧发酵的有机肥生产设备;
用于将厌氧发酵机产生的沼气转化成电能和/或热能的沼气发电机组,其产生的热能作用于厌氧氨氧化一体设备、厌氧发酵机。
特别的,所述沉砂预处理池包括:第一本体、格栅、刮砂板、曝气池、第一搅拌器;
所述第一本体底部为漏斗状,形成一集砂斗,该集砂斗底部设有一出砂口,且所述第一本体顶部设有一用于使污水流入的进水口,该第一本体底部向上延伸形成一隔板,该隔板与第一本体侧壁形成一搅拌池,该搅拌池下方设有一出水口;
所述格栅倾斜设于第一本体内,其边缘与第一本体内壁相接触,顶部于第一本体穿出,该格栅位于进水口下方,且该格栅的栅条间距为5mm-10mm;
所述刮砂板设于第一本体底部;
所述曝气池设于第一本体远离格栅的一侧,内部竖向设有若干曝气管,且该曝气池远离格栅的一侧设有一进泥口、靠近格栅的一侧设有一出泥口,该出泥口的高度高于隔板的高度;
所述第一搅拌器曝气池下方,且位于搅拌池内。
特别的,所述碳捕捉池包括:第二本体、第二搅拌器、若干斜板、絮凝剂添加设备;
所述第二本体上方设有一与出水口通过管道连通的入水口,该第二本体底部为漏斗状,其底部设有一排泥口,且该第二本体顶部向下延伸出一挡板,该挡板与第二本体之间由下至上设有滤网A、滤网B,所述滤网A孔径为60-80μm、滤网B孔径为20-40μm,所述第二本体位于滤网B的上方设有一出水槽;
所述第二搅拌器设于第二本体顶部内壁;
所述若干斜板平行设于第二本体内,且均匀分布,所述斜板的顶部较挡板的底部低;
所述絮凝剂添加设备设于第二本体顶部。
特别的,所述厌氧氨氧化一体设备包括:第三本体、曝气设备、加热管、填料;
所述第三本体底部与出水槽通过管道连通,该第三本体顶部设有一排气口,底部设有一排污口,且为漏斗状,且该第三本体顶部通过管道与二沉池连通,所述二沉池为平流沉淀池、竖流式沉淀池中的任意一种;
所述曝气设备设于第三本体底部;
所述加热管呈螺旋状分布于第三本体外壁;
所述填料均匀分布于第三本体内,且位于曝气设备上方。
特别的,所述筛分破碎机包括:由下至上依次设置的第四本体、筛分板、接料斗;
所述第四本体底部设有一排料口;
所述筛分板的筛孔大小为5-8cm,其倾斜设于第四本体与接料斗之间,且该筛分板最低端与接料斗之间设有一出料口;
所述多轴混料机包括:料仓、两组搅拌轴;
所述料仓顶部排料口通过管道连通,该料仓底部设有一出口;
所述两组搅拌轴水平设于料仓底部,每组搅拌轴由两个转向相反的搅拌轴组成。
特别的,所述厌氧发酵机为卧式厌氧发酵机,其上方与出口通过管道连通、下方设有一与有机肥生产设备通过管道连通的消化液出料口,所述厌氧发酵机内水平设有旋转搅拌轴,该旋转搅拌轴上均匀分布有若干长短不一的搅拌叶片,且该厌氧发酵机底部外侧设有加热盘管,顶部设有用于储存沼气的沼气柜,该沼气柜与沼气发电机组连接。
与现有技术相比,本实用新型提的有益效果是:
1、采用碳捕捉技术从污水进水中回收碳源,并将碳捕捉技术与厌氧氨氧化技术耦合对污水进行处理,一方面减少了污水处理能量投入,另一方面实现了污水中资源和能量的回收,具有绿色、低碳、高效的特点;
2、碳捕捉池融合了物理、化学、生物等多种捕捉技术,实现了污水中碳源的吸附、絮凝,加速了沉淀;
3、将分离的碳源与餐厨垃圾采用卧式厌氧发酵器进行半干式协同厌氧发酵,并将产生的沼气采用沼气发电机组进行处理,产生电能、热能,从而对全厂进行供电供热,同时对发酵后产生的浆料制备成有机肥,实现污泥的减量化、无害化、资源化处理;
综上所述,本实用新型提供的基于碳捕捉和厌氧氨氧化的污水处理的系统及方法,利用碳捕捉池实现了污水碳分离,利用一体化厌氧氨氧化设备实现污水达标处理,利用污泥与餐厨垃圾协同厌氧发酵为全厂供电供热,使得污水处理厂能量平衡、碳中和,解决了当前污水处理高能耗、低回收的现状,确保污水处理厂零能耗,达到了以污治污、高效处理、资源化利用的目的。
【附图说明】
图1为本实用新型一种基于碳捕捉和厌氧氨氧化的污水处理装置的结构示意图;
图2为本实用新型一种基于碳捕捉和厌氧氨氧化的污水处理装置中沉砂预处理池的结构示意图;
图3为本实用新型一种基于碳捕捉和厌氧氨氧化的污水处理装置中碳捕捉池的结构示意图。
附图中,1沉砂预处理池、101第一本体、102格栅、103刮砂板、104曝气池、105第一搅拌器、106集砂斗、107出砂口、108进水口、109隔板、110搅拌池、111出水口、112进泥口、113出泥口、2碳捕捉池、201第二本体、202第二搅拌器、203斜板、204絮凝剂添加设备、205入水口、206排泥口、207挡板、208滤网A、209滤网B、210出水槽、3污泥脱水机、4厌氧氨氧化一体设备、401第三本体、402曝气设备、403加热管、404填料、405排气口、206排污口、5筛分破碎机、501第四本体、502筛分板、503接料斗、504排料口、505出料口、6多轴混料机、601料仓、602搅拌轴、603出口、7厌氧发酵机、701出料口、702旋转搅拌轴、703搅拌叶、704加热盘管、705沼气柜、8有机肥生产设备、9沼气发电机组、10二沉池。
【具体实施方式】
为了使本实用新型的目的、技术方案及优点更加清楚明白,以下结合附图,对本实用新型进一步详细说明。
请参阅图1-3,本实用新型提供一种基于碳捕捉和厌氧氨氧化的污水处理装置,其包括:用于实现污水碳分离的碳分离装置、用于对污水进行处理以使排放污水达到排放标准的污水处理装置、用于对餐厨垃圾及分离后的污泥进行发酵处理以产生沼气的沼气装置、用于将沼气转换成热能电能的沼气发电机组9以及用于将餐厨残渣等转化为有机肥料的有机肥生产设备8。其中碳分离装置包括:沉砂预处理池1、碳捕捉池2,污水处理装置包括:污泥脱水机3、厌氧氨氧化一体设备4、二沉池10,沼气装置包括:筛分破碎机5、多轴混料机6、厌氧发酵机7。
其中,沉砂预处理池1集沉砂、污水处理为一体,沉砂部分采用平流式沉砂工艺,该沉砂预处理池1包括:第一本体101、格栅102、刮砂板103、曝气池104、第一搅拌器105;
所述第一本体101顶部设有一进水口108,底部为倾斜状,具有一定坡度,且最低端为漏斗状,形成一集砂斗106,当污水于进水口108进入后,大块且呈悬浮或漂浮的污染物及杂物被第一本体101内倾斜布置的格栅102阻挡,格栅102设计为传送带样式,其可将阻挡的污染物及杂物输出进行处理,于本实用新型中,为了便于污染物及杂物的输出,可在格栅102上设置若干长短不一的阻挡杆,用于对污染物及杂物进行抓紧等;当污水经过格栅102过滤后,污水沿水平方向前进,其中的砂砾、污泥等在自身重力作用下,沉积于第一本体101底部实现砂水分离,由于第一本体101底部具有一定的坡度,结合其底部安装的刮砂板103可将沉积的污泥、砂砾等输送至集砂斗106中,当达到一定量时,打开出砂口107,可将污泥、砂砾排出;此时向曝气池106中加入外购活性污泥,活性污泥在竖向曝气管的作用下进行曝气饥饿,之后沿出泥口113进入隔板109与第一本体101形成的搅拌池110内,与此同时沉淀后的污水经过隔板109溢流至搅拌池110内,经第一搅拌器105搅拌后,溢流入搅拌池110内的污水与曝气后的污泥快速混合,并沿搅拌池110下方的出水口111排出,并经过管道进入碳捕捉池2内。
所述碳捕捉池2采用物理、化学、生物等多种方法对污泥中的碳源进行捕捉及分离,其利用活性污泥的曝气饥饿超量吸收、投加生物絮凝剂以及设置斜板加速沉淀等来实现污水有机物的吸附、絮凝、沉淀;该碳捕捉池2包括:第二本体201、第二搅拌器202、若干斜板203、絮凝剂添加设备204;
所述第二本体201上方设有一与出水口111通过管道连通的入水口205,混合均匀的活性污泥及污水经入水口205进入第二本体201内,并与通过絮凝剂添加设备204加入的生物絮凝剂经过第二搅拌器202的慢速搅拌下混合,进行有机物吸附、絮凝,并在第二本体201内设置的斜板203的作用下,加速沉淀,聚集于第二本体201底部,第二本体201底部为漏斗状,其底部设有一排泥口206,该排泥口206排出的污泥经过污泥脱水机3脱水后待用;而经过有机物吸附、絮凝后上层的污水会进入挡板207与第二本体201形成的容纳槽210,并由下至上依次经过滤网A 208、滤网B 209,此时污水中残留的有机碳会被滤网A 208、滤网B209截留并沉淀至第二本体201下方,如此实现了碳的富集,确保沿出水槽210进入厌氧氨氧化一体设备4的污水水质达到设定要求。
所述厌氧氨氧化一体设备4采用底部进水、顶部出水的结构,其包括:第三本体401、曝气设备402、加热管403、填料404;
所述第三本体401底部与出水槽210通过管道连通,所述曝气设备402设于第三本体401底部,且其最低高度较污水进口高度高,所述填料404均匀分布于曝气设备402上方,如此当经过碳捕捉处理后的污水进入第三本体401后,通过曝气设备402调节进气量,为底部进入的污水进行的短程硝化反应提供氧气,将氨氮转化为亚硝氮,之后经过生长在填料404上的厌氧氨氧化菌,进一步将氨氮和亚硝氮转化为氮气于第三本体401顶部的排气口405排出,处理后的污泥沿着第三本体401底部的排污口406排出,污水沿着第三本体401顶部设置的出口排出进入二沉池10内经过沉淀后达到排放标准排出,所述排污口406的高度较污水进入口的高度低,所述污水出口的高度较排气口405的高度低;由于微生物生长需要保持在一定温度范围内,为了使该厌氧氨氧化一体设备4的温度达到微生物的生长范围,第一本体401外壁均匀分布有加热管403,该加热管403呈螺旋状分布于第一本体401外壁。
所述筛分破碎机5用于将餐厨垃圾进行筛分破碎,其包括:由下至上依次设置的第四本体501、筛分板502、接料斗503;
当运输车将餐厨垃圾运送至处理厂后,倒入接料斗503内,餐厨垃圾内的塑料等经过筛分版502分离后,塑料等物质会沿着出料口505排出,筛下物会进入第四本体501内,经过破碎支撑有机浆料于第四本体501底部的排料口504排送至多轴混料机6。
所述多轴混料机6包括:料仓601、两组搅拌轴602,其中两组搅拌轴602水平设于料仓601底部,每组搅拌轴602由两个转向相反的搅拌轴组成;
如此当有机浆料、经污泥脱水机3脱水后的脱水污泥进入料仓601后,经过每组搅拌轴602的正反转搅拌后,混合成均匀的物料,并达到半干式厌氧发酵所需的最佳物料状态,并通过料仓601底部的出口进入厌氧发酵的厌氧发酵机7中。
所述厌氧发酵机7为卧式厌氧发酵机,其上方与多轴混料机6的出口603通过管道连通,用于使混合物料进入,下方设有用于使发酵后物料排出的出料口701,其内部横向设有一旋转搅拌轴702,该旋转搅拌轴702上径向分布有若干长短不一的搅拌叶片703,当物料进入厌氧发酵机7后,旋转搅拌轴702开始工作,带动搅拌叶片703旋转,此时物料在搅拌叶片703的作用下,沿旋转搅拌轴702横向推进,并进行厌氧反应,反应完成后的物料会于出料口701排出进入机肥生产设备8中,反应中产生的沼气会进入沼气柜705中储存;于本实用新型中,由于厌氧反应需要在一定的温度下进行,同时为了避免加热盘管704与物料直接接触,而影响厌氧反应的进行,加热盘管704设于厌氧发酵机7底部外侧。
所述有机肥生产设备8为好氧滚筒形,具有占地面积小、高效、自动化程度高、臭味小等特点,当厌氧发酵后的有机浆料进入有机肥生产设备8后,并通过加入其他辅料、微生物菌剂,此时有机肥生产设备8将加入的物料发酵生产为有机肥待用。
所述沼气发电机组9可将沼气柜705中储存的沼气转化为电能和热能为全场设备提供电能,并为厌氧氨氧化一体设备4和厌氧发酵器7提供热能,从而实现全厂能源平衡,达到以污治污、节约能源的目的。
于本实用新型中,为了筛出微米级固体颗粒,所述滤网A 208孔径为60-80μm、滤网B 209孔径为20-40μm。
为了便于对大块呈悬浮或漂浮状的污染物进行截阻的同时使污水及污泥、砂砾等进入格栅102下方,所述格栅102的栅条间距为5mm-10mm;同时为了避免污水沿出泥口113进入曝气池106中,所述出泥口113的高度高于隔板109的高度,如此经格栅102过滤后的污水会沿着隔板109溢流入搅拌池110中与曝气后的污泥混合均匀。
为了便于絮凝后的污水经滤网A 208、滤网B 209过滤,所述斜板203的顶部较挡板207的底部低。
综上所述,本实用新型提供了一种基于碳捕捉和厌氧氨氧化的污水处理装置,发掘和利用污水潜能,从前端进水进行碳捕捉实现污水处理碳资源回收,并将污水碳分离与厌氧氨氧化技术相联合,将污泥与餐厨垃圾协同厌氧处理,实现污水处理厂零能耗,达到了以污治污、高效处理的目的,具有绿色、低碳、占地小、资源综合利用等优点,对于市政污水、污泥、餐厨垃圾的处理具有良好处理效果和广泛应用前景。
Claims (9)
1.一种基于碳捕捉和厌氧氨氧化的污水处理装置,其特征在于,包括:
用于对污水中的污泥/砂砾进行沉淀处理的沉砂预处理池(1);
用于将絮凝剂和沉砂预处理池(1)排出的污水进行絮凝沉淀,进而完成碳捕捉的碳捕捉池(2);
用于对碳捕捉池(2)沉淀后的污泥进行脱水处理的污泥脱水机(3);
用于对碳捕捉池(2)排出的污水进行脱氮反应的厌氧氨氧化一体设备(4),其顶部通过管道连接一二沉池(10);
用于对厨余垃圾进行处理的筛分破碎机(5);
用于将筛分破碎机(5)粉碎的浆料和碳捕捉池(2)排出的污泥进行混合的多轴混料机(6),其与污泥脱水机(3)通过管道连通;
用于对多轴混料机(6)混合后的物料进行厌氧发酵的厌氧发酵机(7);
用于将厌氧发酵机(7)排出的剩余物料进行好氧发酵的有机肥生产设备(8);
用于将厌氧发酵机(7)产生的沼气转化成电能和/或热能的沼气发电机组(9),其产生的热能作用于厌氧氨氧化一体设备(4)、厌氧发酵机(7)。
2.根据权利要求1所述的一种基于碳捕捉和厌氧氨氧化的污水处理装置,其特征在于,所述沉砂预处理池(1)包括:第一本体(101)、格栅(102)、刮砂板(103)、曝气池(104)、第一搅拌器(105);
所述第一本体(101)底部为漏斗状,形成一集砂斗(106),该集砂斗(106)底部设有一出砂口(107),且所述第一本体(101)顶部设有一用于使污水流入的进水口(108),该第一本体(101)底部向上延伸形成一隔板(109),该隔板(109)与第一本体(101)侧壁形成一搅拌池(110),该搅拌池(110)下方设有一出水口(111);
所述格栅(102)倾斜设于第一本体(101)内,其边缘与第一本体(101)内壁相接触,顶部于第一本体(101)穿出,该格栅(102)位于进水口(108)下方;
所述刮砂板(103)设于第一本体(101)底部;
所述曝气池(104)设于第一本体(101)远离格栅(102)的一侧,内部竖向设有若干曝气管,且该曝气池(104)远离格栅(102)的一侧设有一进泥口(112)、靠近格栅(102)的一侧设有一出泥口(113),该出泥口(113)的高度高于隔板(109)的高度;
所述第一搅拌器(105)曝气池(104)下方,且位于搅拌池(110)内。
3.根据权利要求2所述的一种基于碳捕捉和厌氧氨氧化的污水处理装置,其特征在于,所述格栅(102)的栅条间距为5mm-10mm。
4.根据权利要求3所述的一种基于碳捕捉和厌氧氨氧化的污水处理装置,其特征在于,所述碳捕捉池(2)包括:第二本体(201)、第二搅拌器(202)、若干斜板(203)、絮凝剂添加设备(204);
所述第二本体(201)上方设有一与出水口(111)通过管道连通的入水口(205),该第二本体(201)底部为漏斗状,其底部设有一排泥口(206),且该第二本体(201)顶部向下延伸出一挡板(207),该挡板(207)与第二本体(201)之间由下至上设有滤网A(208)、滤网B(209),所述第二本体(201)位于滤网B(209)的上方设有一出水槽(210);
所述第二搅拌器(202)设于第二本体(201)顶部内壁;
所述若干斜板(203)平行设于第二本体(201)内,且均匀分布,所述斜板(203)的顶部较挡板(207)的底部低;
所述絮凝剂添加设备(204)设于第二本体(201)顶部。
5.根据权利要求4所述的一种基于碳捕捉和厌氧氨氧化的污水处理装置,其特征在于,所述滤网A(208)孔径为60-80μm、滤网B(209)孔径为20-40μm。
6.根据权利要求5所述的一种基于碳捕捉和厌氧氨氧化的污水处理装置,其特征在于,所述厌氧氨氧化一体设备(4)包括:第三本体(401)、曝气设备(402)、加热管(403)、填料(404);
所述第三本体(401)底部与出水槽(210)通过管道连通,该第三本体(401)顶部设有一排气口(405),底部设有一排污口(406),且为漏斗状,且该第三本体(401)顶部通过管道与二沉池(10)连通,所述二沉池(10)为平流沉淀池、竖流式沉淀池中的任意一种;
所述曝气设备(402)设于第三本体(401)底部;
所述加热管(403)呈螺旋状分布于第三本体(401)外壁;
所述填料(404)均匀分布于第三本体(401)内,且位于曝气设备(402)上方。
7.根据权利要求1所述的一种基于碳捕捉和厌氧氨氧化的污水处理装置,其特征在于,所述筛分破碎机(5)包括:由下至上依次设置的第四本体(501)、筛分板(502)、接料斗(503);
所述第四本体(501)底部设有一排料口(504);
所述筛分板(502)的筛孔大小为5-8cm,其倾斜设于第四本体(501)与接料斗(503)之间,且该筛分板(502)最低端与接料斗(503)之间设有一出料口(505)。
8.根据权利要求1所述的一种基于碳捕捉和厌氧氨氧化的污水处理装置,其特征在于,
所述多轴混料机(6)包括:料仓(601)、两组搅拌轴(602);
所述料仓(601)顶部排料口(504)通过管道连通,该料仓(601)底部设有一出口(603);
所述两组搅拌轴(602)水平设于料仓(601)底部,每组搅拌轴(602)由两个转向相反的搅拌轴组成。
9.根据权利要求8所述的一种基于碳捕捉和厌氧氨氧化的污水处理装置,其特征在于,所述厌氧发酵机(7)为卧式厌氧发酵机,其上方与出口(603)通过管道连通、下方设有一与有机肥生产设备(8)通过管道连通的消化液出料口(701),所述厌氧发酵机(7)内水平设有旋转搅拌轴(702),该旋转搅拌轴(702)上均匀分布有若干长短不一的搅拌叶片(703),且该厌氧发酵机(7)底部外侧设有加热盘管(704),顶部设有用于储存沼气的沼气柜(705),该沼气柜(705)与沼气发电机组(9)连接。
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