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50吨每天餐厨垃圾废水处理方案

 

餐厨垃圾处理

生产废水处理工程

 

设计单位:

环保科技发展有限公司

设计时间:

2018年12月

 

第1章总则

1.1概述

中国饮食文化源远流长,作为中华民族饮食文化的支柱行业---餐饮业,在中国民众的日常生活中占有很重要的位置,随着改革开放的不断深入,人民群众可支配性收入的不断增加,餐饮业在地方GDP收入中越来越显现出其突出的地位,已经成为部分地区的支柱产业。

任何事情都有其两面性,在满足广大人民群众物质文明和合理饮食的条件下,也衍生出一些与生活环境密切相关的不良产物---餐饮垃圾。

餐饮垃圾的大量出现,极大地危害了我们赖以生存的水土和大气环境,为了强化餐饮垃圾的集中管理,还市民一片净土、一爿蓝天,在垃圾的收运和处理过程中,不可避免的产生了一定量的餐饮垃圾废水,废水总量为:

50t/d。

在这些餐饮垃圾废水中,含有大量的动植物油脂、淀粉、果蔬汁、饮料等物质,这些废水富含动植物油脂、蛋白质和氨基酸等有机物,若不经过处理直接排入水体,所含有机物将迅速被氧化而大量消耗水体中的溶解氧,造成水体严重缺氧,同时,由于油脂类等不溶物的存在,致使水面复氧能力严重下降,从而影响鱼类和其他水生动物的生存,同时,废水中悬浮物在厌氧条件下极易分解产生臭气,恶化区域环境。

某公司本着呵护当地民众、保护生存环境的愿望,积极响应并模范执行国家和地方的环保政策,决定对该工程废水加以处理。

受某公司的委托,我公司决定对该垃圾废水做方案设计,通过本餐饮垃圾废水处理方案设计,力求在设计理念、处理方法、工程造价和施工方法上能达到先进、合理的优化组合。

1.2设计依据

⑴《室外排水设计规范》GBJ14-87(1997年版);

⑵《建筑给水排水设计规范》GBJ15-88;

⑶《污水综合排放标准》GB8978-1996;

⑷《城镇污水厂附属建筑和附属设备设计标准》CJJ31-89;

⑸《给水排水工程结构设计规范》GBJ69-84;

⑹《混凝土结构设计规范》GBJ10-89;

⑺《建筑地基基础设计规范》GBJ7-89;

⑻《建筑抗震设计规范》GBJ11-89;

⑼《工业企业设计卫生标准》TJ36-79;

⑽《低压配电装置及线路设计规范》GB50054-92;

⑾《建筑防雷设计规范》GB50057-94;

⑿《工业与民用电力装置的接地设计规范》GBJ65-83;

⒀《污水泵站设计规程》DBJ08-23-91;

⒁《环境工程手册》(水污染防治卷);

⒂《排水工程》(下册);

⒃《给水排水工程设计手册》;

⒄《污水处理工艺及工程方案设计》;

⒅其他相关电气、土建、设备设计手册。

1.3设计原则

⑴选用成熟可靠、运行稳定的处理工艺,确保处理后废水达标排放。

⑵在处理工艺上力求简单实用,以方便管理和维护;提高操作的自动化程度,降低操作人员劳动强度。

⑶充分利用空间,以节省用地。

⑷设备选择低能耗设备,以降低废水处理过程中的运行费用。

⑸处理工艺和构筑物对水力负荷和污染负荷的适应范围要较大,使整个系统有较好的经受冲击负荷的能力。

1.4设计范围

本方案设计包括废水处理站内处理工艺、土建工程、管道工程、设备及材料购置与安装、电气工程、工程调试等。

废水从处理站进水(格栅井)开始,至处理构筑物出口5米内;动力线则从废水处理站配电站进线端开始;自来水从废水处理站界线范围内进水端开始;压缩空气从废水处理站界线范围内进气端开始。

主要包括:

⑴工艺流程选择与设计;

⑵工艺流程图和总平面布置图;

⑶建构筑物单体设计;

⑷工艺设备选型、平面布置;

⑸工艺处理效果分析;

⑹工程进度计划设计;

⑺处理成本和运行费用估算;

⑻服务及承诺。

第2章废水水质特性分析

2.1废水来源及水质分析

(1)进水水量及水质

根据某公司提供的资料,匡算本套处理系统需要处理生产废水水量为250m3/d,每天分三班连续运行,运行24小时,则小时流量为11.4m3/h;废水中主要污染物指标为CODCr、BOD5、悬浮物SS、油类、氨氮、pH值等,根据提供的资料,确定该生产废水的水量及水质。

(见表1-1)

表1-1:

废水水质及水量表

污染指标

生产废水

设计值

备注

排水量m3/d

50

50

pH

4-5.6

5

CODCrmg/L

20000mg/L

20000

BOD5mg/L

8000mg/L

8000

SS(悬浮物)mg/L

2000mg/L

2000

NH3-N(氨氮)mg/L

271mg/L

300

动植物油

200mg/L

200

(2)排放标准

经处理后外排废水应《污水综合排放标准》(GB8978-1996)中三级标准,可回用于绿化、冲洗地面等。

根据《标准》要求,本处理装置外排水质见表1-2。

污染指标

标准要求

备注

pH

6~9

CODCrmg/L

≤500

BOD5mg/L

≤300

悬浮物mg/L

≤400

氨氮mg/L

——

动植物油

≤30

(3)受纳水体

经过处理后的废水一部分回用于垃圾车辆的清洗,一部分进入排放口,外排水排入市政污水管网或环保管理部门指定的受纳水体。

第3章工艺流程选择

3.1废水处理工艺机理

餐饮垃圾废水中含有大量的动植物油脂、淀粉、蛋白质、各种氨基酸等短、中、长链有机碳水化合物,在这些种类各异的有机物中,中短链碳水化合物容易好氧降解,适合于好氧生物处理工艺,但类似酪蛋白、乳清蛋白等长链高蛋白类、支链氨基酸等大分子量碳水化合物,好氧微生物并不能将其很好的消化分解,为解决这一制约瓶颈,除物化处理方法外,首选的生物处理工艺是厌氧水解酸化工艺。

在厌氧环境中,蛋白水解酶等专性厌氧菌以长链高分子有机物为碳源,经过水解、酸化、产乙酸、甲烷化四个阶段,最终实现了降解中小碳水有机物,分解长链高分子有机物的目的,为后续的好氧处理奠定了基础。

具体降解产甲烷的过程如下:

水解产酸细菌细菌细胞产甲烷细菌

不溶性有机物可溶性有机物有机酸、乙醇细胞细菌

胞外酶胞内酶H2+CO2H2+CO2

其他产物胞内酶

有机物降解路线图

废水通过厌氧处理后,长链高分子碳水化合物被分解成小分子的碳水化合物,很适合活性污泥处理工艺的环境条件,因此,后续的处理工艺选择好氧生物处理。

建议采用上流式厌氧污泥床(UpflowAnaerobicSludgeBlanket,简写UASB)+改良型的选择性活性污泥法(SelectorActivatedSludgeSystem,简写SASS)作为主体工艺。

采用厌氧技术具有较好的处理效果,能耗低、运行成本低,并可回收部分沼气,由于甲烷菌的世代时间长于好氧菌,因此,产生的污泥量(厌氧菌新陈代谢产生的剩余污泥)少,厌氧工艺拟采用国内成熟的上流式厌氧污泥床(UpflowAnaerobicSludgeBlanket,简写UASB),UASB反应器的突出优点是处理能力大,效果好,运行性能稳定。

综合餐饮垃圾废水的性质和以上几种工艺的处理效果,经过筛选,本设计决定选用强化物化+生物处理工艺。

其中:

强化物化采用隔油沉淀+混凝气浮工艺;生物处理工艺采用目前国内比较流行的UASB厌氧反应器+生物选择性SASS法组合工艺。

作为本污水处理厂主体工艺。

1、选择隔油沉淀+混凝气浮的理由

通过以上物化处理方法的比较,本污水处理工程的前处理工段决定采用隔油沉淀+混凝气浮工艺方法,理由为:

1)、原水SS含量大、动物油脂含量高,采用物化处理可以大大降低SS和油脂的含量,充分降低废水中的COD,减轻后续生化处理的负荷。

2)、隔油沉淀法流程简单,投资小,操作方便,且截留效果尚可。

3)、絮凝气浮工艺效率高,能有效去除SS甚至可溶性盐类和乳化油脂。

2、选择UASB的主要优势

1)UASB内污泥浓度高,平均污泥浓度为20-40gVSS/1;

2)有机负荷高,水力停留时间短,采用中温发酵时,容积负荷一般为4-

10kgCOD/m3·d左右;

3)无混合搅拌设备,靠发酵过程中产生沼气的上升运动,使污泥床上部的污

泥处于悬浮状态,对下部的污泥层也有一定程度的搅动;

4)污泥床不填载体,节省造价及避免因填料发生堵赛问题;

5)UASB安装了运行稳定、分离效果好的产品----三相分离器;

6)不设沉淀池,沉淀区分离出来的污泥靠自身重力重新回到污泥床反应区

内,可以不设污泥回流设备。

3、选择接触氧化的主要优势

好氧处理工艺采用改良型的选择性活性污泥法(SelectorActivatedSludgeSystem,简写SASS),即在好氧的前部增设生物选择器,在中段增设缺氧区,污泥回流至生物选择器,废水在此进入,此处活性污泥高,有机基质高,污泥负荷高,使进水和回流污泥在此进行充分的接触混合,充分利用耗氧菌在缺氧条件下争夺基质的特性,污水中溶解性的有机物(即生物的营养物质)通过酶反应机理迅速降解,同时可有效的防止活性污泥膨胀(丝状菌的大量增殖),提高系统运行的稳定性。

同时,SASS池中段可达到脱氮除磷的效果,利用选择区的厌氧条件,聚磷菌将有机物同化储存在体内,释放出积储的磷酸盐,然后在好氧条件下大量吸收积储溶解性的磷,合成ATP和聚磷酸盐,达到除磷效果。

3.2工艺方案确定

本污水处理工程决定采用“强化物化处理工艺+UASB厌氧反应器+生物选择性接触氧化池”组合工艺作为本污水处理厂主体工艺。

综上述分析,最终确定本工程的工艺流程如图3-1。

 

生产废水

 

 

 

反冲洗泵

 

达标排放

图3-1废水处理系统流程示意图

UASBUASBUASBUUUAUASBUASBJIUAUASBGONGYI)

 

3.3污泥处理方案选择

污泥是处理该废水时产生的新污染物,处理方法简单。

斜管沉淀池,UASB沉淀池及二沉池产生的污泥,排至污泥干化床,污泥经过滤及阳光照射等自然干化后安全处置(送至有资质的单位进行处置)。

污泥干化池滤液自流回调节池2再进入系统进行处理。

第4章工程方案设计

4.1主要构筑物设计

⑴隔油池

作用:

隔除较容易分离的油渣

数量:

1座

设计水量:

2.5m3/hr

形式:

地下式钢砼结构

工艺尺寸:

4000mm×5000mm

有效水深:

2.5m

总深:

3.0m

附属设备:

隔油挡板1套(PVC材质);储油槽2格.

⑵调节池

作用:

调节池一起调节废水的水质、水量,便于后续处理作用,调节池二起回流IC反应器出水及缓冲水质、水量作用。

数量:

2座

设计水量:

2.5m3/hr

形式:

地下式钢砼结构

1调节池一

工艺尺寸:

4000×5000mm

有效水深:

2.5m

总深:

3.0m

有效容积:

50m3

②调节池二(排泥)

工艺尺寸:

4000×5000mm

有效水深:

2.5m

总深:

3.0m

有效容积:

50m3

附属设备:

废水提升泵Ⅰ2台(1用1备,用于调节池一),流量5m3/h,扬程10m,功率0.75kw;废水提升泵Ⅱ2台(1用1备,用于调节池二),流量10m3/h,扬程25m,功率3.0kw;浮球液位计5套;转子流量计5套。

气浮处理装置1台,型号为QF-5或同等型号,处理水量5m3/h,溶加药系统4套(投PAC、PAM、石灰、碱);加药泵Ⅰ4台(石灰,2用2备),流量0-1000L/h,功率0.75kw;加药泵Ⅱ6台(PAC、PAM,4用2备),流量0-200L/h,功率0.02kw;浮球液位计1套;转子流量计1套;穿孔曝气系统1套;蒸汽简易加热管路1套,PH计1台,pH控制范围:

0-14,输出信号4-20mA。

⑶预处理系统

絮凝反应池一

作用:

向废水中投加PAC及PAM高分子絮凝剂产生絮凝体有助于沉淀反应。

数量:

1座

设计水量:

2.5m3/hr

形式:

地上式钢结构

工艺尺寸:

2000mm×1000mm

有效水深:

2.5m

总深:

3.0m

③平流沉淀池

作用:

控制流量和流速,使废水处于平流状态,有利于废水中颗粒的沉降。

数量:

1座

设计水量:

2.5m3/hr

形式:

半地上式钢结构

工艺尺寸:

2000×3000mm

有效水深:

2.5m

总深:

3.0m

附属设备:

PH计1台,pH控制范围:

0-14,输出信号4-20mA;刮泥机1套;H300三角出水堰2米。

⑷IC反应器

作用:

去除水中大部分的有机污染物,COD去除效率约80%,同时提高其可生化性。

数量:

1座

设计水量:

2.5m3/hr

形式:

地上式钢结构

平面尺寸:

Φ7000mm

有效水深:

10.0m

总深:

11.0m

有效容积:

385m3

附属设备:

布水系统(不锈钢)2套,回流污泥均布系统(不锈钢)2套,三相分离器(双层布置,SUS304),水封系统1套,沼气人工点火系统1套(无沼气储罐);污泥回流泵2台(1用1备),流量20.0m3/h,扬程32m,功率3.0kw;时间继电器(999min)1套;H300三角出水堰12m。

⑸好氧处理系统

作用:

在兼氧微生物和好氧微生物的交替作用下分解,去除水中的CODcr和BOD5,在硝化与反硝化作用下去除废水中的氨氮。

设计水量:

2.5m3/hr

形式:

地上式钢结构

①兼氧池1

数量:

1座

工艺尺寸:

3000×4000mm

有效水深:

3.0m

总深:

3.5m

有效容积:

36m3

②好氧池1

数量:

1座

工艺尺寸:

3000×5000mm

有效水深:

3.0m

总深:

3.5m

有效容积:

45m3

附属设备:

罗茨鼓风机2台(1用1备,整个污水站共用此风机),型号为GRB-50或同等型号,风量2.14m3/min,功率3.0kw;ф160组合填料80m3,填料支架80m3;穿孔曝气系统1套;DN215微孔曝气盘及附件2组;回流水泵2台(1用1备),流量10.0m3/h,扬程10m,功率0.37kw。

⑹污泥澄清系统

①絮凝反应池二

作用:

向废水中投加PAC及PAM高分子絮凝剂产生絮凝体有助于沉淀反应。

数量:

1座

设计水量:

2.5m3/hr

形式:

地上式钢结构

工艺尺寸:

3000mm×1000mm

有效水深:

3.0m

总深:

3.5m

②竖流沉淀池

作用:

竖流沉淀原理,进行泥水分离,保证出水水质。

数量:

1座

设计水量:

2.5m3/hr

形式:

地上式钢结构

工艺尺寸:

Φ3000mm

有效水深:

3.0m

总深:

3.5m

⑺污泥浓缩池

作用:

进一步浓缩污泥,为后续污泥压滤提供缓冲。

数量:

1座

形式:

半地下式钢砼混结构

工艺尺寸:

4000×3000mm

有效水深:

4.0m

总深:

4.5m

附属设备:

厢式压滤机1台,过滤面积120m2;压泥泵2台,2”气动隔膜泵。

⑻设备间

作用:

操作工人休息、存放药品;安装电控柜、罗茨鼓风机等。

数量:

1座

形式:

地面砖混结构

工艺尺寸:

10000×5000mm

净空高:

3.5m

 

表4-1主要构筑物(土建部分)一览表(业主自建)

序号

名称

工艺尺寸(mm)

结构型式

备注

1

隔油池

4000×5000×3000

地下钢砼结构

合建

2

调节池一

4000×5000×3000

地下钢砼结构

合建

3

调节池二

4000×5000×3000

地下钢砼结构

合建

4

设备间

10000×5000×3500

地上砖混结构

单建

5

污泥浓缩池

4000×5000×4500

半地上钢砼结构

合建

4.2主要设备选型

由于此设计为初步设计,设备设计部分应根据工程具体设计予以优化。

表4-2主要设备一览表

参照预算清单

注:

以上配管、配电均指废水站系统内

4.3总图设计

4.3.1总图布置的原则

⑴按照不同功能,分区布置,并用道路或绿化带隔开。

设置办公服务区、设备安装区、污水处理区、污泥处理区和药品药剂存放区等。

⑵考虑人流、物流运输方便,布置主次道路,污水处理池体上(高出地坪面1.5米以上部分)布置走道板及护栏等。

车流进出形成一条环形路线,人流与货流分道输送,不发生交错。

⑶考虑消防安全要求,设置必要的设施。

4.3.2平面设计

处理站主体构筑物平面布置尽可能采用共壁和共底板结构,布置紧凑,可节省土建费用约15-20%,共用水平底板则可以提高结构的稳定性。

处理站主流程以废(污)水流动方向为主线,各流程衔接顺畅,不发生交错和重复,同时主线方向与厂区总排水方向一致。

4.3.3高程设计

⑴初步设计生产废水自流进入格栅井,废(污)水经提升泵一次提升后,后续处理设施间水流动仅借助重力流,并尽量减少提升高度节约能源。

⑵污水处理站设计地面标高与周围场地道路标高相匹配,并尽可能减少土方量。

4.3.4道路设计

在处理站的进出口设置主要道路,路面采用水泥路面结构。

便于车辆进出、管道养护及满足消防要求。

道路与建构筑物间操作人员出入处用走道板相连,走道板两侧用护栏防护。

4.4土建工程

4.4.1建筑结构设计

㈠结构设计依据

⑴建筑结构荷载规范(GB50009-2001);

⑵砌体结构设计规范(GB50003-2001);

⑶混凝土结构设计规范(GB50010-2002);

⑷建筑地基基础设计规范(GB50007-2002);

⑸建筑抗震设计规范(GB50011-2001);

⑹批准的方案或初步设计,其他专业的技术要求;

⑺本工程的岩土工程勘测报告(具体设计时由企业提供)。

㈡结构概况

⑴本工程结构的设计使用年限为30年;

⑵全部尺寸除注明外均以毫米为单位,标高以米为单位;

⑶本工程所注标高均为黄海高程;

⑷本工程建筑结构的安全等级为三级;

⑸本工程砌体施工质量控制等级为B级。

㈢地基基础部分

⑴本建筑物地基基础的设计等级为丙级,场地类别二类。

⑵本工程采用天然地基,地基承载力特征值按120KPa进行设计。

㈣建筑配置

废(污)水处理站的建构筑工程有为工艺配套服务的设备房、办公房等。

平剖面设计根据工艺和使用要求确定开间尺寸及层高,与周围厂区环境协调,建筑物外装饰的主色调拟以蓝色为主。

4.5配电照明及控制

4.5.1配电照明

⑴本污水处理站用电装机容量约45.0kw,运行容量为19.97kw,功率因数0.8。

本站不设变电站,用电负荷均为二级负荷,无功补偿由厂级配电间予以补偿,配电保护采用自动空气开关。

⑵电源采用380V动力线(低压交流380V/220V三相五线制)由企业送至废水处理站配电站进线端;用电设备采用一次放射或动力柜二次放射方式。

配电线路采用桥架、穿管敷设。

⑶本站配电、照明线路均采用BV500型铜芯聚氯乙烯绝缘电缆穿焊接钢管埋地、埋墙、埋屋顶暗设;设备间采用防水防尘防腐灯,配电间采用日光灯,室外照明采用景观式杆灯,配电设备选用组合式照明配电箱。

⑷站区主要建筑物按三类防雷建筑进行防雷设计;建、构筑物的防雷接地按有关规范要求进行设计,所有电器设备金属外壳均应保护接地。

4.5.2电气安全

本配电系统为TN-S系统,从变电站电力变压器接入配电间及配电间接入各建筑物的电源线,在用户处保护中性线应重复接地,其接地电阻不得大于10Ω。

所有电气设备正常不带电的金属部分,如外壳、支架、底座及单相三孔插座的接地孔均需与PE线可靠连接。

4.5.3自动化控制系统设计

⑴废(污)水提升泵控制在现场按钮箱上设手动/自动两种控制方式,自动实行水泵在水池的低液位停,高液位开。

⑵鼓风机运行实行时间、顺序的自动控制,通过以上系统可实行间断性无人自动操作。

⑶为了工作方便和及时沟通在控制室厂区内部电话1门(由企业自行考虑在确定),由厂区交换机交换。

⑷中控室PLC自动监控系统根据企业要求另行考虑,主要控制对象为水泵、阀门、加药泵、搅拌机等。

4.6场所内给排水

废水处理站建成后,生活及其它用水可直接从总供水管接出一支管(DN32PE管,压力0.20MPa以上),不单独考虑消防用水。

废水处理站范围内雨水采用道路、雨水口、雨水井与暗管相结合的厂区雨水系统有组织的排入市政雨水干管。

办公盥洗水等生活污水排入化粪池。

4.7环境保护、安全卫生、消防与节能

4.7.1环境保护与安全卫生

⑴废水处理站本身是环保设施,但在处理过程中同样会产生少量的“三废”污染物,必须采取相应的防治措施,以防止产生二次污染和影响处理站工作人员的健康。

⑵处理站在正式运转之前,应对站内所有职工,特别是生产操作人员、管理人员进行培训,制定安全操作规程和管理制度,定期进行安全教育,消除安全隐患。

本设计的劳动安全卫生设施执行《中华人民共和国劳动法》及现有有关规范标准。

①各敞口水池、操作行平台、走道板,楼梯均设置安全防护栏杆,走道宽度、栏杆高度和强度均符合国家劳动保护规定。

②各种电器设备的安装及防护,均满足国家有关电气设备安全规定。

③对产生有害气体的工段,让值班室和生产车间分隔。

在生产车间设置机械通风设施,并设置测定仪报警仪,并配置防毒面具。

④检修较深水池时,必须对空池机械换气,保护工人安全。

⑤厂内配置救生衣、救生圈、安全帽、安全带、应急灯、临时风扇等劳动防护用品。

⑥危险物品及设施,由专人管制,并设置警示标志。

⑦机械设备的传动危险部分,必须安装防护措施。

⑧设计严格执行建筑防火有关规定。

定期检查消防设施。

⑨尽量考虑工人的操作环境,设置适当的辅助设施,给工作人员创造一个清洁、卫生的工作环境。

⑩指定安全操作规程,任命专制安全员,对操作人员进行相关的安全操作培训,确保治理厂的正常安全运转。

4.7.2消防与节能

本站内所有建筑物属一、二类耐火等级,戊类生产,室内可以不设水消防,但应配备适当数量的手提式干粉灭火器(型号为MFZ/ABC4或同等型号,由企业自行考虑配套),以扑灭可能发生的初起电器火灾。

本站主要能耗是电能,除工艺方案已充分考虑能耗外,所有用电设施选用时应考虑节能,以达到减少能耗的目的。

4.8工艺管路

所使用的废水管、污泥管均采用UPVC管,加药管和自来水管采用PPR或UPVC管。

第5章建设投资估算

5.1土建估算

本项目土建部分包括:

土方开挖及回填,建构筑物主体结构,设备基础,建构筑物装修、装饰,楼梯、护栏及各类预埋件(预埋管、预埋铁等),建构筑物防腐、防漏,区间道路和场地绿化等,详见工程预算表。

特殊地质基础(包括:

洞穴、流沙、软质回填土、岩石、高位地下水、其他特殊基础等),场地清理及平整,施工进场道路等不在工程预算范围内。

5.2设备材料估算

本项目设备材料部分包括:

设计范围内所有设计的标准设备、非标设备、仪器仪表,所有设计范围内的管道(污、废水管、压缩空气管、自来水管、加药管、污泥管、电缆套管)、阀门、电缆、电控柜(户内或户外型),非标设备防腐,动力设备第一次启动润滑油,材料加工及运输,详见工程预算表。

工艺部分包括:

土建条件设计,土建施工设计(由业主确定),工艺方案及施工设计,电气条件设计,安装及连动调试(不含工程调试中的耗水、耗电、耗药、水质监测检验、工程验收)。

5.3付款方式

合同签订后支付合同总额的40%;主体设备进场验收合格后支付合同总额的40%;工程调试验收合格后付合同总额的15%,余款作为质保金一年内付清。

第6章工程进度安排

6.1施工进度计划表

根据本项目的工程量、安装特点,结合本单位的实力,确定本工程总工期为6个月,其中设备安装及调试力争提

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