KR100752346B1 - 오폐수 처리장치 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 오폐수의 종류에 따라 가정에서 나오는 오폐수는 화학약품을 쓰지 않고 고액을 분리하여 퇴비화할 수 있으며, 또한 오염이 심한 오폐수는 원심탈수, 원심분리 및 여과기를 통해 고액을 완전히 분리시킴으로써, 액체와 슬러지로 이원화할 수 있으며, 이 후 액체는 후처리과정 중 나노필터가 내장된 가압식여과기를 통해 여과시켜 방류되는 방류수의 수질을 보다 획기적으로 개선시킬 수 있는 특징이 있다.
가압식, 나노필터, 오폐수, 원심탈수기, 원심분리기, 차동장치

Description

오폐수 처리장치{An Apparatus Of A Wastewater Treatment}
도 1은 본 발명의 제 1실시예에 따른 오폐수처리장치의 제 1개념도,
도 2는 본 발명의 제 2실시예에 따른 오폐수처리장치의 제 2개념도,
도 3은 본 발명의 제 3실시에에 따른 오폐수처리장치의 제 3개념도,
도 4는 본 발명의 제 4실시예에 따른 오폐수처리장치의 제 4개념도,
도 5는 도 1에 따른 오폐수처리장치의 제 5개념도,
도 6은 도 5의 오폐수처리장치를 차량에 장착한 구성도이다.
<도면의 주요부분에 대한 부호의 설명>
100: 전처리부 110: 저장조
120: 파쇄기 130; 이송펌프
140: 유량조정조 150: 원심탈수기
151: 차동장치 160: 여과기
170: 믹싱기 171: 모노펌프
180: 원심분리기 190: 퇴비조
191: 이송컨베이어 200: 후처리부
210: 생물교반기 220: 탈질조
230: 폭기조 240: 침전조
250: 가압식여과기 260: 반응조
270: 응집조 280: 방류조
290: 송풍기 300: 조작판넬
310: 발전기
본 발명은 오폐수의 종류에 따라 가정에서 나오는 오폐수는 화학약품을 쓰지 않고 고액을 분리하여 퇴비화할 수 있으며, 또한 오염이 심한 오폐수는 원심탈수, 원심분리 및 여과기를 통해 고액을 완전히 분리시킴으로써, 액체와 슬러지로 이원화할 수 있으며, 이 후 액체는 후처리과정 중 나노필터가 내장된 가압식여과기를 통해 여과시켜 방류되는 방류수의 수질을 보다 획기적으로 개선시킬 수 있는 구조의 오폐수처리장치에 관한 것이다.
일반적으로 산업현장이나 가정에서 발생 되는 쓰레기의 침출수, 하수, 오수 및 분뇨, 축산분뇨 등과 같은 폐수는 많은 양의 잔존물을 함유하고 있어 그대로 매립하여 처리하게 되면 폐수에 의하여 토양이 오염되어 자연환경이 파괴된다.
그러므로 상기 폐수는 그 내의 모래나 협잡물 등과 같은 잔존물을 별도로 분리한 뒤, 정화설비로 정화시켜 하천 등에 방류하게 한다.
하지만 이러한 정화설비는 많은 비용이 소요되며, 정화하고 난 이물질인 슬러지는 별도의 폐기물로 처리되는 실정이다.
이러한 폐기물을 처리하기 위해서는 응집제와 같은 화학약품을 투입하여 처리하는 바, 이 때 나오는 슬러지는 재활용되지 못하는 실정이다.
또한 슬러지를 제외한 방류수는 방류되기까지 수질개선이 요구됨으로, 매우 많은 정화단계를 거쳐 방류하여야 하기 때문에 그 처리용량이 매우 제한되는 문제점이 있었다.
이상에서와 같이 본 발명은 상기와 같은 문제점을 감안하여 안출된 것으로, 본 발명의 제 1목적은, 일반 가정에서 나오는 오폐수에 화학약품을 쓰지 않고 고액을 분리하여 퇴비화할 수 있는 구조의 오폐수처리장치를 제공하는 것이다.
본 발명의 제 2목적은, 오염이 심한 오폐수는 원심탈수, 원심분리 및 여과기를 통해 고액을 완전히 분리시킴으로써, 액체와 슬러지로 이원화할 수 있으며, 이 후 액체는 후처리과정 중 나노필터가 내장된 가압식여과기를 통해 여과시켜 방류되는 방류수의 수질을 보다 획기적으로 개선시킬 수 있는 구조의 오폐수처리장치를 제공하는 것이다.
본 발명의 제 3목적은, 오폐수의 고액 분리를 신속하게 행할 수 있으며, 수질개선과 함께 그 처리용량의 제한 없이 오폐수의 고액을 분리할 수 있는 구조의 오폐수처리장치를 제공하는 것이다.
이러한 본 발명의 목적들은, 오폐수를 일시 저장하는 저장조와, 상기 저장조 의 오폐수 중에 포함된 나무 조각 등의 이물질을 잘게 파쇄하는 파쇄기와, 상기 파쇄기에 의해 분쇄된 오폐수를 이송시키는 이송펌프와, 상기 이송펌프에 의해 이송된 오폐수가 저장되며, 소정량 이상의 오폐수가 유입될 때 이를 저장조로 되돌리는 유량조정조와, 상기 유량조정조로부터 흘러온 오폐수로부터 액체와 슬러지를 분리하는 원심분리기와, 상기 원심분리기에서 분리된 슬러지를 퇴비화할 수 있도록 이송컨베이어를 통해 슬러지를 저장하는 퇴비조를 포함하여 구성되는 것을 특징으로 하는 오폐수처리장치에 의해서 달성된다.
더 나아가 본 발명의 목적들은, 오폐수를 일시 저장하는 저장조와, 상기 저장조의 오폐수 중에 포함된 나무 조각 등의 이물질을 잘게 파쇄하는 파쇄기와, 상기 파쇄기에 의해 분쇄된 오폐수를 이송시키는 이송펌프와, 상기 이송펌프에 의해 이송된 오폐수가 저장되며, 소정량 이상의 오폐수가 유입될 때 이를 저장조로 되돌리는 유량조정조와, 상기 유량조정조로부터 흘러온 오폐수로부터 액체와 슬러지를 분리하는 원심분리기와, 상기 원심분리기에서 분리된 슬러지를 퇴비화할 수 있도록 이송컨베이어를 통해 슬러지를 저장하는 퇴비조로 구성되는 전처리부; 및
상기 원심분리기로부터 분리된 액체의 수질을 개선시키기 위해 미생물을 투입하여 교반하는 생물교반기와, 상기 생물교반기로부터 유입된 액체의 질산성 질소를 탈질 산화 반응으로 제거하기 위한 탈질조와, 상기 탈질조로부터 유입된 액체를 미생물로 하여금 탄산가스, 황화수소, 메탄가스 등을 제거하여 정화하는 폭기조와, 상기 폭기조로부터 유입된 액체를 침전시켜 침전된 침전물을 저장조로 되돌리는 침 전조와, 상기 침전조로부터 유입되는 액체의 중금속이온, 저분자 물질 및 색도를 제거하기 위한 가압식여과기와, 상기 가입식여과기로부터 유출되는 액체에 무기응집제을 이용하여 적정 수질로 맞춤과 동시에 수산화 화합물를 투입하여 침전이 용이하게 하여 콜로이드 상태의 입자 또는 중금속류를 제거하는 반응조와, 상기 반응조로부터 유출된 액체에 응집보조제인 고분자 응집제를 첨가하여 응집을 촉진시키는 응집조와, 방류를 위해 정화된 액체를 일시저장하는 방류조로 구성되는 후처리부;를 포함하여 구성되는 오폐수처리장치에 의해서 달성된다.
본 발명의 그 밖의 목적, 특정한 장점들 및 신규한 특징들은 첨부된 도면들과 연관 되어지는 이하의 상세한 설명과 바람직한 실시예들로부터 더욱 분명해질 것이다.
이하에서는 본 발명에 따른 오폐수처리장치에 관하여 첨부되어진 도면과 함께 더불어 상세히 설명하기로 한다.
도 1은 본 발명의 제 1실시예에 따른 오폐수처리장치의 제 1개념도이다.
도 1에 도시된 제 1실시예는 가정에서 나오는 오폐수는 화학약품을 쓰지 않고 고액을 분리하여 퇴비화할 수 있는 구조의 오폐수처리장치에 관한 것이다.
제 1실시예의 오폐수처리장치는 저장조(110)와, 파쇄기(120)와, 이송펌프(130)와, 유량조정조(140)와, 원심분리기(180)와, 이송컨베이어(191)와, 퇴비조(190)로 구성된다.
상기 저장조(110)는 식당이나 아파트나 가정의 오폐수 저장통에 저장된 오폐수를 수거하여 일시 저장하는 기능을 한다.
파쇄기(120)는 상기의 저장조(110)에 저장된 오폐수를 공급받아 오폐수 중에 포함된 나무조각 이나 뼈조각 등의 이물질을 잘게 파쇄하는 장치로서, 두개의 압착 회전봉을 갖는 파쇄기 또는 스크류 방식의 파쇄기 등이 사용될 수 있으며, 이러한 파쇄기는 오폐수처리장치에서 통상적으로 사용되는 것으로 이에 대한 상세한 설명은 생략한다.
상기 이송펌프(130)는 파쇄기(120)에 의해 분쇄된 이물질이 포함된 오폐수를 이송하기 위한 수단으로서 이는 상기 파쇄기(120)를 압송식 파쇄기로 구성할 경우 생략될 수 있다.
상기 유량조정조(140)는 상기 이송펌프(130)에 의해 이송된 오폐수가 저장되며, 소정량 이상의 오폐수가 유입될 때 이를 저장조(110)나 파쇄기(120)로 되돌리는 수단으로서 소정의 유로를 갖는 통체 형상으로 구성된다.
아울러 상기 유량조정조(140)는 오폐수에 포함된 이물질들이 바닥에 가라앉는 것을 방지하기 위해 오폐수를 저어주는 수단이 더 설치될 수 있으며, 이 오폐수를 저어주는 수단으로 회전하는 프로펠러 등이 사용될 수 있다.
또한 상기 유량조정조(140)는 오버플로워관을 설치하여, 과다한 오폐수가 유입되면 이를 상기 파쇄기(120)나 저장조(110)로 되돌릴 수 있게 구성된다.
상기 원심분리기(180)는 유량조정조(140)로부터 공급된 오폐수의 고액을 별도의 응집기나 응집제 없이 분리하기 위한 수단이다.
이러한 원심분리기(180)는 오폐수의 함유된 액체를 충분히 분리해 낼 수 있도록 약 6500 내지 7000rpm으로 정도 범위 내에서 회전하여 액체와 슬러지를 분리할 수 있도록 구성된다.
그리고 원심분리기(180)를 통해 분리된 슬러지는 이송컨베이어(191)를 통해 퇴비조(190)로 자동으로 수거된다. 상기에서 원심분리기(180)는 분리 효율이 좋은 수직형 원심분리기인 것이 바람직하다.
도 2는 본 발명의 제 2실시예에 따른 오폐수처리장치의 제 2개념도이고, 도 3은 본 발명의 제 3실시예에 따른 오폐수처리장치의 제 3개념도이다.
먼저 도 2는 가축 농가 등에 나오는 비교적 오염도가 심한 축산폐수의 고액을 분리하기 위한 장치이다.
이러한 제 2실시예에서는 제 1실시예와는 달리 원심탈수기(150)와, 여과기(160)와, 믹싱기(170)가 더 설치되어 구성된다.
여기서 상기 원심탈수기(150)는 원심분리기(180)로 오폐수를 분리하기 앞서 유량조정조(140)에서 나오는 오폐수를 탈수시키기 위한 것으로, 오폐수에 포함된 슬러지의 농도에 따라 토오크를 감지하여 rpm속도를 자동조절하는 차동장치(151)가 더 설치되며, 상기 차동장치(151)에 의해 약 2850rpm 내지 3150rpm으로 정도 범위로 회전하여 액체와 슬러지를 분리한다.
상기에서 원심탈수기(150)는 통상 3000rpm으로 회전하지만 차동장치(151)에 의해서 3000rpm 기준으로 150rpm 범위에서 자동으로 증감할 수 있도록 구성된다.
이러한 범위는 오폐수에 포함된 슬러지 중 비교적 큰 슬러지만 제거될 수 있도록 한정된 것이며, 에너지효율성 및 이 후에 투입되는 여과기(160) 및 원심분리기(180)의 기능에 따라 100rpm 오차 범위에서 달리될 수 있다.
그리고 원심탈수기(150) 역시 분리된 슬러지를 이송컨베이어(191)를 통해 퇴비조(190)에 이동시킨다.
아울러 원심탈수기(150)로 분리된 액체를 필티링 하기 위해 여과기(160)가 더 설치되게 되는데, 이 때 상기 여과기(160)는 내부에 여과필터를 내장한 것으로 자중에 의해 액체에 포함된 슬러지을 제거할 수 있도록 구성된다.
이러한 여과기(160)의 여과필터는 액체에 포함된 콜로이드입자 및 고분자물질과 유기물질을 제거하기 위한 것으로 세공크기가 0.02 내지 10 마이크로미터의 마이크로필터레이션(MF: Microfiltration)필터 또는 세공크기가 0.001 내지 0.02 마이크로미터의 울트라필터레이션(UF: Ultrafiltration) 중 선택되는 어느 하나인 것이 바람직하다.
이 후 여과기(160)를 통해 걸러진 슬러지는 저장조(110)로 되돌리고, 액체는 원심분리기(180)로 이송되는데, 상기 원심분리기(180)는 상대적으로 작은 입도의 슬러지가 액체에 포함되어 있으므로, 원심탈수기(150) 보다 상대적으로 많은 6500 내지 7000rpm으로 회전하여 액체와 슬러지를 분리할 수 있도록 구성된다
한편 퇴비화가 불가능한 산업 오폐수의 경우에는 도 3과 같이, 여과기(160)와 원심분리기(180) 사이에 약품(응집제)을 투입하여 오폐수의 액체와 혼합하기 위한 믹싱기(170)가 더 설치될 수 있다.
여기서 믹싱기(170)의 약품은 응집보조제인 고분자 응집제로 모노펌프(171)를 통해 강제 투입되는 구성이다.
도 4는 본 발명의 제 4실시예에 따른 오폐수처리장치의 제 4개념도이다.
도 4는 오폐수의 수거부터 방류까지 전처리부에 후처리부를 포함한 실시예이다.
전처리부의 과정은 앞에서 설명하였음으로 생략하기로 한다.
후처리부(200)는 8단계를 거처 오폐수가 정화되어 방류될 수 있도록 구성된다.
즉, 원심분리기(180)에서 분리된 액체는 후처리부(200)를 거쳐 방류되게 되는데, 이 때 상기 후처리부(200)는 생물교반기(210), 탈질조(220), 폭기조(230), 침전조(240), 가압식여과기(250), 반응조(260), 응집조(270) 및 방류조(280)가 순차적으로 설치되어 구성된다.
여기서 생물교반기(210)는 원심분리기(180)로부터 분리된 액체의 수질을 개선시키기 위해 미생물과 액체를 교반하는 기능을 한다. 이를 통해 액체에 포함되어 있는 유기성물질을 미생물이 분해할 수 있는 구조를 마련하다.
상기 탈질조(220)에서는 상기 생물교반기로부터 유입된 액체의 질산성 질소를 탈질 산화 반응으로 제거하기 한다.
그리고 폭기조(230)에서는 상기 탈질조(220)로부터 유입된 액체를 미생물로 하여금 탄산가스, 황화수소, 메탄가스 등을 제거한다. 이 때 상기 폭기조(230)는 선택적으로 전처리부(100)를 통해 유입된 액체의 수질에 따라 복수 설치할 수 있다.
아울러 침전조(240)는 상기 폭기조(230)로부터 유입된 액체를 침전시켜 침전된 침전물을 저장조(110)로 되돌리는 기능을 한다. 종래에는 전처리부(100)를 거쳐 유입된 액체를 침전하기 위해 침전조(240)가 적어도 2개 이상 필요로 하지만, 본 발명에서는 원심분리기(180) 및 원심탈수기(150)를 통해 대부분의 슬러지가 분리됨으로 침전조(240)를 1개만 설치하여도 액체에 포함된 슬러지를 95% 이상 회수할 있다.
그리고 가압식여과기(250)는 상기 침전조(240)로부터 유입되는 액체의 중금속이온, 저분자물질 및 색도를 제거하기 위한 장치이다.
이 때 상기 가압식여과기(250)는 나노필터 로터리디스크 맴브레인 모듈(NRDM:Nano Filter Rotary Disk Membrane Module)형 여과기인 것이 바람직하다.
여기서 여과필터는 세공크기가 0.0008 내지 0.002 마이크로미터인 나노필터(NF: Nanofiltration)이다. 이러한 나노필터는 세공크기가 매우 작기 때문에 주로 유기물질과 액체에 포함되어 있는 발암물질을 제거하게 된다.
상기와 같은 가압식여과기(250)는 세공크기가 매우 작은 나노필터가 내장되기 때문에 자중에 의해 필터링하지 못하게 되므로, 내부에는 1000 내지 2500 kpad의 압력으로 작용되어 필터링되는 구조이다.
그리고 가압식여과기(250)를 통과한 액체는 무기응집제을 이용하여 적정 수질로 맞춤과 동시에 수산화 화합물를 투입하여 침전이 용이하게 하여 콜로이드 상 태의 입자 또는 중금속류를 제거하게 되는데, 이는 반응조(260)를 거쳐 가능하게 된다.
이 후 상기 반응조(260)로부터 유출된 액체은 응집조(270)로 유입되어 응집보조제인 고분자 응집제에 의해 응집을 촉진시키게 된다.
한편 후저리부(200)에는 송풍기(290)가 설치되는데, 상기 송풍기(290)는 탈질조(220)와 폭기조(230)와 저장조(110)와 유량조정조(140)에 연결되어 공기를 공급하게 된다.
마지막으로 방류조(280)를 저장된 액체는 돈사세척에 재사용되거나 방류되게 구성된다.
여기서 제 4실시예의 구성은 여기서 한정되는 것이 아니하고, 오폐수의 재질에 따라 기존의 오폐수처리장치에 복수로 사용되는 복수의 폭기조, 반응조, 응집조, 탈질조를 개수를 최소화하여 사용할 수 있음은 물론이다.
도 5는 도 1에 따른 오폐수처리장치의 제 5개념도이고, 도 6은 도 5의 오폐수처리장치를 차량에 장착한 구성도이다.
도 5 및 도 6에 도시된 바와 같이, 제 1실시예의 구성에 전기를 공급하기 위한 발전기(310)와 각 부의 구동을 제어하기 위한 조작판넬(300)을 더 구비하여 차량에 탑재시킬 수 있다.
상기 발전기(310)는 통상적으로 유류를 연료로 사용하는 발전장치가 사용될 수 있으다.
아울러 상기 조작판넬(300)은 제어수단으로 소정의 마이크로프로세서나 컴퓨터 등으로 구성될 수 있으며, 메모리에 저장된 소정의 소프트웨어에 따라 파쇄기(120), 원심분리기(130), 이송펌프(130), 유량조정조(140) 및 이송컨베이어(180)의 구동시간, 구동속도 등을 제어할 수 있다.
이상에서와 같이 본 발명에 따른 오폐수처리장치에 따르면, 화학약품을 쓰지 않고 오폐수의 슬러지를 분리하여 퇴비화할 수 있는 특징이 있다.
또한 전처리과정 중 원심탈수, 원심분리 및 필터링여과를 통해 고액을 완전히 분리시킴으로써, 방류수와 슬러지로 이원화할 수 있으며, 방류수는 후처리과정 중 나노필터가 내장된 가압식여과기를 통해 여과시켜 방류되는 방류수의 수질을 보다 획기적으로 개선시킬 수 있는 장점이 있다.
아울러 오폐수의 고액 분리를 신속하게 행할 수 있으며, 수질개선과 함께 그 처리용량의 제한 없이 오폐수의 고액을 분리할 수 있는 특징이 있다.
비록 본 발명이 상기에서 언급한 바람직한 실시예와 관련하여 설명되어졌지만, 본 발명의 요지와 범위로부터 벗어남이 없이 다른 다양한 수정 및 변형이 가능할 것이다. 따라서, 첨부된 청구의 범위는 본 발명의 진정한 범위내에 속하는 그러한 수정 및 변형을 포함할 것이라고 여겨진다.

Claims (12)

  1. 삭제
  2. 오폐수처리장치에 있어서,
    오폐수를 일시 저장하는 저장조와, 상기 저장조의 오폐수 중에 포함된 이물질을 잘게 파쇄하는 파쇄기와, 상기 파쇄기에 의해 분쇄된 오폐수를 이송시키는 이송펌프와, 상기 이송펌프에 의해 이송된 오폐수가 저장되며, 소정량 이상의 오폐수가 유입될 때 이를 저장조로 되돌리는 유량조정조와, 상기 유량조정조로부터 흘러온 오폐수로부터 액체와 슬러지를 분리하는 원심분리기와, 상기 원심분리기에서 분리된 슬러지를 퇴비화할 수 있도록 이송컨베이어를 통해 슬러지를 저장하는 퇴비조로 구성되는 전처리부와,
    상기 원심분리기로부터 분리된 액체의 수질을 개선시키기 위해 미생물을 투입하여 교반하는 생물교반기와, 상기 생물교반기로부터 유입된 액체의 질산성 질소를 탈질 산화 반응으로 제거하기 위한 탈질조와, 미생물을 이용하여 상기 탈질조로부터 유입된 액체를 폭기시켜 정화하는 폭기조와, 상기 폭기조로부터 유입된 액체를 침전시켜 침전된 침전물을 저장조로 되돌리는 침전조와, 상기 침전조로부터 유입되는 액체의 중금속이온, 저분자 물질 및 색도를 제거하기 위한 가압식여과기와, 상기 가입식여과기로부터 유출되는 액체에 무기응집제을 이용하여 적정 수질로 맞춤과 동시에 수산화 화합물를 투입하여 침전이 용이하게 하여 콜로이드 상태의 입자 또는 중금속류를 제거하는 반응조와, 상기 반응조로부터 유출된 액체에 응집보조제인 고분자 응집제를 첨가하여 응집을 촉진시키는 응집조와, 방류를 위해 정화된 액체를 일시저장하는 방류조로 구성되는 후처리부;를 포함하여 구성되는 오폐수처리장치.
  3. 제 2항에 있어서,
    상기 유량조정조로부터 유출된 오폐수를 액체와 슬러지로 분리하기 위해 탈수 처리하는 원심탈수기를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 오폐수처리장치.
  4. 제 3항에 있어서,
    상기 원심탈수기는 액체에 포함된 슬러지의 농도에 따라 토오크를 감지하여 차동속도를 자동조절하는 차동장치가 더 설치되며, 2850rpm 내지 3150rpm으로 회전하여 액체와 슬러지를 분리하는 것을 특징으로 하는 오폐수처리장치.
  5. 제 3항에 있어서,
    상기 원심탈수기로부터 유출된 액체를 여과처리하기 위한 여과기와, 상기 여과기로부터 여과된 액체의 수질개선을 위해 약품을 투입하여 혼합하는 믹싱기를 더 포함하여 구성되는 것을 특징으로 하는 오폐수처리정치.
  6. 제 5항에 있어서,
    상기 여과기는 세공크기가 0.02 내지 10 마이크로미터의 마이크로필터레이션(MF: Microfiltration)필터 또는 세공크기가 0.001 내지 0.02 마이크로미터의 울트라필터레이션(UF: Ultrafiltration) 중 선택되는 어느 하나인 것을 특징을 하는 오폐수처리장치.
  7. 제 5항에 있어서,
    상기 믹싱기의 약품은 모노펌프를 통해 투입되는 응집보조제인 것을 특징으로 하는 오폐수처리장치.
  8. 제 2항에 있어서,
    상기 원심분리기는 수직형으로 6500rpm 내지 7500rpm으로 회전하여 액체와 슬러지를 분리하는 것을 특징으로 하는 오폐수처리장치.
  9. 제 2항에 있어서,
    상기 가압식여과기는 나노필터 로터리디스크 맴브레인 모듈(NRDM:Nano Filter Rotary Disk Membrane Module)형 여과기인 것을 특징으로 하는 오폐수처리장치.
  10. 제 2항에 있어서,
    상기 가압식여과기는 세공크기가 0.0008 내지 0.002 마이크로미터인 나노필터(NF: Nanofiltration)가 내장되어 있는 것을 특징으로 하는 오폐수처리장치.
  11. 제 2항에 있어서,
    상기 가압식여과기는 유기물질을 제거하기 위해 1000 내지 2500 kpad의 압력으로 여과하는 것을 특징으로 하는 오폐수처리장치.
  12. 삭제
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