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1、超濾的應(yīng)用探討超濾的應(yīng)用探討 內(nèi)容提要內(nèi)容提要公司與產(chǎn)品簡介如何選擇超濾產(chǎn)品DOW超濾的運(yùn)行過程我們的經(jīng)驗(yàn)是什么應(yīng)用領(lǐng)域與案例Q&A公司與產(chǎn)品簡介公司與產(chǎn)品簡介如何選擇超濾產(chǎn)品DOW超濾的運(yùn)行過程我們的經(jīng)驗(yàn)是什么應(yīng)用領(lǐng)域與案例Q&A 全球領(lǐng)先的科技公司,2007年銷售額達(dá)到540億美元 1897年由Herbert H. Dow 在美國密歇根州米德蘭市創(chuàng)立 在全球37個國家設(shè)有180余處生產(chǎn)基地,可供應(yīng)3,500多種產(chǎn)品 在全球約有42,000名員工陶氏簡介陶氏簡介公司創(chuàng)始人:公司創(chuàng)始人: Herbert H. Dow1930s 開始對華貿(mào)易1957 在香港設(shè)立辦事處1968 在

2、臺北設(shè)立辦事處1972 開始向中國直接銷售1976 香港青衣聚苯乙烯工廠投產(chǎn)1980 在北京設(shè)立辦事處1981 在上海設(shè)立辦事處1989 成立浙江太平洋化學(xué)有限公司1998 廣州聚氨酯組合料工廠投產(chǎn)2002 張家港基地投產(chǎn)2004 設(shè)立大中華區(qū),總部設(shè)在上海2005 宣布在中國設(shè)立陶氏研發(fā)及信息技術(shù)中心2006 全資收購歐美公司,水凈化部成立陶氏大中華區(qū)大事記陶氏大中華區(qū)大事記十一大生產(chǎn)基地十一大生產(chǎn)基地五大業(yè)務(wù)中心五大業(yè)務(wù)中心1,400多名員工多名員工 2007年銷售額逾年銷售額逾 33億美元億美元 業(yè)務(wù)中心業(yè)務(wù)中心生產(chǎn)基地生產(chǎn)基地 地區(qū)總部地區(qū)總部陶氏大中華區(qū)陶氏大中華區(qū)我們的愿景,使命,

3、價值觀與戰(zhàn)略我們的愿景,使命,價值觀與戰(zhàn)略愿愿 景:成為全球規(guī)模最大、盈利最佳且最受尊敬的化工公司景:成為全球規(guī)模最大、盈利最佳且最受尊敬的化工公司使使 命:通過掌握和運(yùn)用科學(xué)和技術(shù),堅(jiān)持不懈地改進(jìn)可推動人類進(jìn)步的因素命:通過掌握和運(yùn)用科學(xué)和技術(shù),堅(jiān)持不懈地改進(jìn)可推動人類進(jìn)步的因素 價值觀:價值觀: 誠信并以人為本誠信并以人為本戰(zhàn)戰(zhàn) 略:加強(qiáng)陶氏專營基礎(chǔ)化學(xué)品業(yè)務(wù)的優(yōu)勢,優(yōu)先對功能性化學(xué)品業(yè)務(wù)投資略:加強(qiáng)陶氏專營基礎(chǔ)化學(xué)品業(yè)務(wù)的優(yōu)勢,優(yōu)先對功能性化學(xué)品業(yè)務(wù)投資DOW能能為為您提供什么?您提供什么?RawWaterStorageTankReclaim (Recovery)SystemUFUVSe

4、condary Loop (Polishing Stage)Pre-treatment SystemStorageTankFinal PolisherMulti Media Filter or UFStorageTankPoint of UseOptionalDischargeStorageTankPrimary Loop (Roughing Stage)2B3T System (UPCORE* System)Single Pass RO + Working Mixed BedDouble Pass ROSingle Pass RO + CDI or EDIOptionalROIXUFEDI*

5、 陶氏是世界上唯一能同時提供包括:超濾,反滲透,電除鹽(EDI)和離子交換樹脂在內(nèi)的關(guān)鍵水處理產(chǎn)品的全球性公司DOW超超濾濾和和EDI水水處處理理產(chǎn)產(chǎn)品品選擇選擇SFP 2680SFP 2660SFP 2860產(chǎn)品產(chǎn)品(Product)膜組件膜組件(Membrane)電除鹽組件電除鹽組件(EDI)超濾膜超濾膜 (UF)MBR膜膜 (浸沒式)(浸沒式)EDI 210&UEDI 316DOW SFP超超濾濾膜的介膜的介紹紹 膜形式膜形式外壓式中空纖維外壓式中空纖維膜材料膜材料PVDF(聚偏氟乙烯)(聚偏氟乙烯)殼體材料殼體材料UPVC(聚氯乙烯)(聚氯乙烯)公稱膜孔徑公稱膜孔徑0.03um

6、膜絲外徑膜絲外徑1.3mm組件型號組件型號組件公稱膜面積組件公稱膜面積m2(ft2)組件重量(濕態(tài))組件重量(濕態(tài))kg(1b)組件尺寸組件尺寸(mm)SFP264020(215)22(49)1651356SFP266033(335)32(71)1651856SFP268044(474)44(97)1652356SFP286052(560)83(183)2251860SFP288070(753)98(216)2252360最大進(jìn)水壓力最大進(jìn)水壓力6.0bar(87 psi)產(chǎn)水濁度(產(chǎn)水濁度(NTU)0.2NTU產(chǎn)水產(chǎn)水SDI(15min)2.5TOC去除率(占產(chǎn)水百分比)去除率(占產(chǎn)水百分比

7、)20% - 60%目前的主力目前的主力產(chǎn)品產(chǎn)品特點(diǎn):特點(diǎn): 小篩分孔徑和高填充密度在保證產(chǎn)小篩分孔徑和高填充密度在保證產(chǎn)水質(zhì)量水質(zhì)量 前提下增加單位體積的產(chǎn)水前提下增加單位體積的產(chǎn)水量。量。 缺陷少缺陷少 對進(jìn)水水質(zhì)的要求寬對進(jìn)水水質(zhì)的要求寬 化學(xué)穩(wěn)定性高,適應(yīng)化學(xué)清洗劑化學(xué)穩(wěn)定性高,適應(yīng)化學(xué)清洗劑 清洗方便清洗方便 抗拉、抗壓強(qiáng)度高抗拉、抗壓強(qiáng)度高 低運(yùn)行成本低運(yùn)行成本膜絲斷面 SFP SFP超濾膜的特點(diǎn)超濾膜的特點(diǎn) 1st 分離層分離層進(jìn)水進(jìn)水 (O/I)Lumen Area2nd 分離層分離層0.30 mm 厚度厚度膜的特性膜的特性 化學(xué)化學(xué)穩(wěn)穩(wěn)定性定性 聚偏氟乙烯(PVDF)材質(zhì)的化

8、學(xué)穩(wěn)定性是各類膜材質(zhì)中最優(yōu)異的,耐受氧化劑等化學(xué)藥品的持續(xù)清洗能力強(qiáng)。膜的特性膜的特性 強(qiáng)強(qiáng)度度未加工的聚合物強(qiáng)度使用高分子量 PVDF 300,000無需加強(qiáng)材料的超強(qiáng)度膜結(jié)構(gòu)典型系統(tǒng)流程圖典型系統(tǒng)流程圖膜系膜系統(tǒng)統(tǒng)的基本構(gòu)成的基本構(gòu)成現(xiàn)場現(xiàn)場照片照片模塊化的設(shè)計和小的占地空間模塊化的設(shè)計和小的占地空間哪些因素影響膜過濾過程?哪些因素影響膜過濾過程?u宏觀流道與顆粒雜質(zhì)宏觀流道與顆粒雜質(zhì)-內(nèi)壓?外壓?內(nèi)壓?外壓?u微觀流道(孔徑、臨界通量)微觀流道(孔徑、臨界通量)-MF?UF?u膜與雜質(zhì)的相互作用膜與雜質(zhì)的相互作用-膜材質(zhì)的選擇膜材質(zhì)的選擇u水本身(溫度)水本身(溫度)膜的選擇原理膜的選擇

9、原理1:宏觀流道內(nèi)壓?外壓?污染物在膜絲兩端的污染物在膜絲兩端的累積累積外壓膜具有各大的過濾空間(是內(nèi)壓膜外壓膜具有各大的過濾空間(是內(nèi)壓膜2倍左右)倍左右)-更高的抗污染性能更高的抗污染性能內(nèi)壓式,流道空間固定,當(dāng)進(jìn)水懸浮物含量懸浮物含量較高時,宜采用錯流過濾,或者降低水回收率。假設(shè)原水懸浮物含量50mg/L,錯流過濾,單程回收率95,則出水端的懸浮物含量高達(dá)1000mg/L。采用內(nèi)徑更大的管式膜來處理發(fā)酵液、活性污泥等高懸浮物體系。項(xiàng)目項(xiàng)目內(nèi)壓膜內(nèi)壓膜1 1內(nèi)壓膜內(nèi)壓膜2外壓膜外壓膜1流動形式內(nèi)壓內(nèi)壓外壓纖維外徑/內(nèi)徑,mm1.3/0.80.81.3/0.80.81.25/0.7預(yù)過濾精度

10、要求,m150150300進(jìn)水最大濁度,NTU1001003001:宏觀流道內(nèi)壓?外壓?外壓包括浸沒式,流道空間不固定,常采用夾氣清洗的方式,利用氣泡的剪切、湍動提高清洗效果。內(nèi)壓式采用夾氣方式效果不明顯,多采用分散化學(xué)清洗(CEB)的方式。引發(fā)清洗的問題1:宏觀流道內(nèi)壓?外壓?1. 宏觀流道問題小結(jié)u外壓式操作,對來水最大顆粒粒徑要求寬松;u外壓式操作,允許進(jìn)水更高的懸浮物含量;u外壓式操作,單程回收率更高,應(yīng)對水質(zhì)波動能力強(qiáng);u外壓式操作,采用廉價的氣水混合清洗效果更好。為什么選擇為什么選擇“UF”?UltrafiltrationMicrofiltrationPermeateFlux時間M

11、icrofiltrationUltrafiltration清洗通量恢復(fù)好清洗通量恢復(fù)好通量衰減快通量衰減快2:微觀流道孔徑?01002003004005006000.00.20.40.60.81.01.2SDI15Operation Time, Hours OMEXELLTM UF MF更小的過濾精度更小的過濾精度 更好的產(chǎn)水水質(zhì)更好的產(chǎn)水水質(zhì)為什么選擇為什么選擇“UF”?表表1 MF設(shè)計情況設(shè)計情況項(xiàng)目項(xiàng)目參數(shù)參數(shù)備注備注設(shè)計產(chǎn)水量200T/H/套膜面積50m2回收率90膜組件數(shù)30支/套設(shè)計通量133 l/m2.h設(shè)計通量過大設(shè)計通量過大產(chǎn)水流量6.7m3/hr/支MF?UF?表表2. M

12、F實(shí)際運(yùn)行情況實(shí)際運(yùn)行情況項(xiàng)目項(xiàng)目參數(shù)參數(shù)備注備注實(shí)際產(chǎn)水量(平均)90T/H/套套為設(shè)計值的為設(shè)計值的45膜面積50m2回收率(平均)75膜組件數(shù)30支/套實(shí)際運(yùn)行通量60 l/m2.h為設(shè)計值的為設(shè)計值的45產(chǎn)水流量3m3/hr/支-實(shí)際案例研究實(shí)際案例研究MF: 實(shí)際運(yùn)行通量衰減超過實(shí)際運(yùn)行通量衰減超過45!表表3. 運(yùn)行情況運(yùn)行情況No.項(xiàng)目項(xiàng)目頻率頻率時間時間1反洗周期3050min24min2化學(xué)加強(qiáng)洗(EFM)12次/天80分20秒3化學(xué)清洗周期10天8小時4MF壓差(TMP)11.5Bar項(xiàng)目項(xiàng)目EFMCIP藥品濃度藥品濃度1001000ppm,NaClO2000mg/L檸檬酸

13、10005000ppm,+2%NaOH/2%檸檬酸清洗時間清洗時間80.2min8小時時間間隔時間間隔12次/天10天MF?UF?頻繁的化學(xué)清洗和高的藥耗頻繁的化學(xué)清洗和高的藥耗2:微觀流道結(jié)構(gòu)、材料、應(yīng)用?海綿體,抗壓密,強(qiáng)度高指狀孔海綿體(DowTM UF)優(yōu)點(diǎn)流動阻力小流動阻力大缺點(diǎn)抗壓密性差,強(qiáng)度差抗壓密性好,強(qiáng)度好適用疏水性材料;硬脆親水性材料;柔韌指狀孔,短時通量高指狀孔指狀孔海綿體海綿體2. 微觀流道問題小結(jié)超濾過濾精度高;超濾可能初始通量低,但長期通量高;存在臨界通量,宜通過小試、中試等確定合理的設(shè)計通量;膜絲需要一定的抗壓強(qiáng)度,否則不能保證長期供水量。使用某種絮凝劑,增加懸浮

14、物含量,但是改善了凝膠層的性質(zhì),顯著提高通量可以建立一種評價通量衰減的方法,或者反映凝膠層性質(zhì)的參數(shù),以定量表述此現(xiàn)象。膠體或者懸浮物的帶電性質(zhì)0200400600800100150200250300350400450500Flux (L/m2h,1bar)Time ( min )050100 150 200 250 300 350 400100150200250300350400Flux (L/m2h,1bar)Time ( min )3:膜材料與雜質(zhì)的相互作用材質(zhì)的選擇規(guī)模(m3/h)投運(yùn)時間MBR/UF材質(zhì)燕山石化120004-6PVDF燕山石化40004-10PVDF齊魯石化15004

15、-6PVDF哈石化13006-3PVDF.90的石化廢水回用采用的石化廢水回用采用PVDF超超/微濾膜!微濾膜!Why?膜材料的一些物理性能膜材料的一些物理性能膜材料膜材料熔點(diǎn)熔點(diǎn)其他物理性質(zhì)其他物理性質(zhì)應(yīng)用應(yīng)用聚丙烯腈(PAN)-機(jī)械強(qiáng)度j較差(1) 果汁飲料的濃縮與精制(2) 水的凈化與除菌聚醚砜(PES)剛性材料, 柔軟性較差(1)不同的工業(yè)廢水(2)水的凈化與除菌(3)市政污水(4)海水淡化(5)食品和制藥業(yè)聚偏氟乙聚偏氟乙稀稀(PVDF)176機(jī)械強(qiáng)度好機(jī)械強(qiáng)度好, 柔軟性好柔軟性好, 耐熱好耐熱好(1)不同的工業(yè)廢水不同的工業(yè)廢水(2)水的凈化與除菌水的凈化與除菌(3)市政污水市政

16、污水(4)海水淡化海水淡化(5)食品和制藥業(yè)食品和制藥業(yè)聚氯乙稀(PVC)175機(jī)械強(qiáng)度較好(1)水的凈化中空纖維物中空纖維物理性質(zhì)理性質(zhì)PVDFPS/PESNaOCl最大清洗濃度, ppm20005000100500膜材料的化學(xué)性能膜材料的化學(xué)性能更寬的應(yīng)用更寬的應(yīng)用范疇范疇膜材質(zhì)對水中化學(xué)物的適應(yīng)性比較有機(jī)物有機(jī)物PVDFPES冰醋酸CN苯甲醇CN氯仿(三氯甲烷)CN氯甲烷CN三氯乙烷CN丙酮CN甲乙酮LN醋酸乙酯LN二甲基亞砜DMSONN四氫呋喃NN苯胺NN二乙基乙酰胺NN吡啶SL苯酚,10水溶液LN3. 膜與雜質(zhì)的相互作用小結(jié)雜質(zhì)帶電性質(zhì)對超濾通量影響很明顯;絮凝劑、氧化劑等可以調(diào)劑水

17、質(zhì),顯著改善膜的污堵;有機(jī)物類的吸附污堵因有機(jī)物的種類不同而千差萬別;對膜進(jìn)行的必要化學(xué)清洗要求膜材質(zhì)化學(xué)穩(wěn)定性好,PVDF是目前最佳的選擇。Water Viscosity0.00.20.40.60.81.01.21.41.61.82.001020304050607080Temperature, CViscosity, cPTempViscosity cPC/ C cP cP40C41.56772.39101.30771.99181.05581.61201.00491.53250.89351.36300.80071.22350.72251.10400.65601.00450.59880.915

18、00.54940.84550.50640.774. 水本身的性質(zhì)溫度(粘度)flux = *D2 *PTM* / (k*t * )過膜壓差水溫對產(chǎn)水量/壓差的影響0.500.550.600.650.700.750.800.850.900.951.001.051.101.151.201.251.300481216202428323640液體溫度()通量校正系數(shù)對超濾的性能要求Summary可靠的去除效果可靠的去除效果耐化學(xué)清洗(尤其是耐氧化性)耐化學(xué)清洗(尤其是耐氧化性) -應(yīng)對膜的污堵應(yīng)對膜的污堵高污染負(fù)荷高污染負(fù)荷 -可經(jīng)受水質(zhì)的波動可經(jīng)受水質(zhì)的波動高機(jī)械強(qiáng)度高機(jī)械強(qiáng)度 -可經(jīng)受頻繁的清洗可

19、經(jīng)受頻繁的清洗 -高抗老化性高抗老化性寬的進(jìn)水限制寬的進(jìn)水限制 -降低預(yù)處理的投資降低預(yù)處理的投資 -膜的耐沖擊性膜的耐沖擊性均一的產(chǎn)品品質(zhì)均一的產(chǎn)品品質(zhì)公司與產(chǎn)品簡介如何選擇超濾產(chǎn)品DOW超濾的運(yùn)行過程超濾的運(yùn)行過程我們的經(jīng)驗(yàn)是什么應(yīng)用領(lǐng)域與案例Q&A概要概要化學(xué)清洗 (CIP)氣洗反洗化學(xué)分散洗 (CEB)在水質(zhì)特別差或水質(zhì)波動較大時可選正沖洗反洗周期過濾運(yùn)行過程運(yùn)行過程:DOW超濾膜組件的運(yùn)行過程UltrafiltrateRaw WaterFilter200-300 mBackwash TankAirChemicalsBackwash PumpFeed PumpEffluentU

20、ltrafiltrateRaw WaterFilter200-300 mBackwash TankAirChemicalsBackwash PumpFeed PumpEffluentUltrafiltrateRaw WaterFilter200-300 mBackwash TankAirChemicalsBackwash PumpFeed PumpEffluentBackwash TopUltrafiltrateRaw WaterFilter200-300 mBackwash TankAirChemicalsBackwash PumpFeed PumpEffluentUltrafiltrate

21、Raw WaterFilter200-300 mBackwash TankAirChemicalsBackwash PumpFeed PumpEffluentBackwash BottomTypical Flow Diagram (Dead-End Mode)UltrafiltrateRaw WaterFilter200-300 mBackwash TankAirChemicalsBackwash PumpFeed PumpEffluentCIP 過程過程CIP:-有機(jī)物、微生物污染有機(jī)物、微生物污染:-0.1%NaOH-0.2%NaCIO(Cl2) -無機(jī)物污染無機(jī)物污染: -12% 檸檬酸

22、檸檬酸, 0.4% HCI -壓力:壓力: 3bar -流量:流量: 1-1.5m3/hr/膜膜PumpCIP溶液箱溶液箱公司與產(chǎn)品簡介如何選擇超濾產(chǎn)品DOW超濾的運(yùn)行過程我們的經(jīng)驗(yàn)是什么我們的經(jīng)驗(yàn)是什么應(yīng)用領(lǐng)域與案例Q&A超濾系統(tǒng)的運(yùn)行經(jīng)驗(yàn)超濾系統(tǒng)的運(yùn)行經(jīng)驗(yàn)進(jìn)水添加混凝劑的經(jīng)驗(yàn);來水需認(rèn)真控制微生物的經(jīng)驗(yàn)沿河企業(yè)夜間偷排污水影響超濾的經(jīng)驗(yàn)通量過高造成的清洗頻繁頻繁化學(xué)清洗對膜材料的要求廢水中潛在有機(jī)物對膜材料的破壞作用分散清洗頻率高增大運(yùn)行費(fèi)用來水懸浮物不穩(wěn)定造成超濾污堵通量的通量的選擇經(jīng)驗(yàn)選擇經(jīng)驗(yàn)選擇高初始通量,選擇高初始通量,TMP上升較快,上升較快,CIP頻率高頻率高!A組件通

23、量衰減,采用高頻組件通量衰減,采用高頻率的維持性化學(xué)清洗率的維持性化學(xué)清洗高初始通量?通量衰減快,壓差上升快,清洗頻率高低初始通量?通量衰減慢,壓差上升慢,清洗頻率低102030405060708090100UF System Design FluxUF System Life Cycle Cost ($/m3)Excessive Capital CostExcessive Operating CostMinimal Cost對于不同水源,兼對于不同水源,兼顧投資費(fèi)用和運(yùn)行顧投資費(fèi)用和運(yùn)行費(fèi)用,選擇合適的費(fèi)用,選擇合適的通量值!通量值!-通量與投資費(fèi)用通量與投資費(fèi)用&運(yùn)行費(fèi)用運(yùn)行費(fèi)用通

24、量的通量的選擇經(jīng)驗(yàn)選擇經(jīng)驗(yàn)產(chǎn)水地下水地下水地表水地表水石灰軟化、混凝、澄清、過濾超濾反滲透濃水海水活性碳反洗水 EDI經(jīng)生化處理的廢水主要污染物指標(biāo):懸浮物懸浮物(ss)、濁度(、濁度(NTU)、膠體等)、膠體等-超濾能去除的污染物超濾能去除的污染物 CODcr、BOD5、N-NH3、總磷(TP)、油等 微生物(厭氧菌、好氧菌等) TDS、硬度、堿度、總鐵、二氧化硅、重金屬、難溶鹽等 超濾的污染物超濾的污染物超超濾預(yù)處濾預(yù)處理工理工藝藝的的選擇經(jīng)驗(yàn)選擇經(jīng)驗(yàn)源水水質(zhì)波動的經(jīng)驗(yàn)解決方案:解決方案:u 加強(qiáng)預(yù)處理加強(qiáng)預(yù)處理預(yù)處理工藝的選擇?原水原水自清洗過濾器自清洗過濾器超濾超濾原水混凝/澄清超濾原

25、水MMF超濾。u 周期性調(diào)整加藥周期性調(diào)整加藥 -夏季微生物滋生時,可考慮增加氧化殺菌劑的投加量,同時注意還原劑投加量的調(diào)整u 調(diào)整膜系統(tǒng)運(yùn)行參數(shù)調(diào)整膜系統(tǒng)運(yùn)行參數(shù) -反洗、清洗參數(shù)的調(diào)整溫度波動的經(jīng)驗(yàn)解決方案解決方案: :(1 1)換熱裝置的添加)換熱裝置的添加(2 2)按低溫設(shè)計膜系統(tǒng))按低溫設(shè)計膜系統(tǒng)(3 3)原水的勾兌)原水的勾兌 。大唐王灘海水淡化大唐王灘海水淡化:該項(xiàng)目海水水溫季節(jié)波動較大(027),對超濾和反滲透系統(tǒng)的運(yùn)行影響較大:解決方案:(1)冬季可抽取電廠冷卻水的排水,其水溫可比原海水提高約10;(2)系統(tǒng)的設(shè)計水溫為1015的低溫。玉環(huán)電廠也采?。?)的方法膜污染控制的經(jīng)

26、驗(yàn)UFUF系統(tǒng):系統(tǒng):微生物污染-氧化殺菌劑的使用問題氧化殺菌劑的使用問題有機(jī)物污染絮凝劑污染-絮凝劑的投加量問題絮凝劑的投加量問題腐質(zhì)酸污染RORO系統(tǒng):系統(tǒng):微生物污染(厭氧菌)-氧化殺菌劑的使用問題氧化殺菌劑的使用問題-非氧化殺菌劑的使用問題非氧化殺菌劑的使用問題有機(jī)物污染絮凝劑污染EDIEDI系統(tǒng)系統(tǒng): :RO產(chǎn)水箱到EDI系統(tǒng)間的管路二次污染問題增加保安過濾器?增加保安過濾器?減少了顆粒對減少了顆粒對EDIEDI進(jìn)水流道的污堵,增加了微進(jìn)水流道的污堵,增加了微生物污染的幾率(建議連續(xù)運(yùn)行)生物污染的幾率(建議連續(xù)運(yùn)行)超濾膜應(yīng)用的注意事項(xiàng)超濾膜應(yīng)用的注意事項(xiàng)u知道知道? ? 原水如何變化?原水如何變化? 污染物來源?污染物來源? 如何污堵?如何清洗?選擇何種清洗藥劑?通量是否可恢復(fù)?如何污堵?如何清

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