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5万吨/天 市政污水厂初步设计
篇幅限制，部分无关内容省略，选取初步方案设计重点如下： 设计说明书 1.主要构筑物 粗格栅站的主要构筑物为进水渠和粗格栅井。 进水渠除接受厂外来水外，同时接受污水处理厂内的废水。进水渠上安装电磁流量计以监测流量。进水渠为钢筋混凝土结构。采用两条直壁平行渠道设计流量为Qmax=600L/s。 设两座粗格栅井，结构型式为钢筋混凝土结构。 2.主要设备 粗格栅间安装两台LHG型格栅除污机（1用1备），单机功率1.1KW，单台设计流量600 L/s，栅渠宽度1200mm，栅条间隙21mm，过栅流速0.6m/s，栅前水深1.0m，安装角度75o，最大水位差100mm。可设定为自动和手动控制。 2.5.2污水提升泵房 1.主要构筑物 主要构筑物由全地下式的钢筋混凝土结构矩形集水池、半地下式泵房及地面配电间组成。 集水池长12m，宽6m，有效水深2m。 半地下式泵房高3m，地面建筑高5m。 2.主要设备 提升泵采用3台潜污泵，（2用1备），其主要性能参数为Q=300L/s，H=10m，N=45kW，带自耦装置。 泵房内设电动单梁起重机1台，起重量3t。各水泵的出水管汇集于出水井，出水集中后通过连接渠进入细格栅渠。 2.5.3细格栅间 设细格栅间1座，为地上式构筑物，内部设2条栅槽，共安装2台机械细格栅，细格栅前后均设置渠道闸门，以备检修之用。 细格栅后安装无轴螺旋输送机1台与螺旋压榨机1台。根据格栅前后的水位差或根据设定的时间，实现机械格栅、无轴螺旋输送机、螺旋压榨机联动运行，机械格栅清捞起来的栅渣经无轴螺旋输送机传送至螺旋压榨机，压榨脱水后集中外运。 2.5.4曝气沉砂池 曝气沉砂池的主要功能是去除污水比重大于2.65，粒径大于0.2mm的无机颗粒，以保证后续流程的正常运行。 1.主要构筑物 设1座钢筋混凝土矩形水池，分为2格。设计参数为：单格流量290L/s，池子总宽度3.5m，池长12m，设计有效水深2m，有效容积84m3。 2.主要设备 ①双跨桥式自动刮砂机一套，桥长5.5m。 ②吸砂泵2台，流量25~30m3/h，扬程H=5m，根据时间控制自动运行，同时设手动控制。 ③砂水分离器1套，Q=60m3/h，由吸砂泵运行信号控制。 ④穿孔曝气系统及曝气管路2组，微孔曝头 2000个，由手动阀门调节气量。 2.5.5小型鼓风机房 设置小型鼓风机房主要是为沉砂池曝气。 1.主要构筑物 小型鼓风机房一座，内设空气廊道，空气经滤过后进入廊道，鼓风机进气管与廊道连接，同时，房内设单梁悬挂起重机一台，起重量3t。 2.主要设备 设置小型罗茨鼓风机2台，主要参数为：Q=5m3/min，P=39.2kpa，N=1.5kW。根据空气管路压力由PLC自动调整供气量，并进行顺序轮换运行控制，同时设手动控制。 2.5.6配水井 配水井的功能是将污水平均分配到2个污水生化处理系统。设计为矩形钢筋混凝土配水井，池数：1座。 主要设备：可调式出水堰门2台，堰长1500mm，材质为不锈钢。 2.5.7氧化沟 功能：利用微生物菌群降解和去除污水中的污染物质，达到预期的水质净化目标。 主要构筑物： 结构型式：采用环形钢筋混凝土结构卡鲁塞尔氧化沟 池数：2座 设计参数：单池设计流量Q=290L/s，污泥负荷0.14kgBOD5/(kgMLSS.d)，悬浮污泥浓度MLSS=5000mg/L，泥龄t=30d，产泥率Y=0.6kgDs/kg BOD5，水力停留时间t=12h，单池平面尺寸L×B×H=130×36×3 主要设备： ①曝气设备： 设备类型：YHG1400─A表面曝气机 设备数量：22台（每池11台）。 设计参数：功率N=18.5kw，浸没400mm，单台充氧能力39.5kgO2/h，动力功率2.2kg/kw.h。 控制方式：根据氧化沟中溶解氧，由PLC自动控制开停。 转碟碟片材质：玻纤增强聚丙烯或玻璃钢。 ②出水堰： 设备类型：可调式自动出水堰 设备数量：2台（每池1台） 设计参数：堰长4m，可调范围0~300mm 控制方式：根据氧化沟中溶解氧，由PLC控制出水堰高度 材质：铝合金（或不锈钢） 2.5.8二沉池 二沉池的主要功能是对处理后的混合液进行固液分离，以保证出水水质。 1.主要构筑物 设计2座周边进水、周边出水辐流式沉淀池，设计参数：单池设计流量：Qmax=290L/s，表面负荷1.0m3/m2.h，沉淀时间3h，池直径36m，池边水深4.3m。 2.主要设备： ①刮泥机： 设备类型：垂架式中心传动刮泥机 设备数量：2台 设计参数：桥长18m， 控制方式：连续运行，由PLC自动显示工作状况并遥控或现场手动控制开停； 材质：水下部分为不锈钢，水上部分为热浸锌钢。 ②溢流出水堰： 设备类型：锯齿出水堰 设备数量：2套 堰负荷：2.0 L/m.s 单池堰长：107m； 材质：铝合金（或不锈钢） 2.5.9污泥泵站 1.构筑物 功能：将一定数量的活性污泥回流到氧化沟，以维持生化系统活性污泥的浓度，保证其生化反应能力，同时将生化系统产生的剩余污泥提升到污泥井进而至脱水机房。 结构型式：半地下钢筋混凝土矩形泵站 数量：1座 设计参数：污泥回流比75%，回流污泥量：剩余污泥产生量：污泥含水率：平面尺寸：8m×6m 主要设备： ①回流污泥泵 设备类型：潜污泵（包括配套提升导轨，偶合底座等设备）； 设备数量：3台（2用1备） 设计参数：单泵流量600m3/h，扬程7m，功率22Kw 控制方式：根据进水流量，由PLC控制污泥总管阀门开启度和水泵开停数，根据水池水位控制水泵开停，根据每台泵的累计运行时间自动轮值，同时设手动开停控制 ②剩余污泥泵 设备类型：潜污泵（包括配套提升导轨，偶合底座等设备）； 设备数量：3台（2用1备） 设计参数：单泵流量25m3/h，扬程10m，功率3Kw 控制方式：根据进水流量，由PLC控制污泥总管阀门开启度和水泵开停数，根据水池水位控制水泵开停，根据每台泵的累计运行时间自动轮值，同时设手动开停控制。 2.5.10污泥井 1.构筑物 功能：将系统的剩余污泥混合于此，并消除剩余污泥泵出泥不均，以获得均匀的污泥浓度。污泥的贮存为优化污泥脱水创造了条件，确保脱水机的稳定运行； 结构型式：半地下式钢筋混凝土方形水池 数量：1座 设计参数：贮泥时间2h，平面尺寸：8m×6m，有效水深：5m。 2.主要设备 主要设备为搅拌器 设备类型：可提升式小叶片搅拌器 设备数量：1台 设计参数：单台功率1.6kW； 控制方式：连续运行，由PLC显示工作状况，遥控或手动控制开停。 2.5.11浓缩脱水机房 1.构筑物 功能：降低污泥含水率，减少污泥体积 结构型式：砖混结构双层地上建筑 数量：1座 平面尺寸：10m×5m×3m 设计参数： 2.主要设备 ①浓缩脱水机 设备类型：DY—3000带式脱水机 设备数量：2台 设计参数：8~15 m3/h，设计工作时间24h。 ②污泥投配泵 设备类型：偏心螺杆泵 设备数量：2台 设计参数：单机Q=38 m3/h，扬程H=4m，功率N=11kW ③加药系统 设备类型：固体聚丙烯酰胺高分子絮凝剂制备及计量投加系统 设备数量：1套（含溶剂罐、储药罐各1个，计量泵3个） 功率：N=11kW 控制方式： 根据脱水污泥量按比例控制絮凝剂投加量 ④污泥输送机 设备类型：无轴螺旋输送机 设备数量：1台 设计参数：输送能力5~8 m3/h ⑤单梁起重机 设备类型：电动单梁悬挂式起重机 设备数量：1套 设计参数：T=2t 2.6处理效果预测 经过该污水处理厂处理的水后，可达到以下目标： CODcr：≤ 60 mg/L； BOD5：≤ 20 mg/L； SS： ≤ 20 mg/L； TN ≤ 20 mg/L；NH3-N： ≤ 5 mg/L；T-P： ≤ 1.5mg/L ；PH：≤ 6.0～9.0。 2.7处理成本估算 略 表2.1 工程投资估算表 略 2.8投资估算 污水工艺设计计算 3.1 污水处理系统 3.1.1格栅 1.设计说明 格栅的截污主要对水泵起保护作用，采用中格栅，提升泵选用螺旋泵，格栅栅条间隙为25mm。 设计流量：平均日流量Qd=5万m3/d=2008.3m3/h=0.58m3/s Qmax=KzQd=1.50×0.58=0.87m3/s 设计参数：栅条间隙e=25.0mm，栅前水深h=1.2m，过栅流速v=0.6m/s，安装倾角a=75。 2.格栅计算 a.栅条间隙数n为 n=Qmax×(sina)1/2÷ehv=0.87×(sin75。)1/2÷（0.025×1.2×06）≈48条 b.栅槽有效宽度B 设计用直径为10mm圆钢为栅条，即S=0.01m。 B=S(n-1)+en=0.01×(48-1)+0.025×48=1.58m 原污水来水面埋深为-2.5m，栅槽深度3.7m。 选用 GH-2000链式格栅除污机2台，水槽宽度2.05m，有效栅宽1.7m，实际过栅流速v=0.71m/s，栅槽长度l=6.0m。 格栅间占地面积10.0×4.1=41.0m2 c.栅槽高度计算 过栅水头损失h1 h1=K×(s/e)4/3(v2/2g)×sina=3×(0.01/0.025)4/3×0.71×0.71×sin75./19.6=0.06m 设超高水深h3=0.3m则h=h1+h2+h3=1.2+0.06+0.3=1.56m 3.栅渣量计算 对于栅条间隙e=25mm的格栅，对与城市污水，每单位体积污水拦截污物为W1=0.05m3/103m3。每日渣量为： W=Qmax W1×86400/(Kz×1000)=3.54m3/d 拦截污物量大于0.2 m3/d，须机械格栅。 污物的排除采用机械装置：∮300螺旋输送机，选用长度8.0m的一台。 3.1.2 污水提升泵站 1.设计说明： 采用SBR工艺方案，污水处理系统简单，对于新建污水处理厂，工艺管线可以充分优化，故污水只考虑一次提升。污水提升后入曝气沉砂池。然后自流通过SBR池、接触消毒池。设计流量Qmax=3132m3/h。 2.设计选型： 污水经消毒池处理后排入市政污水管道，消毒水面相对高程为±0.00m，则相应SBR池、曝气沉砂池水面相对高度分别为1.00和1.60m。 污水提升前水位为-2.50m，污水总提升泵流程为4.00m，采用3台螺旋泵两备一用，其设计提升高度为H=4.50m。设计流量Qmax=3132m3/h，单台提升流量为1566m3/h。 采用LXB—1400型螺旋泵3台，2用一备。该提升泵流量诶1500~1700m3/h。 3.提升泵房： 螺旋泵泵体室外安装，电机、减速机、电控机、电磁流量计显示器室内安装，另外考虑一定检修时间。 3.1.3 曝气沉砂池 1.设计说明： 污水经螺旋泵提升后进入平流曝气沉砂池，分为两格。 沉砂池池底采用多斗集砂。 设计流量Qmax=3132m3/h=0.87m3/s，设计水力停留时间t=2.0min，水平流速v=0.08m/s，有效水深H1=2.0m。 2.池体设计计算： a.曝气沉砂池有效容积V V=Qmax/60×t=2610/60×2.0=105m3 每格池的有效容积为53 m3 水流断面积A= 53/2=26.5m2； b.沉砂池水流部分的长度L L=V×t=0.08×2.0×60=9.60m 取L=10.0m。 则单格池宽为26.5/10=2.65 m 总池宽为2*2.65=5.3 m 3.曝气系统设计计算： 采用鼓风曝气系统，罗茨鼓风机供风，穿孔管曝气。 设计曝气量q=0.2m3/(m3.h) 空气用量Qa=qQmax=0.2×3132=940/h=15.67 m3/min 供气压力p=15kPa 穿孔管布置：于每格曝气沉砂池池长边两侧分别设置两根穿孔曝气管，每格两根，总共4根。 曝气管管径DN100mm，送风管管径DN150mm。 4.进水、出水及撇油 污水直接从螺旋泵出水渠进入，设置进水挡板，出水由池另一端淹没出水，出水端前部设出水挡墙，进出水挡墙高度均为1.5m。 在曝气沉砂池会有少量浮油产生，出水端设置撇油管DN200，人工撇除浮油，池外设置油水分离槽井。 5.排砂量计算： 对于城市污水曝气沉砂工艺，产生砂量约为x1=2.0~3.0m3/105m3 每天沉砂量Qs=Qmax×x1=75000×3.0×10-5=2.25m3/d 含水率为P=65% 假设储砂时间为 t=4.0d 则存砂所需要容积为 V=Qs×t=2.25×4.0=10.0m3 折算为 P=85.0%的沉砂体积为 V=10×(100-65)/(100-85)=23.3m3 每格曝气沉砂池设两个砂池，共四个砂斗，砂斗高2.65 m，斗底平面尺寸（0.5×0.5）m2。 砂斗总容积为V V=4×2.65/3×（2.65×2.65+0.5×0.5+2.65×0.5）=30.39m3 每组曝气沉砂池尺寸为 L×B×H=10.0×5.3×5.4 3.1.4 SBR池设计计算 污水进水量50000m3/d，进水BOD5= 230 mg/L ，水温12～30℃，处理水质BOD5= 20 mg/L 1．参数拟定： BOD—污泥负荷：NS=0.15kgBOD5/(kgMLSS.d); 反应池数： n=4; 反应池水深： H=5.5m; 主预反应区容积比：9：1 排出比： 1/m=1/3; 活性污泥界面以上最小水深：ε=0.5m; 2. 根据实际工程经验设计反应池运行周期各工序时间： 进水——曝气——沉淀——排水排泥——闲置 2h 4-5h 1h 1 h 0.5h-1 h 3． 反应池容积计算： a．污泥量计算： MLSS =MLVSS/0.75=QSr/0.75Ns=50000*(230-20)/(1000*0.75*0.15)=93333kg 设沉淀后的污泥SVI=150ml/g，污泥的体积则为1.2*SVI* MLSS=16800 m3 b．SBR池反应池容积计算： SBR池反应池容积 V=Vsi+Vf+Vb 式中 Vsi——代谢反应污泥的容积 Vf——反应池换水容积 Vb——保护容积 Vf为换水容积 Vf=50000/24*2=4167 m3 Vs=16800m3单池的污泥容积为：Vsi=16800/4=4200 m3 则V=Vsi+Vf+Vb=8367+Vb c．反应器的尺寸构造如下： 设计反应池为长方形方便运行，一端进水一端出水，SBR池单池的平面面积为60*30 m2，水深5.5 m，池深6.0 m。 单池的容积为V=60*30*5.5=9900 m3，推算出保护容积为Vb=1533m3。 总的容积为4*9900=39600 m3 d．反应器的运行水位计算如下： 排水结束时水位：h1=3.0 m 基准水位h2=3.5 m 高峰水位h3=5.5 m 警报，溢流水位：h4=5.5+0.5=6.0m 污泥界面：h5= h1-0.5=3 -0.5=2.50m 4．需氧量计算： R=a’•Q•Sr+b’•V •XV 表3-2生活污水的a’ b’的取值a’：0.42—0.53， b’：0.18—0.11。此设计中a’ =0.55；b’=0.15 R=0.55*50000*0.21+0.15*50000*0.21/0.15=16275kg/d Qmax=Q•1.4=22785 kg /d 曝气时间以4.5h计，则每小时的需氧量为： 22785/24*4.5=4367kgO2/h 每座反应池的需氧量：=4367/4=1092kg/h 5．鼓风曝气量及设备选型： 设计算水温30℃，混合液DO浓度为2mg/L。池水深6m，曝气头距池底0.8m，则淹没水深为4.7m。根据需氧量、污水温度以及大气压的换算，供氧能力为EA=10% a.计算曝气池内平均溶解氧饱和度，即 Csb=Cs ( + ) Pb =1.013*105+9.8*103*4.8=1.48×105Pa Ot = ×100%= ×100%=19.3% 确定20℃和30℃（计算水温）的氧的饱和度： CS(20)=9.17mg/L; CS(30)=7.63mg/L CSb(30)= CS( + )=7.63×( + )=9.09mg/L CSb(20)= CS( + )=9.17×( + )=10.95mg/L b．计算鼓风曝气池20℃时脱氧清水的需氧量： R0= = =1747kgO2/h c．求供气量： Gs= =970m3/mim d．选PBP型橡胶盘形微孔曝气头 服务面积：3m2/个 空气流量：1.5~3.0m3/（h•个） 曝气器阻力：180~280mmH2O 动力效率：4.46~5.19kgO2/KW•h 氧利用率：18.4%~27.7% e．空气管道的沿程阻力损失h1与局部阻力h2损失之和： h= h1 +h2 =4.8kpa f．空气扩散装置安装深度的的阻力： h3 =4.8*9.8=47.04kpa g．空气扩散装置的阻力： h4 =5.1kpa h．鼓风机所需要增加的压力为： H= h1 +h2 + h3+h4 =4.8+47.04+5.1=56.94kpa 用六台鼓风机，4用2备，则每台鼓风机的供气量为： G’S=970/4=240 m3/min 选RME-200型罗茨鼓风机，每台电动机功率为75KW。 空气管和曝气器的平面布置如上图，鼓风机房出来的干管在相临的SBR池边上设置两根分管，两根分管分别设置10根支管，每根支管设置50个曝气器，每池共计500个曝气器，全池2000个曝气器。 6．上清液排出装置：撇水器 污水进水量Qs=50000m3/d，池数N=5，周期数n=2，则每池的排出负荷量为: 选7台BSL600型连杆式旋摆滗水器。出水管直径500mm，滗水高度2~5m。设排水管的水平流速为2m/s则排水量为4608m3/h，排水时间为0.9小时。 7．剩余污泥量计算以及排泥系统的设计： a．剩余污泥量： 剩余污泥量主要来自微生物的增值污泥以及少部分的进水悬浮物构成，计算公式为 W=a*(L0-Le)*Q-b*V*XV 其中a——微生物代谢增系数，取0.8 b——微生物自氧化率，取0.05 W=a*(L0-Le)*Q-b*V*XV = a*(L0-Le)*Q-b*Qsr/Ns =（a-b/Ns）*Q*Sr =4935kg/d b．湿污泥量（剩余污泥含水率P=99%）： Q= W /（1-P）=493m3/d。污泥龄θC：θC =0.77/kdfb=0.77/（0.05*0.63）=24.6d c．SBR剩余污泥泵的选择 选3台DS3127型潜水涡流耐磨泵，两用一备，功率7.5KW。在反应池的建排泥坑。坡度为0.01 ，在池底设2*2*1的集泥坑。 3.1.5接触消毒池与加氯间 1.设计说明 设计流量Q=50000m3/d=2083.3 m3/h；水力停留时间T=0.5h；设计投氯量为C=3.0~5.0mg/L 2.设计计算 a 设置消毒池一座 池体容积V V=QT=2083.3×0.5=1041.65 m3 消毒池池长L=30m，每格池宽b=5.0m，长宽比L/b=6 接触消毒池总宽B=nb=3×5.0=15.0m 接触消毒池有效水深设计为H1=4m 实际消毒池容积V`为 V`=BLH1=300×15.0×4=600m3 满足要求有效停留时间的要求。 b加氯量计算 设计最大投氯量为5.0mg/L；每日投氯量为W=250kg/d=10.4kg/h。 选用贮 氯量500kg的液氯钢瓶，每日加氯量为0.5瓶，共贮用10瓶。每日加氯机两台，一用一备；单台投氯量为10~20kg/h。 配置注水泵两台，一用一备，要求注水量Q3~6m3/h，扬程不小于20m H2O。 C 混合装置 在接触消毒池第一格和第二格起端设置混合搅拌机两台。混合搅拌机功率No为 No= μQTG2/100 式中QT—— 混合池容，m3； μ—— 水力黏度，20℃时μ=1.06×10-4kg.s/m2； G—— 搅拌速度梯度，对于机械混合G500s-1。 No=1.06×10-4×0.58×30×500×500/(3×5×100)=0.30kw 实际选用JBK—2200框式调速搅拌机，搅拌器直径∮2200mm，高度H2000mm，电动机功率4.0KW。 3.2污处理系统 3.2.1剩余污泥泵房 1.设计说明 二沉池产生剩余活性污泥及其他处理构筑物排出污泥由地下管道自流入集泥井，剩余污泥泵将其提升至污泥处理系统. 设置剩余污泥泵房两座. 污水处理系统每日排出污泥干重为430.4t/d，按含水率99.0%计，污泥流量为 Qw=4303.5/(1%×1000)=430.4m3/d=17.9 m3/h 2.设计选型 ①污泥泵扬程 幅流式浓缩池最高泥位为3.5m，剩余污泥集泥池最低泥位为-2.0m，则污泥泵静扬程为Ho=5.5mH2O 。 污泥输送管道压力损失为4.0mH2O，自由水头为1.5mH2O，则污泥泵所需扬程H为: H=H0+4.0+1.5=11.0mH2O ②污泥泵选型 污泥泵选用两台，两用两备。 单泵流量Q≥Qw=16 m3/h 选用1PN污泥泵，Q16m3/h，H12mH2O，N2.6KW。 3.剩余污泥泵房 占地面积L×B=（6.0×5.0）m2。 集泥井占地面积1/2 5.0m×H5.0m。 3.2.2污泥浓缩池 1.设计说明 剩余污泥泵房将污泥送至浓缩池，污含水率P1=99.0%。 污泥流量 Qw=4303.5/(1%×1000)=493m3/d W=4.93t/d=205kg/h 设计浓缩后含水率P2=96% 设计固体负荷q=2.0kg.SS/(m2.h) 2.浓缩池池体计算 浓缩池所需表面面积A： A=QC/q=W/q=205/2=102.7 m2 浓缩池设两座，每座面积 Ai=A/n=51.4 m2 浓缩直径D=（4Ai/π）1/2=8.1m。 为保证有效表面积和容积，并与刮泥机配套，选D=8.0m。 水力负荷u u=Qw/Ai=20.54/（2π4×4）=0.40 m3/ m2.h 水力停留时间T≥12.0h 则有效水深H1 H1=uT=0.40×12=4.8m 3. 排泥量与存泥容积 浓缩后排出含水率P2=96.0%的污泥Qw=107.6m3/d=4.5 m3/h。设计污泥层厚度为1.25m， 池底坡度为0.02，坡降为0.13m，则存泥区容积为： Vw=1.38/3(4×4+1.25×1.25+1.25×4)π=32.6 m3 存泥时间T=32.6/4.57.3=7h 4．浓缩池总深度H 有效水深H1=2 m；缓冲层高度H2=1.5；存泥区高度H3=1.25m；池体超高H4=0.5m；池底坡降H5=0.13m；则浓缩池总深度为 H=H1+H2+H3+H4+H5=5.38m 另外，池中心排泥积泥斗高H6=1.5m。 5. 进泥中心管 进泥管DN150mm；中心进泥管 ∮500mm；反射板 ∮900mm。 3.2.3浓缩污泥贮池 浓缩池排出含水率P=96.0%的污泥107.6m3/d 贮泥池 贮泥时间T=1.0d。 设计贮泥池为L×B×H=10.0m×5.0m×3.0m 贮泥分为两格，则贮泥池有效容积为 V=10.0×5.0×2.5=125.0m3 满足要求。 贮泥池设置超声波液位计。距池底0.5m之外安装搅拌机QBG075两台，单机直径1500mm，电动机功率7.5kw。进泥管、出泥管均为DN300mm焊接钢管。溢流管为DN200mm焊接钢管。 3.2.4污泥脱水间 进泥量 选用DY—3000带式脱水机，带宽3m，对城市污水厂混合泥或氧化沟污泥，投加聚丙烯酰胺2.0‰时，处理能力为600kg/h，选用3台，每日工作时间约为一班。每台脱水机冲洗用水量35 m3/h；单台系统总功率N=36.90KW；脱水间平面尺寸L×B=（30.0×18.0）m2。 |
