CN101259980A - 利用微生物处理高浓度氮废水的方法及装置 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及利用微生物处理高浓度氮废水的方法及装置。方法：废水依次经过厌氧池、兼氧池、好氧池和沉淀池进行生化处理，其特征在于：所述厌氧池、兼氧池、好氧池中均不加填料，所述沉淀池中的污泥通过污泥回流管道同时回流到厌氧池、兼氧池和好氧池。装置：包括厌氧池、兼氧池、好氧池和沉淀池，沉淀池与兼氧池之间之间设置有硝化液回流管道，其特征在于：所述厌氧池、兼氧池、好氧池中均不加填料，所述沉淀池与所述厌氧池、兼氧池和好氧池之间均设有污泥回流管道。本发明流程简洁，不用挂填料，节省了投资，出水效果更好，脱氮功能效果优于现有的A2/O工艺，好氧池中有效进行硝化反应的菌量始终保持较高的程度。
Description
技术领域
本发明属于利用微生物处理废水技术领域，特别涉及利用微生物处理高浓度氮废水的方法及装置。
背景技术
工业废水种类不同，其中含有的氮化物形态也不尽相同，在大多数情况下是以无机氮形式存在(氨氮居多)，另外有机氮在生物处理过程中也大部分可转化为无机氮的形式。在工业废水中有机氮或氨氮的浓度和形式取决于若干因素，如原料的性质、采用的生产技术、水的消耗量和水的复用等。从工业废水中去除氨氮已有多种方法。目前在废水处理上应用较广泛的是AAO工艺，即A2/O工艺。A2/O工艺由厌氧池、兼氧池、好氧池、沉淀池和两个回流系统(污泥回流系统和硝化液回流系统)组成。污水首先进入厌氧池，厌氧发酵细菌将污水中可生物降解的有机物转化为VFA(挥发性脂肪酸类)，而聚磷菌可将其体内储存的聚磷酸盐分解，所释放的能量可供好氧的聚磷菌在厌氧环境下维持生存，另一部分能量可供聚磷菌主动吸收VFA类低分子有机物，并以PHB的形式在其体内储存起来。随后污水进入兼氧池，反硝化菌利用好氧池回流混合液带来的硝酸盐，以及污水中可生物降解的有机物作碳源进行反硝化，达到同时降低BOD5与脱氮的目的。接着污水进入曝气的好氧池，聚磷菌在吸收、利用污水中残剩的可生物降解有机物的同时，主要是通过分解体内储存的PHB释放能量来维持其生长繁殖。同时过量的摄取周围环境中的溶解磷，并以聚磷形式在体内储积起来，使出水中溶解磷浓度达到最低。而有机物经厌氧池、兼氧池分别被聚磷菌和反硝化细菌利用后，到达好氧池时浓度已相当低，这有利于自养型硝化菌的生长繁殖，并通过硝化作用将氨氮转化为硝酸盐。
厌氧池、兼氧池和好氧池交替运行，可以达到同时去除有机物、脱氮、除磷的目的，但是该工艺脱氮效果取决于混合液回流比，而A2/O工艺的混合液回流比不宜太高。
在此工艺过程当中，硝化菌世代时间长，生长缓慢，即使硝化菌数量足够，硝化反应的启动仍需较长时间，反硝化菌世代时间较短，生长迅速，反硝化反应容易启动；由于污泥单一回流至兼氧池，实际上是将经过好氧池驯化后能够达到较好的硝化性状的硝化菌转入了兼氧的环境下，硝化菌被迫适应兼氧环境进行调整，其生理活性减弱，反硝化菌群生理活性被激活，当污泥推流至好氧池时，硝化菌生理活性又开始被激活，但是有效的硝化反应数量只能逐步提高，反硝化菌受到抑制。如此以来，好氧池中能有效进行硝化反应的菌量始终无法达到较高的程度，影响了整个生物脱氮反应的效率。
发明内容
本发明要解决的是高浓度氮废水处理采用A2/O工艺氨氮去除效果不好，污泥单一回流至兼氧池，造成硝化菌和反硝化菌反应条件矛盾，泥龄短，效率低，运行费用高，管理运行不便控制的技术问题。本发明的目的是提供一种利用微生物处理高浓度氮废水的方法，本发明的另一目的是提供一种用于利用微生物处理高浓度氮废水的方法的装置。
为解决上述技术问题，本发明采用的技术方案是：利用微生物处理高浓度氮废水的方法，废水依次经过厌氧池、兼氧池、好氧池和沉淀池进行生化处理，其特征在于：所述厌氧池、兼氧池、好氧池中均不加填料，所述沉淀池中的污泥通过污泥回流管道同时回流到厌氧池(A1)、兼氧池(A2)和好氧池(O)。当系统出水氨氮超标或NO2-突然急剧升高时，可以增加到兼氧池和好氧池的污泥回流，减少污泥回流到厌氧池，提高兼氧池和好氧池污泥浓度，减小兼氧池反硝化菌和好氧池硝化菌负荷，加强脱氮效果，促进氨氮转化。
所述污泥回流到厌氧池(A1)、兼氧池(A2)、好氧池(O)的回流比分别为：0.1-0.7、0.1-0.7、0.1-0.7。
所述污泥回流到厌氧池(A1)、兼氧池(A2)、好氧池(O)的回流比可以分别优选为：0.1-0.5、0.1-0.5、0.1-0.5。
用于利用微生物处理高浓度氮废水的方法的装置，包括厌氧池、兼氧池、好氧池和沉淀池，沉淀池与兼氧池(A2)之间之间设置有硝化液回流管道，其特征在于：所述厌氧池、兼氧池、好氧池中均不加填料，所述沉淀池与所述厌氧池(A1)、兼氧池(A2)和好氧池(O)之间均设有污泥回流管道。
厌氧池主要完成对废水进行厌氧预处理，用于除去部分COD和BOD，降解污水中一部分有害物质，将废水中大分子的有机物和非溶解性有机物发生酸化水解反应，同时提高了污水的可生化性，给下段处理创造条件。
兼氧池主要利用厌氧池出水提供的电子供体和好氧池提供的回流硝化液完成反硝化反应。
好氧池主要是利用低BOD的环境下降解废水中的有机物COD，同时进行硝化反应，得到NO3 -或NO2 -。硝化液出水通过硝化液回流管道回流至兼氧池。
沉淀池完成泥水分离，通过污泥回流管道将大部分污泥同时回流至厌氧池和兼氧池和好氧池，根据需要和实际运行状况将富余污泥排放。
所述厌氧池、兼氧池、好氧池中均不加填料，填料是指固定在水处理构筑物中用于生物接触氧化法和压氧发酵法处理废水的无机或有机生物载体。本工艺中不用填料而用活性碳作为载体，具有的优点是节省投资，管理运行更为方便简洁，出水效果更好。
作为本发明的进一步改进：厌氧池前还可以设置气浮池，废水进入厌氧池前还可根据需要先经过气浮池预处理去除大量的石油类和悬浮物。
气浮池出水由泵送至厌氧池，废水与池中微生物进行生化反应，降解污水中一部分有害物质，同时提高了污水的可生化性，给下段处理创造条件。
厌氧池出水进入兼氧池，兼氧池是生化处理的核心设施之一，在此以进水中的有机物作为反硝化的碳源和能源，以硝化回流液中的硝态氮作为反硝化的氮源，与池中兼性菌团作用进行反硝化脱氮反应，使废水中的NH3-N、COD等污染物质得以部分去除和降解。
为了满足兼氧池和后面的好氧池生化反应的需要，为微生物提供磷和适宜的水温，在厌氧、兼氧池上考虑了蒸汽加热设施，运行中应根据实际情况进行操作，兼氧池正常运行时可按以下参数进行操作。
兼氧池控制参数如下：
溶解氧：＜0.5mg/l P：3-4mg/l
水温：～30℃ PH：7～8
兼氧池出水流入好氧池与经污泥回流管道送回到好氧池的活性污泥充分混合，由微生物降解废水中的有机物。为了满足生化要求，通过设置的微孔曝气器来增加好氧池废水中的溶解氧，为微生物提供氧和对混合液进行搅拌。另外还需投加纯碱(Na2CO3)及磷盐。正常运转时好氧池可按以下参数进行操作：
溶解氧(DO)：2-4mg/l P：3mg/l以上 PH：～7.5
碱度以(CaCO3)计：＞200mg/l MLSS：3g/l左右
适宜水温：25～30℃(但不得急剧变化)
为了保证生化处理的有害物质浓度控制在允许范围内，在好氧池的进水槽中加入稀释水，好氧池上设有消泡水管道，当好氧池中泡沫多时，应打开消泡水管道阀门进行消泡。
最后好氧池出水进入沉淀池，在沉淀池中进行泥水分离，其中硝化液通过管道回流到兼氧池，污泥通过管道同时回流到厌氧池、兼氧池和好氧池，回流比为：到厌氧池0.1-0.5，到兼氧池0.1-0.5，到好氧池0-0.4。
在全系统内添加的微生物菌群可以采用商品名为
的市售制剂，包含有以下来自47个属的105种微生物。
cetobacter aceti 醋酸醋杆菌
Acetobacter liquefaciens 液化醋杆菌
Acetobacter xylinum 木醋杆菌
Achromobacter xerosis 干燥无色菌
Aeromonans hydrophila 嗜水气单胞菌
Aeromonas media 中间气单胞菌
Aeromonans sobria 温和气单胞菌
Bacillus alvei 分支芽孢杆菌
Bacillus coagulans 凝结芽孢杆菌
Bacillus subtilis 枯草芽孢杆菌
Bacillus leutis 迟缓芽孢杆菌
Bacillus firmus 坚强芽孢杆菌
Bacillus mycoides 状芽孢杆菌
Bacillus megaterium 巨大芽孢杆菌
Bacillus alcalophilus 嗜碱芽孢杆菌
Bacillus cereus 蜡样芽孢杆菌
Bacillus licheniformis 地衣芽孢杆菌
Bacillus pumilus 短小芽孢杆菌
Bacillus spaericus 球形芽孢杆菌
Bacillus marinus 海洋芽孢杆菌
Alcaligenes denitrificans 反硝化亚种
Alcaligenes faecalis 粪产碱菌
Alcaligenes xylosoxydans 木糖氧化产碱菌
Brevibacterium acetylicum 乙炔短杆菌
Brevibacterium ammoniagenes 解氨短杆菌
Brevibacterium casei 乳酶短杆菌
Brevibacillus brevis 短短芽孢杆菌
Enterobacter cloacae 阴沟肠杆菌
Enterobacter aerogenes 产气肠杆菌
Enterobacter agglomerans 成团肠杆菌
Thiobacillus novellas
Thiobacillus thioparus
Thiobacillus denitrificans 反硝化硫杆菌
Thiobacillus thiooxidans 氧化硫杆菌
Thiorhodococcus minus 硫红球菌
Rhodopseudomonas palustris 沼泽红假单胞菌
Rhodopseudomonas acidphia 嗜酸红假单胞菌
Gluconobacter albidus 浅井氏葡糖杆菌
Gluconobacte oxydans 葡糖氧化杆菌
Lactobacillus fermentum 发酵乳杆菌
Lactobacillus plantarum 植物乳杆菌
Lactobacillus alimentarius 消化乳杆菌
Lactobacillus amylophillus 食淀粉乳杆菌
Lactobacillus ruminis 瘤胃乳杆菌
Lactobacillus bervis 短乳杆菌
Micrococcus leutus 藤黄微球菌
Micrococcus halobius 喜盐微球菌
Pseudomonas alcaligenes 产碱假单胞菌
Pseudomonas aureofaciens 致黄色假单胞菌
Pseudomonas chlororaphis 绿针假单胞菌
Pseudomonas nitroreducens 硝化假单胞菌
Pseudomonas riboflavina 核黄素假单胞菌..
Pseudomonas putina 恶臭假单胞菌..
Pseudomonas facilis 敏捷假单胞菌
paenibacillus gluconolyticus 解葡聚糖类芽孢杆菌
paenibacillus thiaminlyticus 解硫胶素类芽抱杆菌
Saccharomyces telluris
Beggiatoa alba
Nitrobacter winogradskyi 硝化杆菌
Nitrosomonas europaea 亚硝化单胞菌
Nitrosococcus nitrosus
Photobacterium angustum 狭小发光杆菌
Photobacterium phosphoreum 明亮发光杆菌
Photobacterium leiognathi 鳆发光杆菌
Haloferax denitrificans 反硝化盐富饶菌
Haloferax mediterranei 地中海盐富饶菌
Methanobacterium bryantii 布氏甲烷杆菌
Methanobacterium paluster 沼泽甲烷杆菌
Methanobacterium uliginosum 泥沼甲烷杆菌
Cellulomonas biazotes 双氮纤维单胞菌
Cellulomonas fimi 粪肥纤维单胞菌
Kurthia zopfii 佐氏库特氏菌
Thiosphaera pantotropha
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Chlorobium limicola 泥生绿菌
Erythrobacter longus 长赤细菌
Erothromonas ursincola红单胞菌
Azomonas macrocytogenes 巨胞氮单胞菌
Xanthobacter flavus 黄黄色杆菌
Methylcoccus capsulatus 荚膜甲基球菌
Alteromonas denitrificans 反硝化交替单胞菌
Alteromonas nigrifaciens 产黑交替单胞菌
Telluria mxita 混合地神菌
Bacteroides cellulosovens 溶纤维素拟杆菌
Bacteroides stercoris 粪便拟杆菌
Ilyobacter ploytropus 多营养泥杆菌
Pseudobutyrivibrio ruminis 瘤胃假丁酸弧菌
Syntrophomonas wolfei 澳氏互营养单胞菌
Pimelobacter simplex 简单脂肪杆菌
Pimelobacter tumescens 肿胀脂肪杆菌
Brachybacterium faecium 粪短状杆菌
Jonesia denitrificans 反硝化琼斯氏菌
Rarobacter faecitabidus 渣腐稀有杆菌
Eubacterium formicigenerans 产甲酸真杆菌
Eubacterium nitritogenes 产亚硝酸真杆菌
Eubacterium xylanophilum 嗜聚木糖真杆菌
Exiguobacterium aurantiacum 金橙黄微小杆菌
Synteophobacter wolinii 沃氏互营养杆菌
本发明水处理工艺流程简洁，不用挂填料，节省了投资，管理运行简洁，出水效果更好，脱氮功能效果优于现有的A2/O工艺，污泥回流到好氧池，延续了以驯化好的硝化菌群的生理活性，使好氧池中有效进行硝化反应的菌量始终保持较高的程度。本发明采用污泥多点独立回流，分别控制，能根据出水情况实时调整污泥回流比，当系统出水氨氮超标或NO2 -突然急剧升高时，可以增加到兼氧池和好氧池的污泥回流，减少污泥回流到厌氧池，提高兼氧池和好氧池污泥浓度，减小兼氧池反硝化菌和好氧池硝化菌负荷，加强脱氮效果，促进氨氮转化。经本发明利用微生物处理焦化废水的方法处理后，焦化废水氨氮可以控制在15mg/L以下，COD可以控制在100mg/L以下，其他指标也可以达到国家一级排放标准。除焦化废水外，本发明也适用于制药废水、发酵废水、食品企业废水等难降解的生产废水，还可以用于市政废水、生活污水的处理。
本发明整个过程中没有外加碳源，并且由于HSBEMBM微生物菌群的高效力可以大大降低处理成本。
附图说明
图1为常规A2/O水处理工艺示意图
图2本发明处理高浓度氮废水的工艺流程图
注：图中：A：污水 B：硝化液回流 C：污泥回流
具体实施方式
如图2所示，以厌氧池1，兼氧池2，好氧池3和沉淀池4在空间上构成了四个主体单元，沉淀池设置消化液回流管道至兼氧池2，沉淀池还设置污泥回流管道至厌氧池1、兼氧池2和好氧池3；厌氧池1、兼氧池2和好氧池3分别设置有控制污泥回流比的独立开关。
进入系统的废水先经过气浮池，预处理除去油和悬浮物(及渣)。然后废水进入厌氧池1中，在不供氧的情况下废水与池中厌氧菌团进行生化反应，降解污水中一部分有害物质，同时提高了污水的可生化性，给下段处理创造条件。为了满足厌氧池和缺氧池生化反应的需要，为微生物提供营养物磷源，在厌氧池内设置了磷盐投加管道，运行中应根据实际情况进行操作，厌氧池可按以下参数进行操作。
P：～4mg/l PH：～7.5 水温：～30℃(不得急剧变化)
厌氧池1出水进入兼氧池2，在此以进水中的有机物作为反硝化的碳源和能源，以硝化回流液中的硝态氮作为反硝化的氮源，在池中组合兼性菌团作用下进行反硝化脱氮反应，使废水中的NH3-N、COD等污染物质得以部分去除和降解。
为了满足兼氧池2和后面的好氧池3生化反应的需要，为微生物提供磷和适宜的水温，在厌氧、兼氧池考虑了蒸汽加热设施，运行中应根据实际情况进行操作，兼氧池正常运行时可按以下参数进行操作。
兼氧池2控制参数如下：
溶解氧：＜0.5mg/l P：3-4mg/l
水温：～30℃ PH：7～8
兼氧池2出水流入好氧池3与经污泥回流管道送回到好氧池的活性污泥充分混合，由微生物降解废水中的有机物。为了满足生化要求，通过设置的微孔曝气器来增加好氧池废水中的溶解氧，为微生物提供氧和对混合液进行搅拌。另外还需投加纯碱(Na2CO3)及磷盐。纯碱按好氧池混合液流向分段投加。好氧池3出水通过硝化液回流管回流至兼氧池2，正常运转时好氧池3可按以下参数进行操作：
溶解氧(DO)：2-4mg/l P：～3mg/l以上 PH：～7.5
碱度以(CaCO3)计：＞200mg/l MLSS：3g/l左右
适宜水温：25～30℃(但不得急剧变化)
为了保证生化处理的有害物质浓度控制在允许范围内，在好氧池3的进水槽中加入稀释水，好氧池3上设有消泡水管道，当好氧池3中泡沫多时，应打开消泡水管道阀门进行消泡。
好氧池出水进入沉淀池4进行泥水分离，硝化液通过硝化液回流管道回流到兼氧池2，污泥通过污泥回流管道将20％污泥回流至厌氧池1，40％污泥回流至兼氧池，40％污泥回流至好氧池3.经本发明处理后的出水COD约150mg/L，氨氮不高于10mg/L。通过表1的数据对比可知，同样的废水经常规A/O工艺处理后的出水COD约200mg/L，氨氮约25mg/L，可见本发明的污水处理效果明显好于常规A/O水处理工艺。
表1
Claims (5)
1、利用微生物处理高浓度氮废水的方法，废水依次经过厌氧池、兼氧池、好氧池和沉淀池进行生化处理，其特征在于：所述厌氧池、兼氧池、好氧池中均不加填料，所述沉淀池中的污泥通过污泥回流管道同时回流到厌氧池(A1)、兼氧池(A2)和好氧池(O)。
2、根据权利要1所述的方法，其特征在于：所述污泥回流到厌氧池(A1)、兼氧池(A2)、好氧池(O)的回流比分别为：0.1-0.7、0.1-0.7、0.1-0.7。
3、根据权利要2所述的方法，其特征在于：废水进入厌氧池前先经过一个气浮池，预处理去除大量的石油类和悬浮物。
4、用于权利要求1所述方法的装置，包括厌氧池、兼氧池、好氧池和沉淀池，沉淀池与兼氧池(A2)之间之间设置有硝化液回流管道，其特征在于：所述厌氧池、兼氧池、好氧池中均不加填料，所述沉淀池与所述厌氧池(A1)、兼氧池(A2)和好氧池(O)之间均设有污泥回流管道。
5、根据权利要求4所述的装置，其特征在于：厌氧池前还包括一个气浮池。
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| C06 | Publication | ||
| PB01 | Publication | ||
| C10 | Entry into substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| C14 | Grant of patent or utility model | ||
| GR01 | Patent grant | ||
| ASS | Succession or assignment of patent right |
Owner name: ZHEJIANG HI-LEGEND ENVIRONMENTAL TECHNOLOGY CO., L Free format text: FORMER OWNER: LING LIANG Effective date: 20110725 |
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| C41 | Transfer of patent application or patent right or utility model | ||
| COR | Change of bibliographic data |
Free format text: CORRECT: ADDRESS; FROM: 310012 A1305, NO. 478, WENSAN ROAD, HANGZHOU CITY, ZHEJIANG PROVINCE TO: 310012 SKIRT BUILDING OF BUILDING 1, NO. 4028, SOUTH RING ROAD, BINJIANG DISTRICT, HANGZHOU CITY, ZHEJIANG PROVINCE |
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| TR01 | Transfer of patent right |
Effective date of registration: 20110725 Address after: The South Ring Road of Binjiang District Hangzhou city Zhejiang province 310012 No. 4028 Building No. 1 podium Patentee after: Zhejiang Hanlan Environment Technology Co., Ltd. Address before: 310012 A1305, 478 Wensanlu Road, Zhejiang, Hangzhou, China Patentee before: Ling Liang |
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Denomination of invention: Method and device for treating high concentration nitrogen waste water by using microorganism Effective date of registration: 20121224 Granted publication date: 20110622 Pledgee: Zhejiang Huachang guarantee investment Co., Ltd. Pledgor: Zhejiang Hanlan Environment Technology Co., Ltd. Registration number: 2012990000840 |
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Date of cancellation: 20140911 Granted publication date: 20110622 Pledgee: Zhejiang Huachang guarantee investment Co., Ltd. Pledgor: Zhejiang Hanlan Environment Technology Co., Ltd. Registration number: 2012990000840 |
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Denomination of invention: Method and device for treating high concentration nitrogen waste water by using microorganism Effective date of registration: 20141013 Granted publication date: 20110622 Pledgee: Zhejiang Huachang guarantee investment Co., Ltd. Pledgor: Zhejiang Hanlan Environment Technology Co., Ltd. Registration number: 2014990000846 |
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Date of cancellation: 20160630 Granted publication date: 20110622 Pledgee: Zhejiang Huachang guarantee investment Co., Ltd. Pledgor: Zhejiang Hanlan Environment Technology Co., Ltd. Registration number: 2014990000846 |
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Denomination of invention: Method and device for treating high concentration nitrogen waste water by using microorganism Effective date of registration: 20160630 Granted publication date: 20110622 Pledgee: Zhejiang Huachang guarantee investment Co., Ltd. Pledgor: Zhejiang Hanlan Environment Technology Co., Ltd. Registration number: 2016990000548 |
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| PC01 | Cancellation of the registration of the contract for pledge of patent right |
Date of cancellation: 20190307 Granted publication date: 20110622 Pledgee: Zhejiang Huachang Financing Guarantee Co., Ltd. Pledgor: Zhejiang Hanlan Environment Technology Co., Ltd. Registration number: 2016990000548 |
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| PC01 | Cancellation of the registration of the contract for pledge of patent right | ||
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Change date: 20190307 Registration number: 2016990000548 Pledgee after: Zhejiang Huachang Financing Guarantee Co., Ltd. Pledgee before: Zhejiang Huachang guarantee investment Co., Ltd. |
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| PM01 | Change of the registration of the contract for pledge of patent right | ||
| PE01 | Entry into force of the registration of the contract for pledge of patent right |
Denomination of invention: Method and device for treating high concentration nitrogen waste water by using microorganism Effective date of registration: 20190313 Granted publication date: 20110622 Pledgee: Zhejiang Huachang Financing Guarantee Co., Ltd. Pledgor: Zhejiang Hanlan Environment Technology Co., Ltd. Registration number: 2019330000071 |
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