कैसे 120,000 m³/d नगरपालिका WWTP ने फाइन बबल डिस्क डिफ्यूज़र के साथ वातन ऊर्जा में 48% की कटौती की
सेक्टर:नगरपालिका अपशिष्ट जल उपचार |तकनीकी:फाइन बबल डिस्क डिफ्यूज़र |पैमाना:दो जैविक उपचार चरणों में 10,608 इकाइयाँ
परियोजना अवलोकन
पूर्वी एशिया में एक बड़े पैमाने की नगरपालिका अपशिष्ट जल उपचार सुविधा (डब्ल्यूडब्ल्यूटीपी) जिसकी कुल डिजाइन क्षमता है120,000 m³/dचार अनुक्रमिक निर्माण चरणों में संचालित होता है। यह सुविधा घने शहरी जलग्रहण क्षेत्र में सेवा प्रदान करती है और अमोनिया के लिए कक्षा I {{1} ए प्रवाह निर्वहन मानकों के अधीन है {{2} नाइट्रोजन।
दो चरण - चरण I (50,000 m³/d) और चरण IV (20,000 m³/d) - वातन प्रणाली प्रतिस्थापन के बिना कई वर्षों से निरंतर संचालन में थे। जैसे-जैसे मूल डिफ्यूज़र खराब होते गए, सुविधा की संचालन टीम ने बढ़ती ऊर्जा खपत, अस्थिर विघटित ऑक्सीजन (डीओ) वितरण और बढ़ते रखरखाव बोझ को देखा। स्पष्ट प्रदर्शन और अनुपालन अंतर का सामना करते हुए, प्लांट प्रबंधन ने एक्वासस्ट को दोनों चरणों में एक साथ पूर्ण वातन प्रणाली अपग्रेड को डिजाइन और निष्पादित करने के लिए नियुक्त किया।
परियोजना, द्वारा वितरितएक्वासुस्ट की इंजीनियरिंग टीमलगभग दो महीनों में चरणबद्ध रेट्रोफ़िट में, कुल मिलाकर प्रतिस्थापित किया गया10,608 डिफ्यूज़र इकाइयाँ, दोनों चरणों को पुराने पुराने उपकरणों से एक समान एक्वासुस्ट Φ270 मिमी ईपीडीएम फाइन बबल डिस्क डिफ्यूज़र प्लेटफ़ॉर्म में परिवर्तित करना।
चुनौती
2.1 चरण I: ट्यूब डिफ्यूज़र क्लॉगिंग और संरचनात्मक क्षय
चरण I के जैविक प्रतिक्रिया टैंक मूल रूप से सुसज्जित थे2,248 ट्यूब डिफ्यूज़र इकाइयाँप्रति यूनिट 8 एनएम³/घंटा के नाममात्र वायु प्रवाह पर काम कर रहा है। वर्षों की सेवा के बाद, सिस्टम ने देर से चरण झिल्ली थकान के विशिष्ट लक्षण प्रदर्शित किए:
झिल्ली छिद्र की रुकावट
बायोफिल्म और अकार्बनिक स्केलिंग के कारण - सूक्ष्म {{1} छिद्रों में गंदगी के कारण बुलबुला सहसंयोजन हुआ, जिससे सिस्टम बारीक {{2} बुलबुले से मोटे {{3} बुलबुले मोड में स्थानांतरित हो गया और तेजी से ऑक्सीजन स्थानांतरण दक्षता (ओटीई) कम हो गई।
संरचनात्मक उम्र बढ़ना
- ईपीडीएम झिल्ली के टूटने और फिटिंग के क्षरण ने वायु चैनलिंग का निर्माण किया, जिससे न्यूनतम सतह {{2}क्षेत्रीय संपर्क के साथ बड़े -व्यास के बुलबुला प्लम उत्पन्न हुए।
ऊर्जा का कचरा
- ब्लोअर ऊंचे डिस्चार्ज दबाव (81 केपीए की डिजाइन सीमा के मुकाबले 76 केपीए) पर संचालित होते हैं, जो लगभग क्षमता हेडरूम पर लगभग 0.146 किलोवाट प्रति घन मीटर उपचारित अपशिष्ट जल की खपत करते हैं।
मृत क्षेत्र और कीचड़ अवसादन
अपर्याप्त और असमान रूप से वितरित वायु प्रवाह के साथ, ट्यूब सरणियों के नीचे शांत जेबें बन गईं, जिससे कीचड़ जमा हो गया और स्थानीयकृत अवायवीय सूक्ष्म वातावरण बन गया।
जब व्यक्तिगत विसारक वायुप्रवाह डिज़ाइन सीमा से नीचे चला जाता है, तो परिणाम पूरे बायोप्रोसेस में फैल जाते हैं:
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लक्षण |
मूल कारण |
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ओटीई में गिरावट |
बुलबुले के व्यास में वृद्धि, हवा का कम संपर्क क्षेत्र |
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ब्लोअर का बढ़ता दबाव |
दूषण से झिल्ली प्रतिरोध में वृद्धि |
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कीचड़ मृत क्षेत्र |
अपर्याप्त तली-परिमार्जन वेग |
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H₂S गंध की घटनाएँ |
सल्फाइड जारी करने वाले स्थानीयकृत अवायवीय क्षेत्र |
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NH₃-N प्रवाहित स्पाइक्स |
डीओ घाटे के तहत दबा हुआ नाइट्रीकरण |
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अधिक रखरखाव लागत |
बढ़ती इकाई प्रतिस्थापन और सफाई आवृत्ति |
2.2 चरण IV: वृद्ध डिस्क डिफ्यूज़र विफलता
चरण IV मूल रूप से फिट किया गया थासमान 270 मिमी प्रारूप के 3,722 डिस्क डिफ्यूज़र लेकिन पहले की उत्पाद पीढ़ी. निर्माता की रेटेड सेवा जीवन काफी हद तक पार हो जाने के बाद, झिल्ली की अखंडता ध्वस्त हो गई। तनाव दरारें एक साथ कई इकाइयों में फैल गईं, जिससे डिफ्यूज़र मैट कार्यात्मक रूप से एक खुली पाइप प्रणाली के बराबर हो गई। ब्लोअर डिस्चार्ज दबाव 57.3 केपीए (डिज़ाइन सीमा: 61 केपीए) - पर स्थिर हो गया था, जो न्यूनतम सुरक्षा मार्जिन के साथ काम कर रहा था और बढ़ती ऊर्जा लागत पर मोटे {7}बबल वातन का उत्पादन कर रहा था।
इंजीनियरिंग दृष्टिकोण
3.1 डिफ्यूज़र चयन तर्क
एक्वासुस्ट ने एक समान उन्नयन की सिफारिश कीΦ270 मिमी ईपीडीएम फाइन बबल डिस्क डिफ्यूज़रतीन इंजीनियरिंग मानदंडों के आधार पर दोनों चरणों में:
सिद्ध ऑक्सीजन स्थानांतरण दक्षता:
2.0-6.0 एनएम³/घंटा प्रति यूनिट की डिजाइन एयरफ्लो रेंज पर, Φ270 प्रारूप स्वच्छ पानी में 30% से अधिक या उसके बराबर की एक मानक ऑक्सीजन स्थानांतरण दक्षता (एसओटीई) प्राप्त करता है, जो 4.5 kgO₂/kWh से अधिक या उसके बराबर की सैद्धांतिक वातन दक्षता के अनुरूप है।
इष्टतम सेवा क्षेत्र कवरेज:
0.4-0.8 वर्ग मीटर/यूनिट सेवा क्षेत्र विनिर्देश चरण I और चरण IV दोनों के लिए टैंक फर्श ज्यामिति के साथ संरेखित होता है, जिससे सघन लेकिन गैर-अतिव्यापी कवरेज सक्षम होता है।
कम सिस्टम दबाव:
समतुल्य उपचार क्षमता पर, Φ270 डिस्क प्रारूप लीगेसी ट्यूब डिफ्यूज़र सरणी की तुलना में काफी कम वायु प्रतिरोध हानि (3.5 केपीए से कम या उसके बराबर) पर संचालित होता है, जो सीधे ब्लोअर ऑपरेटिंग दबाव को कम करता है और ब्लोअर यांत्रिक जीवन का विस्तार करता है।
3.2 हाइड्रोलिक और वातन डिजाइन सत्यापन
चरण 1
प्रभावी वातन फर्श क्षेत्र: ~3,800 वर्ग मीटर
कुल स्थापित डिफ्यूज़र: 7,532 इकाइयाँ
परिणामी सेवा क्षेत्र: 0.50 वर्ग मीटर/इकाई (0.4-0.8 वर्ग मीटर डिजाइन इष्टतम के भीतर)
ब्लोअर कॉन्फ़िगरेशन: दो सक्रिय + एक स्टैंडबाय, रेटेड वायु प्रवाह 150 m³/मिनट
डिज़ाइन स्थिति में यूनिट वायुप्रवाह: 2.39 एनएम³/घंटा/यूनिट (2.0-6.0 एनएम³/घंटा ऑपरेटिंग विंडो के भीतर)
चरण IV
प्रभावी वातन फर्श क्षेत्र: ~1,665 वर्ग मीटर
कुल स्थापित डिफ्यूज़र: 3,076 इकाइयाँ
परिणामी सेवा क्षेत्र: 0.547 वर्ग मीटर/इकाई (इष्टतम डिज़ाइन के भीतर)
ब्लोअर कॉन्फ़िगरेशन: दो सक्रिय + एक स्टैंडबाय, रेटेड वायु प्रवाह 60 m³/मिनट
डिज़ाइन स्थिति में यूनिट वायुप्रवाह: 2.34 एनएम³/घंटा/यूनिट (ऑपरेटिंग विंडो के भीतर)
दोनों चरण 2.0-6.0 एनएम³/घंटा रेंज के निचले {{0}मध्य बैंड में काम करते हैं, जिससे सूक्ष्म बुलबुला निर्माण, पूर्ण फर्श कवरेज और ऊपरी वायु प्रवाह सीमा के नीचे एक आरामदायक मार्जिन सुनिश्चित होता है जो झिल्ली विरूपण का कारण बनता है।
समाधान एवं आपूर्ति का दायरा
एक्वासस्ट ने दोनों उपचार चरणों में एक व्यापक वातन उन्नयन पैकेज की आपूर्ति और स्थापना की। इस दायरे में न केवल डिफ्यूज़र तत्व शामिल हैं, बल्कि लंबी अवधि, कम रखरखाव संचालन के लिए आवश्यक संपूर्ण सहायक बुनियादी ढांचा भी शामिल है।
4.1 Φ270 मिमी ईपीडीएम फाइन बबल डिस्क डिफ्यूज़र - तकनीकी विशिष्टता
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पैरामीटर |
विनिर्देश |
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नमूना |
Φ270 मिमी ईपीडीएम डिस्क डिफ्यूज़र |
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वायु प्रवाह सीमा |
2.0 - 6.0 एनएम³/घंटा प्रति यूनिट |
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बुलबुले का व्यास |
2 मिमी से कम या उसके बराबर |
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एसओटीई (स्वच्छ जल) |
30% से अधिक या उसके बराबर |
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ऑक्सीजन स्थानांतरण क्षमता |
प्रति यूनिट 0.13 kgO₂/h से अधिक या उसके बराबर |
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सैद्धांतिक वातन दक्षता |
4.5 kgO₂/kWh से अधिक या उसके बराबर |
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वायु दाब हानि |
3.5 केपीए से कम या उसके बराबर |
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सेवा जीवन |
5 वर्ष से अधिक या उसके बराबर |
|
इष्टतम सेवा क्षेत्र |
0.4 - 0.8 वर्ग मीटर/यूनिट |
4.2 डिफ्यूज़र मात्रा सारांश
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उपचार चरण |
डिज़ाइन क्षमता |
बदली गई इकाइयाँ (विरासत) |
एक्वासुस्ट Φ270 इकाइयाँ स्थापित |
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चरण 1 |
50,000 m³/d |
2,248 ट्यूब डिफ्यूज़र |
7,532 |
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चरण IV |
20,000 m³/d |
3,722 डिस्क डिफ्यूज़र (पुराने) |
3,076 |
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कुल |
70,000 m³/d |
5,970 |
10,608 |
4.3 सहायक उपकरण
रखरखाव के दौरान ब्लोअर सुरक्षा के लिए एयर पर्ज साइलेंसर (गैस रिलीफ/ब्लोडाउन)।
भविष्य में डीवाटरिंग और डिफ्यूज़र निरीक्षण की सुविधा के लिए टैंक के निचले बिंदुओं पर यूपीवीसी ड्रेन वाल्व
बारह (12) 304 स्टेनलेस {{2}स्टील झिल्ली एसिड {{3}वाश असेंबली (चरण IV) पूर्ण टैंक डीवाटरिंग के बिना इन-{4}सीटू ईपीडीएम झिल्ली सफाई के लिए
स्थापना एवं कमीशनिंग
एक्वासस्ट ने संयंत्र की व्यापक उपचार क्षमता में न्यूनतम व्यवधान को प्राथमिकता देते हुए, दो अनुक्रमिक साइट चरणों में रेट्रोफिट को क्रियान्वित किया। प्रत्येक चरण में मानक चार चरण वाली प्रक्रिया लागू की गई:
टैंक से पानी निकालना एवं निरीक्षण
प्रत्येक जैविक प्रतिक्रिया टैंक को रोटेशन में ऑफ़लाइन ले जाया गया, कीचड़ को आसन्न सक्रिय टैंकों में स्थानांतरित किया गया, और टैंक को सूखा दिया गया। एक्वासस्ट साइट इंजीनियरों ने किसी भी विध्वंस शुरू होने से पहले मौजूदा पार्श्व पाइपिंग, मुख्य वातन हेडर और एंकर बिंदुओं की पूर्ण स्थिति का सर्वेक्षण किया।
विरासत प्रणाली को हटाना
सभी मौजूदा डिफ्यूज़र इकाइयाँ, सैडल्स और कनेक्टिंग फिटिंग्स को व्यवस्थित रूप से हटा दिया गया। जहां ट्यूब डिफ्यूज़र लेटरल सेवा योग्य स्थिति से परे थे, वहां पाइप नेटवर्क को भी बदल दिया गया था। मलबा साफ कर दिया गया, और टैंक के फर्श को नए डिस्क डिफ्यूज़र ग्रिड के लिए निर्दिष्ट इंस्टॉलेशन डेटम के लिए तैयार किया गया।
एक्वासुस्ट Φ270 डिस्क डिफ्यूज़र इंस्टालेशन
नए ईपीडीएम डिस्क डिफ्यूज़र को हाइड्रोलिक डिज़ाइन के अनुसार इंजीनियर्ड ग्रिड पैटर्न में स्थापित किया गया था, जिसमें कनेक्शन सैडल पर वायु बाईपास को रोकने के लिए प्रत्येक यूनिट टॉर्क {{0}सेट किया गया था। फिर पार्श्व पाइपिंग, मुख्य हेडर, ड्रेन वाल्व और पर्ज असेंबली को चालू किया गया और टैंक को फिर से भरने से पहले दबाव का परीक्षण किया गया।
क्रमिक कमीशनिंग एवं डीओ सत्यापन
टैंकों को फिर से भर दिया गया, ब्लोअर को कम लोड पर शुरू किया गया, और प्रारंभिक 24{1}}घंटे रैंप{{3}अप अवधि के दौरान टैंक ग्रिड के कई बिंदुओं पर डीओ रीडिंग ली गई। एयरफ़्लो को उत्तरोत्तर ऑपरेटिंग सेट -बिंदु तक बढ़ाया गया। प्रक्रिया डेटा ने सामान्य वार्म-अप विंडो के भीतर समान डीओ वितरण और स्थिर नाइट्रीकरण की पुष्टि की।
साइट पर कुल अवधि:चरण IV - 16 दिन; चरण I - 41 दिन (बड़े टैंक संख्या और डिफ्यूज़र वॉल्यूम को दर्शाते हुए)।
सत्यापित परिणाम
प्रदर्शन डेटा को रिकॉर्ड किया गया और उसकी तुलना समान आधार पर की गई (समान कैलेंडर तिमाही, वर्ष पर वर्ष) और विश्लेषण से मौसमी तापमान और प्रभावशाली लोडिंग परिवर्तनशीलता को हटा दिया गया।
6.1 समेकित प्रदर्शन तुलना
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के.पी.आई |
चरण I - पहले |
चरण I - के बाद |
परिवर्तन |
|
दैनिक उपचारित मात्रा (m³/d) |
43,800 |
51,400 |
+17.5% |
|
सक्रिय ब्लोअर चल रहे हैं |
2 |
1 |
–50% |
|
ब्लोअर डिस्चार्ज दबाव (केपीए) |
76 |
62 |
–18.4% |
|
इकाई ऊर्जा खपत (kWh/m³) |
0.146 |
0.075 |
–48.6% |
|
प्रवाही NH₃-N (मिलीग्राम/ली) |
0.456 |
0.231 |
अनुरूप |
|
मासिक NH₃-N निष्कासन (टन/माह) |
30.5 |
64.8 |
+112% |
|
के.पी.आई |
चरण IV - पहले |
चरण IV - के बाद |
परिवर्तन |
|
दैनिक उपचारित मात्रा (m³/d) |
20,600 |
23,300 |
+12.9% |
|
ब्लोअर डिस्चार्ज दबाव (केपीए) |
57.3 |
51.6 |
–9.95% |
|
इकाई ऊर्जा खपत (kWh/m³) |
0.155 |
0.089 |
–42.6% |
|
प्रवाही NH₃-N (मिलीग्राम/ली) |
0.316 |
0.238 |
अनुरूप |
|
मासिक NH₃-N निष्कासन (टन/माह) |
14.4 |
29.3 |
+103% |
6.2 ऊर्जा कटौती - प्राथमिक चालक
सबसे महत्वपूर्ण परिचालन लाभ हैइकाई वातन ऊर्जा में कमी: चरण I 0.146 से घटकर 0.075 kWh/m³ (–48.6%), और चरण IV 0.155 से 0.089 kWh/m³ (–42.6%). दोनों चरणों को मिलाकर, सुविधा अब कम दबाव पर कम ब्लोअर चलाते हुए उच्च दैनिक मात्रा का इलाज करती है।
चरण I में दो सक्रिय ब्लोअर से लगभग दोगुने थ्रूपुट - पर एक - में बदलाव दक्षता लाभ का सबसे स्पष्ट प्रदर्शन है। अकेले परिचालन बिजली बचत के आधार पर पूंजी निवेश पर अनुमानित सरल भुगतान लगभग 18 महीनों के भीतर है।
6.3 ब्लोअर दबाव में कमी - इंजीनियरिंग सुरक्षा मार्जिन
ब्लोअर डिस्चार्ज दबाव में कमी केवल ऊर्जा की बचत नहीं है; इसमें संरचनात्मक और विश्वसनीयता मूल्य है:
चरण I: 81 kPa की डिज़ाइन सीमा के मुकाबले दबाव 76 kPa से घटकर 62 kPa हो गया। ऑपरेटिंग {{4} से {{5} सीलिंग गैप 5 केपीए से 19 केपीए - तक बढ़ गया, जिससे सुरक्षित ऑपरेटिंग हेडरूम लगभग चौगुना हो गया।
चरण IV: दबाव 61 केपीए की सीमा के मुकाबले 57.3 केपीए से गिरकर 51.6 केपीए हो गया। हेडरूम दोगुना से भी अधिक हो गया।
कम परिचालन दबाव का अर्थ है ब्लोअर बियरिंग्स, इम्पेलर्स और मोटरों पर थर्मल और मैकेनिकल तनाव को कम करना, उपकरण सेवा जीवन को बढ़ाना और सुरक्षा वाल्व सक्रियण, पाइप संयुक्त रिसाव और अनियोजित शटडाउन की संभावना को कम करना।
6.4 अमोनिया-नाइट्रोजन निष्कासन - अनुपालन और उपचार गहनता
अधिक दैनिक मात्रा का उपचार करने के बावजूद, दोनों चरणों में प्रवाह NH₃-N कक्षा I{{1}A सीमा से काफी नीचे बना रहा। इससे भी महत्वपूर्ण बात यह है कि प्रति माह निकाले गए अमोनिया का कुल द्रव्यमान दोगुने से भी अधिक हो गया है:
चरण I: 30.5 से 64.8 टन/माह (+112%)
चरण IV: 14.4 से 29.3 टन/माह (+103%)
यह परिणाम बेहतर डीओ वितरण को दर्शाता है जो पूरे टैंक वॉल्यूम - में पूर्ण और स्थिर नाइट्रीकरण को सक्षम बनाता है, जो एक्वासुस्ट Φ270 डिस्क डिफ्यूज़र ग्रिड द्वारा वितरित एकसमान फाइन {{1}बबल कवरेज का प्रत्यक्ष परिणाम है।
एक्वासुस्ट क्यों
एक्वासस्ट नगरपालिका और औद्योगिक अपशिष्ट जल उपचार के लिए फाइन बबल वातन प्रणालियों की इंजीनियरिंग, निर्माण और साइट कार्यान्वयन में माहिर है। यह प्रोजेक्ट पूर्ण {{1}स्टैक क्षमता प्रदर्शित करता है जो एक्वासुस्ट को डिफ्यूज़र के एकमात्र आपूर्तिकर्ता से अलग करता है:
डिजाईन-डिलीवरी का निर्माण
हाइड्रोलिक मॉडलिंग और डिफ्यूज़र लेआउट अनुकूलन से लेकर साइट पर स्थापना प्रबंधन और प्रक्रिया कमीशनिंग तक
प्रदर्शन-समर्थित विशिष्टता
प्रत्येक Aquasust Φ270 EPDM डिस्क डिफ्यूज़र 30% SOTE से अधिक या उसके बराबर और 4.5 kgO₂/kWh दक्षता से अधिक या उसके बराबर निर्मित होता है, जो GB/T 17393 परीक्षण प्रोटोकॉल के विरुद्ध स्वतंत्र रूप से सत्यापन योग्य है।
सहायक एकीकरण
एयर पर्ज असेंबली, ड्रेन वाल्व, और एसिड {{0}वाश सिस्टम को एक समन्वित पैकेज के रूप में आपूर्ति की जाती है, बाद में नहीं
सिद्ध क्षेत्र परिणाम
Documented post-retrofit energy reduction of 42–49%, ammonia removal improvement of >100%, और वास्तविक नगरपालिका परिचालन वातावरण में ब्लोअर दबाव में 18% तक की कमी
क्या आप अपनी सुविधा के लिए वातन उन्नयन का मूल्यांकन करने के लिए तैयार हैं?
अपने टैंक आयाम, डिज़ाइन प्रवाह और मौजूदा ब्लोअर विनिर्देश के साथ एक्वासस्ट इंजीनियरिंग टीम से संपर्क करें। हम बिना किसी लागत के प्रारंभिक डिफ्यूज़र लेआउट, सेवा क्षेत्र गणना और अनुमानित ऊर्जा बचत अनुमान तैयार करेंगे।
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