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文档简介

1、某纺织印染企业废水处理方案设计1 总论1.1 简介纺织印染行业是工业废水排放大户, 据估算, 全国每天排放的废水量 约(3-4) X 106m,且废水中有机物浓度高,成分复杂,色度深,pH变化大,水质水量变化大,属较难处理工业废水。某企业拟新建以腈纶本色纱为主的棉化纤纺织及印染精加工项目。 根 据建设项目管理条例和环境保护法之规定,环保设施的建设 应与主体工程“三同时”。受该企业委托,我们提出了该项目的废水 处理方案,按本方案进行建设后,可确保废水的达标排放,能极大地 减轻该项目外排废水对某县的不利影响。1.2 方案设计依据 纺织染整工业水污染物排放标准GB4287-92 室外排水设计规范GB

2、J14-87。 建筑给排水设计规范GBJ15-87。 国家相关法律、法规。 委托方提供的有关资料。 其它同类企业废水处理设施竣工验收监测数据等。1.3 方案设计原则 本设计严格执行国家有关法规、规范,环境保护的各项规定,污水处理后必须确保各项出水水质指标均达到污水综合排放标准 采用先进、成熟、稳定、实用、经济合理的处理工艺,保证处理效 果,并节省投资和运行管理费用。 设备选型兼顾通用性和先进性, 运行稳定可靠, 效率高,管理方便, 维修维护工作量少,价格适中。 系统运行灵活,管理方便,维修简单,尽量考虑操作自动化,减少 操作劳动强度。 设计美观,布局合理,与周围环境统一协调。 尽量采取措施减小

3、对周围环境的影响,合理控制噪声,气味,妥善 处理与处置固体废弃物,避免二次污染。1.4 设计范围 污水处理站污水、污泥处理工艺技术方案论证。 污水处理站工程内容的工艺设备、建筑、结构、电气、仪表和自动 控制等方面的工程设计及总平面布置。 工程投资预算编制。2 工程概况2.1 废水来源及特点 该企业的工业废水主要来自退浆、煮炼、漂白(合称炼漂废水)和染 色、漂洗(合称印染废水)工段,各工段废水特点如下: 退浆废水退浆是利用化学药剂去除纺织物上的杂质和浆料, 便于下道工序的加 工,此部分废水所含杂质纤维较多。以往由于纺织厂用淀粉为原料,故废水中BOD浓度很高,是整个印染废水中 BOD的主要来源,使

4、废 水中B/C比较高,往往大于0.3,适宜生化,但随着科技的进步,印 染厂所用浆料逐步被CAM/PV所代替,从而使废水中BOD下降,COD 升高,废水的可生化性降低。 煮炼废水 煮炼工序是为了去除织物所含蜡质、果胶、油剂和机油等杂质,使用 的化学药剂以烧碱和表面活性剂为主,此部分废水量大,碱性强, COD、BOD高,是印染废水中主要的有机污染源。 漂白废水 漂白主要是利用氧原子氧化织物中的着色基团,达到织物增白的目 的,漂白废水中一般有机物含量较低,使用的漂白剂多为双氧水。 染色废水染色工艺是本项目的支柱工艺,在此过程中,使用直接、分散等染料 和各种助剂, 从而使染色工艺成为复杂工艺, 也使染

5、色废水水质呈现 出复杂多样性。一般而言,染色废水碱性强,色泽深,对人体器官刺 激大,BOD CODc浓度高,废水中所含各种染料、表面活性剂和各 种助剂是印染废水中最大的有机物污染源。 漂洗废水 其中含有纤维屑、树脂、油剂、浆料、表面活性剂、甲醛等。2.2 废水的水质水量及处理后排放标准 废水的水质水量COD1000-1200mg/lSS200-300mg/l色度600-800 倍PH8-10BOD300mg/l 废水处理后排放标准根据纺织染整工业水污染物排放标准 GB4287-92中的一级排放标 准。COD< 100mg/lSS70mg/l色度< 40倍(稀释倍数)pH6-9最咼允

6、许排水量2.5m3/百米布(幅宽914mm)BOD25mg/l3工艺流程3.1工艺流程的选定该企业废水CO馆,色度大,PH值高,悬浮物多并不易直接生化处 理,因此采用水解酸化+接触氧化+混凝沉淀,并与物理、化学法串联 的方法处理该废水。3.2工艺流程图根据上述处理工艺分析,确定工艺流程图如图泵丛标排放2讨废工艺流程图3.3工艺流程说明 印染废水首先通过格栅,用以截留水中的较大悬浮物或漂浮物, 以 减轻后续处理构筑物的负荷,用来去除那些可能堵塞水泵机组管道阀 门的较粗大的悬浮物,并保证后续处理设施能正常运行的装置。 纺织印染厂由于其特有的生产过程,造成废水排放的间断性和多边 性,是排出的废水的水

7、质和水量有很大的变化。 而废水处理设备都是 按一定的水质和水量标准设计的,要求均匀进水,特别对生物处理设 备更为重要。为了保证处理设备的正常运行, 在废水进入处理设备之 前,必须预先进行调节。 印染废水中含有大量的溶解度较好的环状有机物,其生物处理效果一般,因此选择酸化水解工艺。酸化水解工艺利用水解和产酸菌的反 应,将不溶性有机物水解成溶解性有机物、大分子物质分解成小分子 物质、去除易降解有机物,提高污水的可生化性,减少污泥产量,使 污水更适宜于后续的好氧处理。 生物接触氧化也称淹没式生物滤池, 其反应器内设置填料,经过充氧的废水与长满生物膜的填料相接触,在生物膜的作用下,大部分有机物被消耗,

8、废水得到净化。 废水悬浮物较高及色度较深,因此选择混凝沉淀,去除悬浮物和色 度,使出水的水质指标相对稳定。这里选用竖流式沉淀池,其排泥简 单,管理方便,占地面积小。 对于还有少量颜色的废水很难通过混凝沉淀及生物处理脱色,为保险起见,在生物处理后增加化学氧化系统。4构筑物的设计与计算4.1设计规模说明印染废水约为1300t/d,设计处理规模为1500 t/d 。污水的平均流量 Q平均 = H =1500= 0.01736 m3/s243600243600设计流量:Q=0.01736 m/s=17.36L/s取流量总变化系数为:Kz二二£=1.97Q最大设计流量:Qmax二Kzx Q=1

9、.97X 0.01736 m3/s =0.034m 3/s=125m3/h 4.2构筑物的设计与计算 格栅 格栅间隙数n"max - sin :bhvQma最大废水设计流量0.034m3/sa 格栅安装倾角60h栅前水深0.3mb栅条间隙宽度 取10mmu 过栅流速0.6m/s 格栅的建筑宽度B取栅条宽度S=0.01m则栅槽宽度B=S(n-1) bnB=0.01 (18- 1)+ 0.01 x 18=0.35m进水渠宽度BB =Qmax =0.034 = 0.19mvh0.6 汇 0.3 栅前扩大段2 tan 一山2 tan 20o:0.22(m)a 1渐宽部分的展开角,一般米用20

10、° 栅后收缩段L2 = 0.5 x L1=0.11(m) 通过格栅的水头损失h1, m2 旳 sin a h° 二1= h 0 k式中:h 1-设计水头损失,mh 0 -计算水头损失,mg -重力加速度,m/s2k -系数,格栅受污物堵塞时水头损失增大倍数,一般采用3。2gE -阻力系数,与栅条断面形状有关;设栅条断面为锐边矩形断面,B =2.42hi=h°k =訂2sin:上2g42.42 C001)' 0.62 sin60o 30.0119.6=0.12 (m) 栅后槽总高度HH=h+h+h2=0.3+0.12+0.3=0.720.7 (m)h栅前水深

11、 hi 格栅的水头损失h2栅前渠道超高,一般取0.3m 格栅的总长度LHL = L1L20.5 1.0-ta n°式中:Li栅前扩大段L2栅后收缩段H1 栅前渠道深度,Hh h20 3+03L".22 o11 °5° 0360T 2.2(m) 每日栅渣量W m/dd WL(m3/d)0.10m3/103m污水,那么Kz 1000式中,V为栅渣量,取1000 1.97W 86400 0.034 0.1二 0.15(m 3/d)<0.2(m 3/d),所以手动清渣。格栅水力计算示意图 格栅机的选型参考给水排水设计手册,选择NC-30C式格栅除污机,其安

12、装 倾角为60°,进水流速v 1m/s,栅条净距520mm422调节池的设计为了调节水质,在调节池底部设置搅拌装置,常用的两种方式是 空气搅拌和机械搅拌,这里采用穿孔空气搅拌,气水比为 3.5 : 1。 池型为矩形。废水停留时间t=8h。1池体积算 .调节池有效体积V33V=QmaXX t=125 m /h x 8h=1000m .调节池尺寸设计调节池平面尺寸为矩形,有效水深为5米,则面积FF=V/h=1000 卅/5口=200吊设池宽 B=10m 池长 L=F/B=200/10=20m,保护高hi=0.3m,则池总高度H二h+h=5+0.6=5.3m调节池尺寸:Lx Bx H=20

13、m< 10mX 5.3m2布气管设置 .空气量D333D=DQ=3.5X 1500=5250m/d=3.65m /min二0.06m /s式中D每立方米污水需氧量,3.5m3/m3 .空气干管直径dd= (4D/:v) 1/2二4 x 0.06/(3.14 x 12) 1/2=0.0798m,取 80mmv:拟定管内气体流速校核管内气体流速2 2v=4D/d=4X 0.06/(3.14 X 0.08 )= 11.9m/s在范围1015m/s内,满足规范要求。 .支管直径d1空气干管连接两支管,通过每根支管的空气量qq=D/2=0.06/2=0.03 m 3/s则支管直径1/2 1/2d1

14、= (4q/二 vj =4 x 0.03/(3.14 x 6) =0.0798m,取 80mm校核支管流速 2 2Vi =4q/ 二 di =4X 0.03/(3.14 x 0.08 )=5.97m/s在范围510m/s内,满足规范要求。 .穿孔管直径d2沿支管方向每隔2m设置两根对称的穿孔管,靠近穿孔管的两侧池壁各留1m,则穿孔管的间距数为(L-2 x 1)/2= (20-2)/2=9,穿孔管的 个数 n=(9+1) x 2x 2=40。每根支管上连有20根穿孔管,通过每根穿孔管的空气量q1,q1=q/20=0.03/20=0.0015m 3/s则穿孔管直径 d2= (4q“ 二 V2)1/

15、2二4 x 0.0015/(3.14 x 8) 1/2 0.015m, 取 15mm校核流速 2 2V2 =4q1/ : d2 =4x 0.0015/(3.14 x 0.015 )=8.5m/s在范围510m/s内。 .孔眼计算孔眼开于穿孔管底部与垂直中心线成 45°处,并交错排列,孔眼间距b=50mm孔径0 =3mm每根穿孔管长l=2m,那么孔眼数m= l/b+1=2/0.05+1=41 个。孔眼流速 V3=4q/ 二一2m=4X 0.0015/(3.14 x 0.0032x 41)=5.18m/s,符合510m/s的流速要求。3鼓风机的选型 空气管DN=80m时,风管的沿程阻力h

16、1h1二iLt: p式中i单位管长阻力,查给水排水设计手册第一册L风管长度,m:t温度为20C时,空气密度的修正系数为1.00 :p大气压力为O.IMPa时的压力修正系数为1.0 风管的局部阻力2h2= v/2g式中 一一局部阻力系数,查给水排水设计手册第一册 v 风管中平均空气流速,m/s一一空气密度,kg/m3 空气管DN=15m时,风管的沿程阻力hih3=iL :厂 p式中i单位管长阻力,查给水排水设计手册第一册, L风管长度,m:t温度为20C时,空气密度的修正系数为1.00:p大气压力为O.1MPa时的压力修正系数为1.0 风管的局部阻力h4= v2/2g式中 一一局部阻力系数,查给

17、水排水设计手册第一册 v 风管中平均空气流速,m/s二空气密度,kg/m3 风机所需风压为h1+h2+h3+h4=H。综合以上计算,鼓风机所需气量 3.6m3/min,风压H KPq结合气量5.2 x 103mVd,风压H KPa进行风机选型,查给水排水设计手册11册,选SSR型罗茨鼓风机,型号为SSR-150表3-1 SR型罗茨鼓风机规格性能型号口径A转速r/mi n风量m/mi n压力kPa轴功率Kw功率Kw生产厂SSR-1501509705.209.85.587.5章丘鼓风机厂4加酸中和废水呈碱性主要是由生产过程中投加的NaOF引起的,原水PH值为8-10(取 10 计算),即:OH-=

18、10-4mol/l力口酸量Ns为Ns=NzX ax k=(125x 103) l/h x 10-4 mol/l x( 40x 10-3) kg/mol x 1.24 x1.1=0.682kg/h其中Ns酸总耗量,kg/h ;Nz废水含碱量,kg/h ;a酸性药剂比耗量,取1.24k反应不均匀系数,1.11.2配置好的硫酸直接从贮酸槽泵入调配槽,经阀门控制流入调节池反 应。4出水Li进水DN10进气管LL调节池图423泵的选择选用QW150-300I污水泵,其流量为200-250 m3/h,扬程为10-13m, 转速为980 r/min,效率为75%,功率为22kw,电压为380v。水解酸化池1

19、. 有效容积VV二Qaxt=125 x 6=750rn其中:Qa最大设计流量(m/h)t 停留时间,本设计采用6h2. 有效水深h:h=vt=1.5 x 6=9mv池内水的上升流速,一般控制在0.81.8m/h,此处取1.5m/h3. 池表面积FF= V/h=750/9=83.4m 2 取 84 m2设池宽B=6m则池长L二F/B=84/6=14m,池子超高取0.3m,贝S水解酸化池尺寸:Lx Bx H=14nX6 mx 9.3m4. 布水配水系统 配水方式本设计采用大阻力配水系统,为了配水均匀一般对称布置,各支管出 水口向下距池底约20cm,位于所服务面积的中心。查曝气生物滤池污水处理新技术

20、及工程实例其设计参数如下:管式大阻力配水系统设计参数表干管进口流速1.0 1.5m/s开孔比0.2 %0.25 %支管进口流速1.5 2.5m/s配水孔径912mm支管间距0.2 0.3m配水孔间距730mm 干管管径的设计计算Qmax=0.034m/s干管流速为1.4m/s,则干管横切面积为:A= Qmax/v=0.034/1.4=0.025管径 D=(4A/兀)1/2二(4X0.025/3.14 ) 1/2=0.18m由给排水设计手册第一册选用DN=200m的钢管校核干管流速:A= Di2/4=3.14 X O.22/4=0.0314m2Vi=QaJA=0.034/0.0314=1.08

21、m/s, 介于 1.0 1.5m/s 之间,符合要 求。 布水支管的设计计算a. 布水支管数的确定取布水支管的中心间距为0.3m,支管的间距数n二L/0.3=14/0.3=46.7 47 个,则支管数 n=2X( 47-1 ) =92 根b. 布水支管管径及长度的确定每根支管的进口流量q二QaJn=0.034/92=0.000370 m /s,支管流速 V2=2.0m/s则 D2= (4q/:V2)1/2二4 X 0.000370/(3.14 X 2.0) 1/2=0.0154m,取 D=16mm校核支管流速:V2=4q/兀 D2=4X 0.000370/(3.14 X 0.0162)=1.8

22、4 m/s, 在设计流速1.52.5 m/s之间,符合要求。 出水孔的设计计算一般孔径为912mm本设计选取孔径10mn的出水孔。出水孔沿 配水支管中心线两侧向下交叉布置,从管的横截断面看两侧出水孔的 夹角为45°。又因为水解酸化池的横截面积为 6X 14=84用,去开孔 率0.2 %,则孔眼总面积 S=84X 0.2 % =0.168mio配水孔眼d=10mm 所以单孔眼的面积为 S =:/4=3.14 X 0.01 74=7.85 X 10-击,所以孔 眼数为0.168/ (7.85 X 10-5) =2140个,每个管子上的孔眼数是9m2140/92=24 个填料填料布水管/3

23、2y ,丿/丿壬【/"/y*/£/"/V/尹/r £申/护"H'm /£/“*仝1 /r $y壬仝/ f ,y/y丄y ,皆fy上,/水解酸化池图接触氧化池1填料的选择结合实际情况,选取孔径为25mm勺的玻璃钢蜂窝填料,其块体规格为800X 800x 230mm空隙率为98.7 %,比表面积为158nVm3,壁厚0.2mm (参考污水处理构筑物设计与计算玻璃钢蜂窝填料 规格表)2安装蜂窝状填料采用格栅支架安装,在氧化池底部设置拼装式格栅, 以支持填料。格栅用厚度为46mm勺扁钢焊接而成,为便于搬动、 安装和拆卸,每块单元格栅尺

24、寸为 500m1000mm3池体的设计计算(1)设计概述生物接触氧化池的容积一般按 BOD 的容积负荷或接触氧化的时间计 算,并且相互核对以确定填料容积。(2)设计计算 . 池子有效容积 VV=Q(La-Lt ) /M则 V=1500 X( 0.3-0.025 ) /1.5=275 m3;式中: Q-设计流量 Q=1500m3/dLa -进水 BOD5 La= (250300) mg/L,取 300 mg/L;Lt -出水 BOD5 Lt < 25mg/L;M-容积负荷 M=1.5kg/(m 3 d),BOD5< 500 时可用 1.0 3.0kg/(m 3 d),取 1.5kg/

25、(m 3 d) . 池子总面积 FF=V/h0,贝S F=275/3=91.7 ,取 92 m2h0- 为填料高度,一般 h0=3m; . 氧化池总高度 HH=h+h1+h2+ (m-l) h3+h4,贝U H=3+0.5+0.5+ (3-1 ) x 0.3+1.5=6.1m ;h1- 保护高取 0.5m ;h2- 填料上水深取 0.5m;h3-填料层间隔高取 0.3m;h4-配水区高,与曝气设备有关,取 1.5m;m-填料层数取 3(层); .氧化池的尺寸氧化池半径 r=(F/ 二)1/2=(92/3.14) 1/2=5.4m氧化池的尺寸 RX H=10.8mx 6.1m 理论接触时间tt=

26、24Fho/Q,则 t=24 X 92X 3/1500=4.4h ; .污水在池内的实际停留时间:t 二F( H-hi) /Q=6X 15X (6.1-0.5)/125=4.1h .所需空气量DD=D Q,且 D =20: 1,贝卩 D=1500X 20=30000n3/d ;.曝气系统生物接触氧化池图混凝反应池1. 混凝剂的选择结合实际情况,对比分析常用混凝剂,选用聚合氯化铝(PAC。其特点是:碱化度比其他铝盐铁盐混凝剂低, 对设备腐蚀较小混凝效率 高耗药量少絮体大而重,沉淀快。聚合氯化铝受温度影响小,适用于 各类水质。2. 配制与投加配制方式选用机械搅拌。 对于混凝剂的投加采用湿投法, 湿

27、投法中应 用最多的是重力投加。 即利用重力作用, 将药液压入水中, 操作简单, 投加安全可靠。3. 混凝池尺寸 混凝时间T取20min,混凝池有效容积:V=Q maXT/n60=125 x 20/ (1X 60) =42n3i其中Qax最大设计水量, m/h。QaX=125 m3/hn 池子座数, 1 混凝池分为两格,每格尺寸 Li x B=2.5mx 2.5m,总长L=5m 混凝池水深: H=V/A=42/(2x 2.5 x 2.5)=3.5m混凝池取超高0.3m,总高度为3.8m。 混凝池尺寸 Lx Bx H=5mx 2.5mx 3.8m 混凝池分格隔墙上过水孔道上下交错布置,每格设一台搅

28、拌设备。 为加强搅拌设备,于池子周壁设四块固定挡板。4. 搅拌设备 叶轮直径取池宽的80%,采用2.0m。叶轮桨板中心点线速度采用:Vi=0.5m/s,v 2=0.35m/s ;桨板长度取l=1.4m (桨板长度与叶轮直径之 比l/D=1.4/2=0.7 );桨板宽度取b=0.12m,每根轴上桨板数8块,内外侧各4块。旋转桨板面积与絮凝池过水断面积之比为8X 0.12 x 1.4/(2.5 X5)=10.7 %四块固定挡板宽X高为0.2 x 1.2m。其面积于絮凝池过水断面积之比为 4X 0.2 X 12(2.5 X 5)=7.7 %桨板总面积占过水断面积为10.7 % +7.7 % =18.

29、4 % ,小于25%的要 求。叶轮桨板中心点旋转直径D0D)= (1000-440) /2+440 X 2=1440mm=1.44m叶轮转速分别为n1=60w/ 二 D0=60X 0.5/(3.14 X 1.44)=6.63r/min; w 1=0.663rad/sn2=60v2/ - D0=60X 0.35/(3.14 X 1.44)=4.64 r/min; w=0.464 rad/s桨板宽厂比b/l=0.12/1.4<1,查阻力系数:-表3-4阻力系数b/l小于1122.5 44.51010.5 18大于181.11.151.191.291.42:=1.10 k= :/2g=1.10

30、 X 1000/(2 X 9.8)=56桨板旋转时克服水的阻力所耗功率:第一格外侧桨板:N'二yklw(r24-r 门/408=4 x 56x 1.4 x 0.663(1 4-0.88 4)/408=0.090kw第一格内侧桨板:N)i” =4x 56x 1.4 x 0.963 (0.560.44 3/ /408=0.014kw第一格搅拌轴功率:N 0i=N0i +N0i =0.090+0.014=0.104kw同理,可求得第二格搅拌轴功率为 0.036kw 设两台搅拌设备合用一台电动机,则混凝池所耗总功率为、Nb=0.104+0.036=0.140kw电动机功率(取 n 1=0.75

31、, n 2=0.7/: N=0.140/(0.75 x 0.7)=0.26kw竖流式沉淀池计算(1/中心管面积f沉淀池的最大水量Qmax =0.034 m3/sf= Qmax /v °=(0.034m3/s)/(0.03m=1.13m其中:Qmax最大设计流量,m/sv 0中心管内流速,不大于 30mm/s取30mm/s(2) 中心管直径dodo= (4f/ 二)1/2=(4 x 1.13/3.14) 1/2=1.2 m(3) 中心管喇叭口与反射板之间的缝隙高度h3h3二Qmax/v 二 4=0.034/(0.02 x 3.14 x 1.35 x 1.2)=0.33m在0.250.5

32、m之间,符合要求。其中w污水由中心管喇叭口语反射板之间的缝隙流出的速度,取V1=0.02m/sd1喇叭口直径,d1=1.35d0(4) 沉淀部分有效断面积FF= Qmax /k zv=0.034/ (1.97 x 0.0004 ) =43niv污水在沉淀池中的流速,表面负荷设q为1.5m3/(m2h),贝Sv=1.5m3/(m2h) /3600=0.0004 m/s(5) 沉淀池直径D1/2 1/2D=4(F+f)/ 二=4 x (43+1.13)/3.14=7.5m,取 8m(6) 沉淀池有效水深h2,停留时间t为2h,则h 2=vt=0.0004 x 2x 3600=2.88m,采用 3m

33、D/h=8/3=2.7 v 3,满足要求。(7) 沉淀部分所需总容积:沉淀池进水ssC=170mg/l,出水ssG=70 mg/l ,污泥含水率 R=99.5%,停留时间T=2hV= Q (C- C2) / :p (1- P。)=1500 x 103x( 170-70) x 10-6/ (1000X 0.005 )=30nVd(8) 圆截锥部分容积V贮泥斗倾角取45°,圆截锥体下底直径2m , R=D/2,贝心h5= (R-r) tg45 ° =(4-1) tg45 ° =3mM=:h5(R2+Rr+r2)/3=3.14 x 3X (42+4X 1+12)/3=6

34、6m3 >30用符合要求。其中R圆截锥上部半径r圆截锥下部半径h 5圆截锥部分的高度(9) 沉淀池总高度H设超高h1和缓冲层h4各为0.3m,则H=h 1+h2+h3+h4+h5=0.3+3+0.33+0.3+3=6.93m,取 7m(10) 排泥方式选择重力排泥,其排泥浓度高、排泥均匀无干扰且排泥管不易堵塞。由于从二沉池中排出的污泥含水率达99.6 %,性质与水相近,故排泥管采用300mm竖流式沉淀池428化学氧化池计算V=(QaXt=125m3/h x 0.5h=62.5m3取有效池高 H=4m贝S Lx B=4nX 4m污泥池计算1污泥计算 进水COD浓度为1200mg/L,出水CO浓度为100mg/L。按每去除IkgCO产生0.3kg污泥,则因去除CO产生的污泥质量为:1500X 103 L/d x (1200-100) mg/L x 10-6 kg/mg x 0.3=495kg/d。因为污泥的含水率为P0=99.5 %,则每天因去除COLT生的湿污泥量3Q=495/p x( I-P0) =495/ 1000 x (1-99.5 % )=99m

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