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        技術論文
        金屬酸洗線零排放處理方案(節選)
        來源:本站原創    作者:admin    點擊次數:5550次    發布時間:2015-11-23
         

        環科理念

            為您和您的企業解決污染帶來的問題和煩惱,綠色治理將為您帶來財富

        聲 明

            本設計方案供企業技術交流溝通使用,知識產權歸西安環科水處理有限公司所有,注意保管不得外泄轉讓,如有轉讓商業行為將追究法律責任。

        說 明

        本設計方案中設備配置及技術指標均以買賣合同及技術協議為準。另由于時間匆忙沒有校對,錯別字較多,請諒解。

        本設計方案依據實驗數據計算,均為理論值,與設備實際值會有誤差。

        本設計方案中有關經濟指標參數以西安地區經濟指標計算,用戶需要根據所在地區經濟指標進行調整修改。

        方 案 說 明

        1.為了幫助項目建設方和項目承包方了解金屬酸洗線零排放相關技術工藝,特編制本方案。

        2.本方案系統僅接受酸洗線廢酸廢水,不接受項目建設方其它工業廢水及雨水、生活污水。

        3.項目建設方其它工業廢水及雨水、生活污水另建處理設施。

        4.本方案酸洗線零排放專用設備相關施工圖將由西安環科提供,通用設備及土建、給排水應由項目建設方及項目承包方組織通用設備供應商和土建、給排水承建方進行詳設。

        方案修改記錄

        序號

        修改內容

        修改后文件

        時間

        修改人

        批準

               

                  簽字                

                                                 

         

           ........ 9

        1 項目概況........ 9

        1.1 金屬酸洗廢酸回收處理設計依據... ...9

        1.2 廢水水量水質....... 10

        1.3 排放標準...... 10

        1.4回用標準...... 11

        1.5 酸洗線酸洗工藝及污染物..... 11

        1.6 酸洗線污染物性質.. 11

        1.7 產業政策、清潔生產與循環經濟分析.. 13

        1.7.1 產業政策相符性分析... 13

        1.7.2 清潔生產分析.... 14

        1.7.3 循環經濟分析....14

        1.8 重要提示... 15

        2 廢酸液處理技術簡介...... 16

        2.1廢酸處理方法.... 16

        2.1.1完全回收法工作原理與工藝流程.... 17

        2.1.2主要指標....18

        2.1.3主要設備.... 18

        2.1.4消耗定額... ...18

        2.2 回收法投資性價比(主機部分)... 19

        2.3 廢酸回收處理..... 19

        2.3.1 廢酸回收設備...19

        2.3.2 預處理設備.... 20

        2.3.3 后處理設備... 21

        2.3.4 耐酸換熱器.... 21

        2.4酸霧處理設備...22

        3廢水處理技術介紹..... 23

        3.1氧化鐵處理設備... 24

        3.2壓濾設備(污泥設備)... 24

        3.3 UYC脫鹽設備.... 25

        4 疲勞水結晶系統.... 25

        5廢鈍化液回收設備.... 26

        6 廢酸回收處理設計...26

        6.1 基本參數.....26

        6.2 處理要求...... 26

        6.3 處理工藝... 26

        6.4 酸回收設備配置及參數... 27

        6.4.1 廢酸分離回收機組.... 27

        6.4.2 輔助機組....29

        6.5洗液配制.... 29

        7 酸霧處理設計(僅供參考,不承擔項目)... ...29

        7.1 基本參數...... 29

        7.2 處理要求...... 29

        7.3 酸霧處理工藝設計...30

        7.4 設備參數...30

        8 廢水處理設計... ....31

        8.1 基本參數...31

        8.2 處理要求...32

        8.3 處理工藝... ...32

        8.3.1氧化鐵水解工藝.... 32

        8.3.2壓濾水處理工藝...... 33

        8.3.3鈍化液循環處理工藝....... 33

        8.3.4疲勞水結晶工藝...34

        8.4 氧化鐵水解機組配置...35

        8.5 壓濾水處理設備配置...35

        8.6 氯化鈉(疲勞水)處理設備...36

        8.7鈍化液回收設備... 37

        9 污泥處理設計... 38

        9.1 基本參數... 38

        9.2 處理要求... 38

        9.3 處理工藝... 38

        9.4 污泥設備... 38

        10綠色回收處理工藝說明... 39

        10.1 廢酸回收工藝說明... 40

        10.1.1 酸洗線接口設計說明(供參考用)... 40

        10.1.2廢酸回收處理工藝... 41

        10.1.3 相關參數... 41

        10.1.4 設備保養裝置說明... 41

        10.2 酸霧處理工藝說明(供參考)... 42

        10.3 污泥處理工藝說... 42

        10.4氧化鐵顏料生產工藝(供參考)... 43

        10.5 壓濾水處理工藝說明... 44

        11 處理效果預測... 45

        11.1 酸分離工藝實驗參數... 45

        11.2 水(酸)平衡圖... 46

        11.3 物料平衡圖... 47

        11.4 酸洗廢液零排放工藝圖... 48

        12 酸洗線零排項目環境風險評價... 49

        12.1 風險識別... 49

        12.1.1風險識別的范圍... 49

        12.1.2風險類別... 49

        12.1.3物質危險性判斷... 49

        12.1.4重大危險源辨識... 50

        12.2評價工作等級... 51

        12.2.1工作等級的劃分依據... 51

        12.2.2評價范圍及敏感目標... 51

        12.2.3源項分析... 51

        12.2.4后果計算... 56

        13 平面布置及高程布置... 59

        13.1平面布置... 59

        13.2 高程布置... 60

        14 建筑結構設計說明... 60

        14.1 設計依據... 60

        14.1.1 建設方提供的有關資料及有關部門批準文件(暫無)... 60

        14.1.2 工藝等相關專業要求... 60

        14.1.3 現場建筑、結構設計、施工及驗收規程(由建設方自行設計、施工。)... 60

        14.2 建筑設計... 60

        14.3 結構設計... 60

        14.3.1 建筑物... 60

        14.3.2 構筑物... 61

        15 供配電及控制設計... 61

        16 環境經濟效益分析... 62

        16.1社會效益分析... 62

        16.2環境經濟效益分析... 63

        16.3運行成本概算(不含設備折舊、維護費用)... 63

        16.3.1 運行成本基本參數... 63

        16.3.2運行成本計算... 63

        16.3.3 經濟效益分析... 64

        17 設備配置及易耗材料... 66

        17.1 設備配置及價格... 66

        17.2 易耗材料... 66

        17.3 易損零件(儀表)... 66

        18 技術資料、施工圖紙... 69

        18.1 工藝流程圖... 69

        18.1.1酸洗線零排工藝流程圖... 69

        18.1.2 酸回收輔助機組工藝流程圖... 70

        18.1.3酸回收機工藝流程圖... 71

        18.1.4氧化鐵工藝流程圖... 72

        18.1.5過濾系統工藝流程圖... 73

        18.1.6脫鹽設備工藝流程圖... 74

        18.1.7化學反洗工藝流程圖... 75

        18.1.8鈍化液回收工藝流程圖... 76

        18.2土建施工圖... 77

        18.2.1處理區域總圖(需轉化施工圖)... 77

        18.2.2處理間平面布置圖(需轉化成施工圖)... 78

        18.2.3處理間管道圖... 79

        18.2.4室外構筑物平面圖... 80

        18.2.5室外管道圖... 81

        18.2.6室外動力電控圖... 82

        18.2.7處理間建筑施工圖... 83

        18.2.8構筑物施工圖... 84

        18.2.9室外管道溝圖... 85

        18.2.10棚頂施工圖... 86

        18.3設備使用說明書(見20附件1... 87

        19安裝調試... 87

        19.1安裝前工作... 87

        19.2設備進場安裝、調試... 87

        20附件1. 88

        21 技術培訓(略)... 90

        21.1 設備移交... 90

        21.2培訓計劃... 94

        21.3 日常操作保養規范... 95

        22 售后服務(略)... 96

        22.1 停機保養方法培訓... 96

        22.2 設備售后維修單... 97

          

        在金屬材料和機械、電子行業生產過程中,需要對金屬材料進行酸洗。金屬材料在酸洗的過程中,酸洗液中酸濃度隨酸洗工件數量逐步下降,而酸洗液中酸式鹽濃度增大、飽和,酸洗液失去酸洗功能,需要更換新的酸洗液。

        廢酸洗液的處理,目前主要是采用商品酸供應商回收或石灰中和處理兩種方式。石灰中和處理會產生大量沉淀,造成二次污染,增大處理費用和技術難度。隨著環境意識的增強,各地環保部門監管力度增大,簡單的堿中和難以滿足環保要求。

        金屬材料行業酸洗液類型通常有鹽酸、硫酸、氫氟酸、磷酸、硝酸等無機酸。使用方式大多是單一酸液,也有多種混合酸液。

        酸洗方式有間歇酸洗和連續酸洗兩種方式,板、繩類產品大多為連續酸洗,管材類產品多為酸槽多級間歇式酸洗方式。為了縮短生產時間,提高產量,一般采用添加化學藥劑和酸洗液加熱輔助技術。

        酸分離回收機只是針對廢酸液的處理,不包括其他工藝廢水。

        零排放處理是指生產工藝各環節廢水綜合處理。循環使用,廢物資源化。

        1 項目概況

        1.1 金屬酸洗廢酸回收處理設計依據

        ①鋼鐵工業水污染物排放標準                      GB13456-2012

        ②污水綜合排放標準                              GB18918-2002

        ③酸分離回收設備                                Q/HK001-2009

        ④玻璃鋼/聚氯乙烯(FRP/PVC)復合管道設計規定        HK 20520

        ⑤工業金屬管道工程施工及驗收規范                GB50235-2010

        ⑥大氣污染物綜合排放標準                         GB1629-1996

        ⑦通風與空調工程及驗收規范                     GB50243-2002

        ⑧壓縮機、風機、泵安裝工程施工及驗收規范       GB50275-2010

        ⑨反滲透水處理設備                           GB/T19249-2003⑩電滲析技術                            HK/T034.1034.5-1994

        11廂式壓縮機和板框壓力機                    JB/T4333.1-2005

        12用戶提供的技術資料                              (見附件)

        1.2 廢水水量水質

           根據企業提供資料,廢水水量水質資料如下:

        廢水種類、水量

        廢水種類

        日處理量(m3/d)

        小時最大排放量(m3/h)

        廢酸液

        20

        沖洗水

        30

        廢鈍化液

        0.5

        ※ 廢酸液溫度6070℃;

        ※ 廢酸液和沖洗水均為二段方式;

        ※ 廢酸廢水不含油類、任何添加劑。

        廢酸成分(g/L

        廢水種類

        PH

        ms

        HCLg/L)

        懸浮物

        總鐵(g/L)

        亞硝酸鈉

        廢酸液

        0.26

        182.5

        38.1

        249.2

        沖洗水

        1.38

        14.84

        5.00

        8.37

        廢鈍化液

        7.86

        3.6

        0.0135

        1.1353

        1.3 排放標準

        根據國家鋼鐵工業水污染排放標準,分別是:排水量、PH、懸浮物、油類、六價鉻五種。本項目零排放處理,故無排放口設計。現執行的排放標準不適用本項目。

        1.4回用標準

        目前酸洗行業尚無回用標準,由企業根據生產工藝確定,參考同類企業回用參數。

        類別

        PH

        電導率ms

        總鐵

        亞硝酸鈉

        再生酸

        0.00

        80

        去除率≥6070%

        循環水

        6-8

         0.5

        再生鈍化液

        7-9

        10-70

        0.01

        1-5

        回用參數(g/L)

        1.5 酸洗線酸洗工藝及污染物

        某某鋼管有限公司主要生產高頻有縫焊管產品。酸洗線為地上槽,長度約90m,其工藝流程及污染物分布如下:

         

        根據生產工藝酸洗槽三個槽都是污染源,污染物為酸霧、廢酸液、廢漂洗水、廢鈍化液,污染項目主要為:HCL、氯化亞鐵、亞硝酸鈉三種物質。

        1.6 酸洗線污染物性質

        鹽酸(危險號:81013

        稀鹽酸是氫氯酸的俗稱,是氯化氫(HCL)氣體的水溶液,溶質為一元強酸。鹽酸具有十分強的揮發性,因此打開盛有濃鹽酸的容器后能在其上方看到酸霧,為氯化氫揮發后與空氣中水蒸汽結合產生的鹽酸小液滴。鹽酸是一種常見的化學品和化工原料,有許多應用,包括家居清潔、食品添加劑、除銹、皮革加工等。世界鹽酸年產量約2000萬噸。市售鹽酸一般質量分數為37%(約12mol/L)。胃酸的主要成分也是稀鹽酸,鹽酸既是鹽化工的重要產品,又是生產硅材料的重要原料。

        強刺激性,酸蝕性。急性毒性:LD50900mg/kg

        兔徑口:LC503124ppm1小時(大鼠吸入)。

        氯化亞鐵

        氯化亞鐵,化學式FeCl2。呈綠至黃色。可溶于水、乙醇甲醇。有四水物FeCl2·4H2O,為透明藍綠色單斜結晶。密度1.93g/m3,易潮解。溶于水、乙醇、乙酸,微溶于丙酮,不溶于乙醚。于空氣中會有部分氧化變為草綠色。在空氣中逐漸氧化成氯化鐵。無水氯化亞鐵為黃綠色吸濕性晶體,溶于水后形成淺綠色溶液,四水鹽。加熱至36.5℃時變為二水鹽。

        亞硝酸鈉

        亞硝酸鈉(NaN02,俗稱亞硝酸鹽,是亞硝酸根離子化合生成的無機鹽。亞硝酸鈉易潮解,易溶于水和液氨,其水溶液呈堿性,其pH約為9,微溶于乙醇、甲醇、乙醚等有機溶劑。亞硝酸鈉有咸味,有時被用來制造假食鹽。亞硝酸鈉暴露于空氣中會與氧氣反應生成硝酸鈉。若加熱到320℃以上則分解,生成氧氣、氧化氮和氧化鈉。接觸有機物易燃燒爆炸。本品與肉制品中肌紅蛋白、血紅蛋白生成鮮艷、亮紅色的亞硝基肌紅蛋白或亞硝基血紅蛋白而護色時,尚可產生腌肉的特殊風味。

        ④氫氧化鈉(危險號:82001

        氫氧化鈉,化學式NaOH,俗稱燒堿、火堿、苛性鈉,為一種具有很強腐蝕性的強堿,一般為片狀或顆粒形態,易溶于水(溶于水時放熱)并形成堿性溶液,另有潮解性,易吸取空氣中的水蒸氣。NaOH是化學實驗室其中一種必備的化學品,亦為常見的化工品之一。純品是無色透明的晶體。密度2.130g/cm3.熔點318.4℃,沸點1390℃。工業品含有少量的氯化鈉和碳酸鈉,是白色不透明的晶體。有塊狀,片狀,粒狀和棒狀等,式量40.01

        氫氧化鈉在水處理中可作為堿性清洗劑,溶于乙醇和甘油,不溶于丙醇、乙醚。在高溫下對碳鈉也有腐蝕作用。與氯、溴、碘等鹵素發生歧化反應。與酸類起中和作用而生成鹽和水。

        ⑤過氧化氫(危險號:51076

        水溶液為無透明液體,溶于水、醇、乙醚,不溶于苯、石油醚。

        純過氧化氫是淡藍色的粘稠液體,熔點-0.43℃,沸點150.2℃,純的過氧化氫其分子構型會改變,所以熔沸點也會發生變化。凝固點時固體密度為1.71g/cm3,密度隨溫度升高而減小。它的締合程度比H2O大,所以它的介電常數和沸點比水高。純過氧化氫比較穩定,加熱到153.℃便猛烈的分解為水和氧氣。

        過氧化氫對有機物有很強的氧化作用,一般作為氧化劑使用。

        毒理性質:

        急性毒性:LD504060mg/kg(大鼠經皮);LC502000mg/m3,4小時(大鼠吸入)。

        1.7 產業政策、清潔生產與循環經濟分析

        1.7.1 產業政策相符性分析

        本項目為鋼管加工項目,不屬于《產業結構調整指導目錄(2011年修正本)》及修改單中“限制類”和“淘汰類”項目。

        同時,本項目不屬于國土資源部《限制用地項目目錄(2012年本)》和《禁止用地項目目錄(2012年本)》約束范圍內。

        本項目不屬于明確禁止建設的“十五小”、“新五小”項目,也不屬于國家命令淘汰和禁止發展的能耗物耗高、環境污染嚴重、不符合產業政策和市場準入條件的建設項目。

        1.7.2 清潔生產分析

        清潔生產是以節能、降耗、減污為目標,以技術、管理為手段,通過對生產全過程的排污審計,篩選并實施污染防治措施,以消除和減少工業生產對人類健康和生態環境的影響,達到防治工業污染,提高經濟效益雙重目的的綜合措施。其實質是將廢物減量化、資源化和無害化消滅于生產過程之中。根據清潔生產的一般要求,建設項目是否屬于清潔生產,主要反映在生產過程中生產工藝和裝備要求、資源能源利用指標、產品指標、污染物產生與排放等方面。

        ① 原輔材料和能源的清潔性

        項目生產過程中使用了鋼管、鹽酸、亞硝酸鈉、氫氧化鈉溶液等。主要原輔料中鋼材為無毒無害物質,其它鹽酸、氫氧化鈉溶液等屬低毒物質,其中鹽酸、氫氧化鈉具有一定的腐蝕性,但是這些物質均屬于行業內普遍采用的原輔料,目前尚無五毒、無腐蝕性的原料可以替代。本項目的原輔料總體屬于清潔型。本項目采用的能源為電能和天然氣,為清潔能源。

        由此可知,本項目在原輔料使用和能源消耗方面均符合《清潔生產促進法》的要求。

        ②末端治理分析

        酸洗廢液、酸性沖洗水、鈍化液經回收處理,回收再生酸返回酸洗槽循環使用,酸性沖洗水制備鐵紅后,廢水脫鹽制備純化水供酸回收機和沖洗水循環使用。亞硝酸鈉鈍化廢液經除雜濃縮處理,濃縮液返回鈍化槽循環使用,鈍化水排入酸性沖洗水池制備純化水。

        末端治理全部閉路循環,沒有廢水排出。

        項目固廢物為鐵紅污泥(作為原料銷售)、氧化鈉晶體。

        1.7.3 循環經濟分析

        所謂循環經濟,就是把清潔生產和廢物的綜合利用融為一體的經濟,本質上是一種生態經濟,它要求運用生態學規律來指導人類社會的經濟活動。

        循環經濟是保護環境和削減污染的根本手段,這主要體現在它的“3R”原則上。“3R”原則是指“減量化原則”、“再使用原則”和“再循環原則”。

        ① 減量化原則要求用較少的原料和能源投入來達到生產目的。換句話說,對廢棄物的產生,是通過預防的方式而不是末端治理的方式來加以避免。在生產中,制造廠可以通過減少每個產品的原料使用量,通過重新設計制造工藝來節約資源和減少排放。

        ② 再使用原則要求產品和包裝容器能夠以初始的形式被多次使用。也就是說,盡可能多次或多種方式地使用物品,而不是用過一次就了結,避免物品過早地成為垃圾。

        ③ 再循環原則要求生產出來的物品在完成其使用功能后重新變成可以利用的資源,而不是無用的垃圾,也就是我們通常所說的廢品的回收利用和廢物的綜合利用。與資源化過程相適應,消費者增強購買再生物品的意識。

        1.8 重要提示

        1.根據生產工藝,通常企業會有多種工藝廢水,把多種工藝廢水混合處理是傳統粗放型排放處理工藝,混合處理做不到零排放。

        2.合并同類廢水,不同污染物廢水分別處理(即不同處理單元,也稱一級處理系統),回收再利用資源經過一級處理后的廢水進入二級深度處理循環使用。這也是達標排放與零排放處理的最大區別。

        3.依據項目建設方提供的廢水量及污染物種類,設計方案為一級處理工藝,處理對象為酸洗線廢水,本系統拒絕酸洗線以外任何廢水。

        4.本方案中廢水量及污染物種類、數量發生變化時,項目建設方或工程承包方應書面通知設備出賣方,重新進行處理工藝和處理設備選型。

        5.項目建設方若有其它工業廢水、生活污水等或二級深度處理污水站需與酸洗線廢水處理對接時,應進行技術溝通交流,共同確定二級處理方案,不能擅自把HCL、氯化亞鐵、亞硝酸鈉以外的污染物排入酸洗液處理系統。

        6.項目建設方和工程承包方應對工程建設和設備供應商提供的設備性能負責,認真審查工程建筑物、構筑物圖紙參數及施工中質量控制;審查設備供應商設備性能資料、操作說明書、安裝圖紙、配件等,安裝后不能按設計正常運行,經濟損失由項目建設方和工程承包商承擔。

        7.項目建設方及項目承包方應保證廢水水量和污染物種類及含量準確,滿足設備使用條件。若出現水量變化、外來水、污染物增加等不符合設備使用條件,項目承包方負責解決。

        2 廢酸液處理技術簡介

        2.1廢酸處理方法

        目前國內外金屬酸洗鹽酸廢處理方法有三大類:

        完全回收法

        主要是利用高溫將廢酸水份蒸發,亞鐵結晶,此法與生產商品酸工藝相同。由于酸洗生產企業每天產生的廢酸液較少,此方法不適合廢酸量少的企業使用。

            中和利用

            利用堿中和生產化工副產品,如氧化鐵紅,亞氯化鐵,聚合鐵,硫酸亞鐵等。但這些副產品受生產技術限制及市場變化難以推廣。

            廢酸回收處理

        同相狀態下將酸與鹽分離,只回收酸不回收亞鐵,將再生酸循環使用,分離出來的亞鐵廢水進入污水站處理,設備投資與運行費較低。適合廢酸量較小的酸洗企業使用。

        2.1.1完全回收法工作原理與工藝流程

        我國武漢鋼鐵公司冷軋廠的魯奇法鹽酸廢液再生裝置是1975年從原西德陶瓷化學公司引進的,其工藝流程如圖所示。該工藝的重點是:

            ⑴ 反應溫度高(850-890℃),而且整個反應爐床都保持恒定的溫度。

            ⑵ 因為反應溫度高,所以生產的氧化鐵含氯量較低(僅0.02%

        氧化鐵粒徑較大(大于0.3mm的顆粒占98.8%),強度較高,但活性較差,可作燒結原料或作硬磁材料。

            ⑶ 文氏管預濃縮器效比較高,可節省熱能。

            ⑷ 煙囪出口安裝分離器,提高了酸的再生率。

        2.1.2主要指標

        再生機組設計能力是每小時處理4m3廢酸液,一套再生,一套倒換備用,最大可處理廢酸量為10m3/h.廢酸成分為含FeCL2 110130g/L,HCL3050g/L.酸洗能力100t/a ,酸洗鐵損0.4%,再生酸HCL 濃度80200g/L Fe2O3回收量為1200kg/h ,年工作時間5950 h.再生酸全部回用于酸洗,酸的回收率達91%95%;回收的氧化鐵(Fe2O398.3%FeO0.9%)用于粉末冶金,亦可用做鐵紅顏料(鐵紅質量較差)

        2.1.3主要設備

            魯奇法再生鹽酸廢液回收工藝包括下列主要設備。

            ⑴ 流化床反應爐:內徑2.3m,凈高4.29 m,床層固定高度0.5 m,   

        流化高度1 m。爐內噴酸(廢酸)速度1.8m3/h

            ⑵ 旋風除塵器:Ø2200mm,高6000 mm,除塵效率80%

            ⑶ 文丘里系統:喉口直徑450mm,氣速40m/min

            ⑷ 泡罩填料塔:泡罩為石墨制品,塔內設七層塔板,層高550mm

        塔下層有2m高的陶瓷填料。

            ⑸ 風機:鼓風機2臺,風量6000m3/h,功率90kW;煤氣風機2

        臺,風量1200m3/h,功率22kW;抽風機2臺,風量21000m3/h,功率250kW

        2.1.4消耗定額

            ⑴ 噸鋼新酸耗量:4.68kg/t

            ⑵ 廢酸液的煤氣耗量:200500m3/m3

            ⑶ 廢酸液的電耗:94140kW·h/m3

        ⑷ 廢酸液的新水耗量:3m3/m3

        2.2 回收法投資性價比(主機部分)

         

        完全回收設備(80t/d

        回收處理設備(60 t/d

        設備運行方式

        一用一備

        一用

        設備投資

        1200-2000萬元

        200萬元

        煤氣消耗量

        200-500 m3/m3

        電耗量

        94-140 kW/m3

        1-3kW/m3

        新水耗量

        3 m3/m3

        1 m3/m3

        運行費小計

        600+94+3697(元/m3

        1+12(元/m3

        按下限值計算與施工圖紙會有差異。

        ※電費按1.00/度、水費1.00/m3 、煤氣3.00/m3計算。



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