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文档简介

1、目 录摘要目次1 绪论11.1 设计参数及依据11.1.1 设计背景11.2 设计原则21.3 设计依据22 污水处理工艺流程比较及选择32.1 工艺方案分析32.2 目前常用的城市污水处理技术42.3 工艺的比选52.4 工艺流程图53 工艺流程设计计算63.1 设计流量63.2 中格栅63.3 进水泵房73.3.1 水泵选择73.4 细格栅83.4.1 工艺尺寸83.5 沉砂池93.5.1设计参数93.5.2 沉砂池尺寸103.5.3 集砂量及排砂设备113.5.4 曝气系统113.6 厌氧池123.6.1 设计参数123.6.2 设计计算123.7 氧化沟133.7.1 设计参数133.

2、7.2 设计要点133.7.3 设计计算153.8 二沉池193.8.1 设计参数193.8.2 设计尺寸203.8.3 刮泥设备233.8.4 二沉池计算示意图233.9 接触消毒池233.9.1 设计参数233.9.2 设计计算233.10 计量槽253.11 污泥泵房253.11.1 设计参数253.11.2 污泥泵263.11.3 集泥池263.12 污泥浓缩池263.12.1 设计参数263.12.2 设计计算273.13 贮泥池283.14 脱水机房283.15 配水井294 平面布置314.1 水力计算314.2 高程计算314.3 设备材料表334.3.1 构、建筑物一览表33

3、4.3.2 主要设备材料表345 工程技术经济分析355.1 土建费用造价列表355.2 直接投资费用355.3 运行费用计算365.3.1 成本估算365.3.2 动力费用365.3.3 工资福利开支365.3.3 生产用水水费开支365.4 运费365.5 维护维修费365.6 管理费用375.7 运行成本估算376 结论386.1 设计特色38参考文献39致谢40附图1 平面布置图附图2 工艺流程图附图3 氧化沟剖面图附图4 二沉池剖面图附图5 污泥浓缩池剖面图1 绪论水是一切生物生存必不可少的物质之一,没有水的世界是无法想象的。虽然我国水资源总量非常丰富,年径流总量2.711012m3

4、,居世界第六位,但是由于人口众多,人均占有仅2262m3,约为世界平均的1/4,属世界缺水国家之一。我国幅员辽阔,各地气候迥异,经济发展水平差异也很大。随着我国经济的快速发展和人们生活水平的不断提高,政府、企业、居民的环保意识不断增强,对生活质量和环境质量的要求越来越高,水污染治理也越来越受到人们的关注。目前,各城市都面临着不同的水环境污染。因此,根据城市规模,建立一套与自己经济发展相适应的控制水污染、保护水环境的方针、政策、标准和法规,同时建设与经济发展水平相适应的污水处理厂,就成为防止因水资源短缺而制约城市社会经济发展的必要手段,利用有限资源的必须部分。在人们日常生活中,盥洗、淋浴、生活洗

5、涤等都离不开水,用后便成为污水。在工业企业中,几乎没有一种工业水是人们日常生活中不可或缺的宝贵资源,水的供给与排放处理水亦是合理不用到水。水经生产过程使用后,绝大部分变成废水,生产废水携带着大量污染物质,这些物质多数是有害和有毒的,但也是有用的,必须妥善处理或加以回收利用。 城市的雨水和冰雪融水也需要及时排除,否则将积水为害,妨碍交通,甚至危及人们的生产和日常生活。在人们生产和生活中产生的这些污水中,如不加控制任意排入水体(江、河、湖、海、地下水)或土壤,使水体受到污染,将破坏原有的自然环境,以至引起环境问题,甚至造成公害。为保护环境,避免发生上述问题,现代城市就需要建立一套完整的工程设施来收

6、集、输送、处理和利用污水;此工程设施就称之为排水工程。它的基本任务是保护环境免受污染,以促进工农业生产的发展和保障人民的健康与正常生活。其主要内容包括:(1)收集各种污水并及时的将之输送至适当地点。(2)妥善处理后排放或再利用。水污染控制技术在我国社会主义建设中有着十分重要的作用。从环境保护方面讲,水污染控制技术有保护和改善环境、消除污水危害的作用,是保障人民健康和造福子孙后代的大事;从卫生上讲,水污染控制技术的兴起对保障人民健康具有深远的意义;对预防和控制各种疾病、癌症或是“公害病”有着重要的作用;从经济上讲,城市污水资源化,可重复利用于城市或工业,这是节约用水和解决淡水资源短缺的重要途径,

7、它将产生巨大的经济效益。总之,在实现四个现代化过程中,水污染控制技术对环境保护、促进工农业生产和保障人民健康有现实意义和深远影响,并使经济建设、城乡建设与环境建设同步规划,同步实施,同步发展。这样才能实现经济效益、社会效益和环境效益的统一1。1.1 设计依据及参数1.1.1 设计背景昆山市位于江苏省东南部,北至东北与常熟、太仓两市相连,南至东南与上海嘉定、青浦两区接壤,西与吴江、苏州交界。东西最大直线距离33千米,南北48千米。总面积927.7平方千米,其中陆地面积641.1平方千米,水域面积286.6平方千米。(1)设计规模:10万t/d(2)水质指标处理后污水水质应满足城镇污水处理厂污染物

8、排放标准(gb18918-2002)中的一级b标准,其进水水质和排放标准见表1。表1 进水水质和排放标准 单位:mg/l项 目ph值sscodcrbod5nh3ntp进水水质69150400200253排放标准691506020811.2 设计原则执行国家关于环境保护的政策,符合国家的有关法规、规范及标准。积极稳妥地采用新技术,充分利用国内外的先进技术和设备,以提高行业的装备和技术水平。功能分区明确,生产、生活、人、物、车流向合理。规划布置四优先:工艺流程先进,安全可靠优先;运行管理便利,经济优先;环境绿化、美化优先;有利于排水事业可以持续发展优先。1.3 设计依据设计任务书及相关原始数据污水

9、综合排放标准(gb8978-96)城市污水处理厂污水污泥排放标准(cj3025-93)污水排入城市下水道水质标准(cj3082-1999)地表水环境质量标准(gb3838-2002)城镇污水处理厂污染物排放标准(gb18918-2002)3 工艺流程设计计算3.1 设计流量平均流量:设计流量: 3.2 中格栅城市污水含有大量悬浮物和漂浮物,故需要设置格栅以拦截较大的悬浮固体物质。格栅的间隙大小对污水处理运行有直接关系,目前设计采用格栅的间隙可分为三级:细格栅间隙为510mm,中格栅间隙为1540mm,粗格栅间隙为10mm以上。格栅的间隙应根据水体的实际需要设置,想用一种规格格栅截留各种漂流物是

10、行不通的,进水格栅的间隙和道数应根据处理要求设计。从城市污水处理厂实际运行资料表明,一般设计中多采用中格栅和细格栅二道6。主要设计参数:栅条宽度s=10mm; 栅条间隙宽度b=30mm;过栅流速v2=0.8m/s; 栅前渠道流速v1 =0.55m/s;栅前渠道水深h=0.7m; 格栅倾角 75;数量 座; 单位栅渣量取w1=0.02m3栅渣/1000m3污水。(1)栅条间隙数个 (3.2-1)(2)栅槽宽度b (3.2-2)(3)进水渠道渐宽部分的长度设进水渠道宽 b=0.1m,渐宽部分展开角1=20o,此时进水渠道内的流速为0.77m/s (3.2-3)(4)栅槽与出水渠道连接处的渐宽部分长

11、度 (3.2-4)(5)通过格栅的水头损失设栅条断面为锐边矩形断面, (3.2-5)=0.10m 式中,h1为设计水头损失,m;ho为计算水头损失,m,;g为重力加速度,m/s2;k为系数,格栅受污物堵塞时水头损失增大倍数,一般采用3;为阻力系数,与栅条断面形状有关,可按手册提供的计算公式和相关系数计算。(6)栅前栅后槽总高度h设栅前渠道超高h2=0.3m (3.2-6)(7)栅槽总高度l (3.2-7) 式中为栅前渠道深,(8)栅渠过水断面积 (3.2-8) 栅渠尺寸(宽深)。(9)每日栅渣量w 取污水,kz=1.2,代入数据得 (3.2-9)(10)格栅选择 采用机械除渣。根据流量及设备选

12、型表,选择两台xhg-1200型回转式格栅除污机实际过流速度: (3.2-10)3.3 进水泵房3.3.1水泵选择设计水量为120000m3/d,选择用台潜污泵(用备)7,则单台泵的流量为: (3.3-1)污水处理厂厂区最高水位6.42m,高出地面;最低水位-0.7m,低于地面(地面标高3m)。提升泵房最高水位与最低水位差为,则提升泵扬程为:h=3.42+3.70+3=10.12所需的扬程为10.12m。选择cp(t)-5110-400型沉水式污物泵,泵的性能参数表3.1。表3.1 cp(t)-5110-400型沉水式污物泵参数出口直径/mm流量m3/h扬程/m极数效率功率/kw3.4 细格栅

13、主要设计参数:栅条宽度s=10mm 栅条间隙宽度b=10mm过栅流速v1=0.9m/s 栅前渠道流速 v2=0.6m/s栅前渠道水深h=0.8m; 格栅倾角 数量座3.4.1工艺尺寸(1)栅条间隙数个(2)栅槽宽度(3)进水渠道渐宽部分的长度 设进水渠宽b1=1.4m,其渐宽部分展开角度,进水渠道内的流速为6。(4)栅槽与出水渠道连接处的渐窄部分长度(5)栅后槽总高度 设栅前渠道超高(6)栅槽总长度 式中:为栅前渠道深,。(7)栅渠过水断面栅渠尺寸(宽深)。(8)通过格栅的水头损失=(9)每日栅渣量w1为栅渣量,m3/1000m3污水;kz为总变化系数。格栅间隙为1025mm时,w1=0.10

14、.05m3/1000m3污水;格栅间隙为3050mm时,w=0.030.10m3/1000m3。本工程格栅间隙为30mm,取w1=0.03m3/1000m3污水,kz=1.2,代入数据得:(10)格栅选择采用机械除渣。根据流量及设备选型表,选择两台xhg-1800型回转式格栅除污机。 实际过栅流速为:3.5 沉砂池沉砂池一般分为平流式、竖流式、环流式(离心式)和曝气式。由于曝气沉砂池和环流式沉砂池对流量变化的适应性较强,除砂效果好且稳定,条件许可时,建议尽量采用曝气式沉砂池和环流式沉砂池。曝气沉砂池还可以克服普通平流式沉砂池的缺点:在其截流的沉砂中夹杂着一些有机物,对被有机物包裹的砂粒,截流效

15、果也不高,沉砂易于腐化发臭,难于处置,故本次设计选用曝气式沉砂池7。3.5.1设计参数设计流量(按最大流量设计)qmax=1.389m3/s;停留时间 3min;水平流速 0.1m/s;沉砂量 30m3/106m3(污水);曝气量 0.2m3(空气)/m3(污水);。主干管空气流速 12m/s;支管空气流速 4.5m/s。3.5.2沉沙池尺寸(1)有效容积 (3.5-1)(2)水流断面积 (3.5-2)取有效水深为为,则池宽 沉沙池分为两格,则每格宽度。(3)平面尺寸池长:;平面尺寸:。(4)每小时所需空气量d为每立方米所需空气量,取d=0.2m3/m3污水 (3.5-3)(5)沉砂室沉砂斗体

16、积 为沉砂时间取,为城市污水沉砂量,污水。 (3.5-4) 每个沉砂斗容积设每一分格有2个沉砂斗,共有4个沉砂斗。 沉砂斗上口宽 (3.5-5)式中:斗高,取;斗底宽,取;斗壁与水平面的倾角。 沉砂室高度采用重力排砂,设池底坡度为,坡向砂斗。沉砂室由两部分组成:一部分为沉砂斗另一部分为沉沙池坡向沉砂斗的过渡部分,沉砂室的宽度为。 (3.5-6)(式中为两沉砂斗隔壁厚) (3.5-7) 沉沙池总高度h取超高 (3.5-8)(6)集油区 集油区宽,上部与沉砂区隔断,以便集油;下部与沉砂区相通,以便沉砂返回集砂斗。3.5.3 集砂量及排砂设备(1)每天沉砂量v (3.5-9)采用行车式排砂机,配备一

17、台型沉砂池吸砂机,每2d排砂一次,有关参数见表3.2。表3.2 xs-6型沉砂池吸砂机技术参数池宽/mm池深/mm整机功率/kw行车速度/mmin-16000100030000.92253.5.4 曝气系统(1)曝气量 (3.5-10)(2)风机选择选用两台型罗茨鼓风机(一备一用),配以型电动机(功率为),鼓风机性能见表3.3。表3.3 re-145型罗茨鼓风机性能口径/mm转速 /(r/min-1)排气压力/kpa流量qs/m3min-1轴功率la/kw电机功率p0/kw(3)空气管道计算 按风机实际风量计算 干管管径,取。 (3.5-11) 验算气流速度,符合要求。 (3.5-12) 每隔

18、一米分出两格支管,则总支管数为个,每一支管气量。 取支管气流速度为,则支管管径,取为。 (3.5-13)验算气流速度,符合要求。 (3.5-14)3.6 厌氧池3.6.1 设计参数最大流量 1389l/s 设置4座 每座设计流量347l/s水力停留时间 t=2.0h 污泥浓度 x=3g/l污泥回流液浓度 xc=10g/l3.6.2 设计计算(1)厌氧池容积 (3.6-1)(2)厌氧池的尺寸水深取h=5m6,则厌氧池面积 厌氧池直径d: (取d=26m) (3.6-2)设水面超高为0.3m故池总高 h=h+0.3=5.3m(3)污泥回流量计算 回流比计算 (3.6-3) 污泥回流量 (3.6-4

19、)3.7 氧化沟3.7.1 设计参数拟用卡罗塞尔(carrousel)2000型氧化沟,去除bod5与cod之外,还具备硝化和一定的脱氮除磷作用,使出水nh3-n低于排放标准。设计最大流量:q=1.2105m3/d=5000m3/h; 设计平均流量:qa=1105m3/d;座数:4; 总污泥龄:12.5d;mlss=3500mg/l; 污泥产率系数y=0.76kgss/kgbod;曝气装置:采用倒伞式表曝机,曝气池内do1.5mg/l。3.7.2 设计要点本设计采用carrousel 2000型氧化沟。传统卡鲁赛尔氧化沟的脱氮功能是通过沟中溶解氧沿沟长的浓度实现的。卡鲁赛尔氧化沟的曝气设备是表

20、曝机,它安装在转弯处。表曝机的转动将水流提升向四周扩散,形成漩涡流并向前推进,它同时发挥着充氧、搅拌和推流的功能8。(1)当泥龄(7dc20d)时,可用最大日流量计算。本设计c=10d。(2)沟深根据曝气设备设备确定,采用曝气叶轮时最大沟深可达5m以上,通常为4.5m,有初沉池可取较大值,无初沉池宜取较小值。沟宽也要参数所选曝气设备确定,一般取510m。(3)氧化沟出水处应设置可调堰,控制调节沟内水位,调节曝气叶轮浸没深度,改变曝气机功率在充氧、搅拌和推流几方面的分配,从而达到最佳水力条件和充氧效率。(4)未设表曝机的转弯处需设置导流墙,改善流态,提高内侧流速,防止污泥沉淀8。(5)设计中需要

21、查阅的表:表3.4 反硝化设计参数表(1020)反硝化工艺设缺氧区的反硝化间歇或同步反硝化vd/v(cd/c)kde(kgno3/kgbod)0.200.110.060.300.130.090.400.140.120.500.150.15注:v氧化沟总容积(m3); vd缺氧池容积(m3); cd反硝化泥龄(d)。表3.5 活性污泥工艺的最小泥龄和建议泥龄表 (t=10) 单位:d处理目标污水处理厂规模bodt1200kg/dbodt6000kg/d最小泥龄建议泥龄最小泥龄建议泥龄vd/v=0.212.513.81011.3vd/v=0.314.315.711.412.9vd/v=0.416.

22、718.313.315vd/v=0.520221618注:bodt进水bod总量; vd/v值在表中数值之间,也按内插法取值。表3.6 反应池mlss取值范围表处理目标mlss(kg/m3)有初沉池无初沉池无硝化2.03.03.04.0有硝化(和反硝化)2.53.53.54.5污泥稳定4.5表3.7 bod负荷波动系数表泥龄c(d)468101525波动系数fc1.31.251.21.21.151.1表3.8 svi设计值表 (mg/l)处理目标svi(mg/l)含有利的工业废水含不利的工艺废水无硝化100150120180有硝化(和反硝化)100150120180污泥稳定7512012015

23、03.7.3 设计计算(1)确定设计污泥龄 根据表3.6,取硝化泥龄co=10d (3.7-1) 式中:n0需反硝化的硝态氮浓度,mg/l; ne需反硝化的硝态氮浓度,mg/l; n 进水总氮浓度,mg/l; s0进水bod浓度,mg/l; se出水bod浓度,mg/l; (3.7-2) 式中:kde反硝化速率,kgno3/kgbod; 查3.5表近似得 总泥龄为 (3.7-3) 表中:v氧化沟(包括缺氧沟和好氧沟)总容积(m3); vd缺氧池容积(m3); cd反硝化泥龄(d); co硝化泥龄(d); c 总泥龄(d)。 缺氧泥龄为: (2)计算污泥产率系数y (式3.7-4) 式中:在co

24、do/s02.2时有效,codo是进水cod浓度,本设计中 codo/s0=700/350=22.2,因此能用这个公式计算。 k 修正系数,取k=0.9; x0进水悬浮物浓度,mg/l; t 设计水温,;核算污泥负荷: (3.7-5)(3)确定污泥浓度 按表 3.8,要使污泥稳定,取x=3.5g/l用污泥回流比反复复核。根据表3.10,取污泥指数svi=120mg/l,因为有反硝化,故浓缩时间te=2h。 回流污泥浓度按下式计算: (3.7-6)(4)计算好氧沟容积 (3.7-7)(5)计算缺氧沟容积 (3.7-8)(6)氧化沟总池容 (3.7-9) 其中好氧沟占80%,缺氧沟占20%。 水力

25、停留时间 (3.7-10)(7)计算需氧量 设计4座氧化沟。每座氧化沟设计最大水量 q=1.2105/4m3/d=30000m3/d=1250m3/h每座氧化沟设计平均水量 qa=1105/4m3/d=25000m3/d=1042m3/h水温t=,c=4h时,去除含碳有机物单位耗氧量 bod去除量 (3.7-11) 查表3.9,bod负荷波动系数fc=1.1135。 硝化的氨氮量 (3.7-12) 反硝化的硝酸盐量 (3.7-13) 实际需氧量(aor) (3.7-14) 式中:oc去除含碳有机物单位耗氧量,kgo2/kgbod。 单位耗氧量 (3.7-15) 需氧量修正系数 (3.7-16)

26、 标准需氧量(sor) (3.7-17)(9)氧化沟剩余污泥量的计算氧化沟剩余污泥量 (3.7-18) 氧化沟剩余污泥量 (3.7-19) 回流污泥量 (3.7-20)(10)选择和计算曝气设备查环境保护设备选用手册,选用dsb-3750型倒伞叶轮表面曝气机,其性能参数见表3.9。表3.9 dsb-3750型倒伞叶轮表面曝气机技术参数叶轮直径/mm动力效率 /kgo2-1kw-1h-1电机功率/kw充氧量/kgh-1叶轮转速/rmin-137501.9113225230 每座氧化沟所需数量为n,则 取n=2台(2用1备)(11)沟形设计氧化沟座数: m=4座,每座设曝气叶轮2台;有效水深: h

27、=5m;每座氧化沟沟道数: m=4;沟道宽: b=10m。各部尺寸计算:每座氧化沟总长(按中线计算):好氧沟和缺氧沟分隔处有两个圆弧,占用了池容,这个池容折算成直线段池长,按3m计算,则每座氧化沟沟道总长为:293+3=296m其中弯道(好氧沟和缺氧沟分隔处的两个弯道不计)长度(3个大弯和1个小弯)为: (3.7-21)直线段总长: (3.7-22)单沟道直线段段长: 取51m (3.7-23)氧化沟总池长=51+10+20=81m (3.7-24)设壁宽0.5m,则总池宽=40+50.5=42.5m (3.7-25)缺氧沟沟长计算:缺氧沟有效容积占总沟容的20%,在分隔处弧形隔墙折算为直线段

28、长3m,应为缺氧沟和好氧沟各1.5m,故其沟道长度为: (3.7-26)其中弯道(一个小弯)长度为: (3.7-27)直线段长度为 (3.7-28)单沟道直线段长(包括分隔处弯道折算为直线段) (3.7-29)在缺氧区中安装水下搅拌器按38w/m3池容选用电机功率(用6w/m3计算): 单座氧化沟的缺氧区池容 (3.7-30) 所需电机功率 (3.7-31) 查环境保护设备选用手册,选用qt-15型潜水推流器,其性能参数见表3.10。 表3.10 qt-15型潜水推流器主要技术参数螺旋桨直径/mm转速/rmin-1功率/kw距池底高度h/mm250030151500 每座氧化沟需要安装的推流器

29、个数 n=17.6/15=1.17台, 取n=2台3.8 二沉池选用中心进水周边出水辐流式二沉池,每座氧化沟配座二沉池,全厂共4池。3.8.1 设计参数设计流量 q=1.389m3/s;表面负荷 q=1.25m3/(m2);沉淀时间 t=2.5h;中心进水管 下部管内流速v1取1.2m/s,上部管内流速v2取1.0m/s,出管流速v3取0.8m/s9;出水堰负荷 1.5l(s);沉淀池数量 4座;沉淀池型 圆形辐流式。3.8.2 设计尺寸(1)单池直径 单池面积 (3.8-1) 单池直径 ,取 (3.8-2)(2)有效水深 ,取。 (3.8-3)(3)有效容积 (3.8-4)(4)集泥斗 集泥

30、斗为上部直径r1为4m,下部直径r2为2m,倾斜角为。集泥斗高h5为: (3.8-5)则集泥斗有效容积v0为: (3.8-6) 污泥斗以上圆锥体部分容积: (3.8-7)坡底落差h4: (3.8-8)共可贮存污泥体积v为: (3.8-9)(5)沉淀池池边总高 缓冲层高度为,超高为,则总高 (3.8-10)(6)沉淀池中心高度 (3.8-11)(7)中心进水管 下部管径 ,取为。 (3.8-12)经核算实际流速为1.23m/s。上部管径 ,取为。 (3.8-13)经核算实际流速为1.05m/s。 出流面积 (3.8-14)设置面积为的出水孔为个,单孔尺寸为。(8)导流筒 导流筒的深度为池深的一半

31、,即为;导流筒的面积为沉淀面积的9。导流筒直径 (3.8-15)(9)出水堰 采用正三角形出水堰。设计堰上水头为,三角堰的角度为,由三角堰堰上水头(水深)和过流堰宽之间的关系 (3.8-16) 出水流过堰宽度为。 设计堰宽为,流量系数取0.62,则单堰过堰流量 (3.8-17) 每个二沉池应该布置的出水堰总数 ,取为739个。 (3.8-18) 环形集水渠宽,沿集水渠内壁(单侧)布置出水堰。集水渠内、外圆环直径分别为和(在集水渠内壁距池壁;外壁距池壁)。 出水总周长l: (3.8-19)出水堰总线长:73910cm=73.9m出水堰总线长小于出水总周长,满足要求。由于出水堰总线长小于出水渠两壁

32、总周长,因此,需间隔须知出水堰,两个水堰堰顶间距,取。 (3.8-20)(10)集水渠 辐流式沉淀池的集水渠位于池壁的(1/10)r处,渠宽b为0.6m,集水渠总流量为0.289m3/s。当集水槽末端为自由泄水时,依据下式可确定水槽起始端水深h和末端水深yc为 (3.8-21) 经计算 yc=0.136m,取0.2m。 (3.8-22)经计算 h=0.23m,取为0.3m(11)三角堰为保证三角堰自由出流,集水槽起始端(水深为处)水面距三角堰堰口高度为。三角堰高度 。 (3.8-23)集水池高度为,取。 (3.8-24)最大流速校核 最大流速发生在过流断面最小处(),即 ,符合要求。 3.8-25)(12)排泥量及排泥管 二沉池的排泥量为剩余污泥量与回流污泥量之和,氧化沟系统每天排出的剩余污泥量为2233m3,回流污泥量为109200m3,因此,沉淀池每天沉淀的污泥量为111433m3,折算为每个沉淀池每天的排泥量为27858.3(1160.8m3/h)10。 排泥管设计流速为,则排泥管面积 (3.8-26) (3.8-27)采用600mm铸铁管,此时,排泥管实际流速为,符合要求。3.8.3刮泥设备 选择4台szg35型半桥式周边传动刮泥机。其性能参数见表

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