KR100804782B1 - Sewage purification device using soil - Google Patents
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Abstract
Description
도1은 본 발명에 따른 예시적인 오수 정화장치의 개략 단면도, 1 is a schematic cross-sectional view of an exemplary wastewater purification apparatus according to the present invention;
도2는 본 발명의 오수 정화장치의 개념 사시도, 2 is a conceptual perspective view of the sewage purification apparatus of the present invention;
도3은 본 발명의 오수 정화장치에 적용된 통수층의 예인 인공조립토의 사진도면, 3 is a photographic view of an artificial granule, an example of a water-permeable layer applied to the sewage purification apparatus of the present invention;
도4는 본 발명의 오수 정화장치에 적용된 토양층의 예인 토양블록의 구성도, Figure 4 is a block diagram of a soil block that is an example of the soil layer applied to the sewage purification apparatus of the present invention,
도5는 본 발명의 오수 정화장치에 적용된 오수 살수수단과 산기수단의 개략도, 5 is a schematic view of the sewage sprinkling means and the diffuser means applied to the sewage purification apparatus of the present invention;
도6은 본 발명에 따른 오수 정화장치의 예시적인 사용상태 개략도. 6 is an exemplary use state schematic diagram of the wastewater purification apparatus according to the present invention;
< 도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명 ><Description of Symbols for Main Parts of Drawings>
1: 본 발명의 오수 정화장치 2: 지면 4: 식물1: Sewage Purifier of the Present Invention 2: Floor 4: Plant
10: 정화조 11: 방류구 12: 드레인관10: septic tank 11: outlet 12: drain pipe
20: 통수층 21: 인공조립토 30: 토양층20: water passage 21: artificial granules 30: soil layer
31: 토양블록 32: 블록형 용기 33: 유실방지시트31: soil block 32: block container 33: loss prevention sheet
34: 혼합토양 40: 오수살수수단 41, 51: 유입관34: mixed soil 40: sewage treatment means 41, 51: inlet pipe
42, 52: 다공관 43, 53: 구멍 50: 산기수단42, 52:
60: 통기수단 61: 통기로 62: 환기관60: ventilation means 61: aeration 62: ventilation tube
(기술분야)(Technology)
본 발명은 오수 정화장치에 관한 것이며, 토양의 우수한 정화능력을 그대로 유지하면서 토양의 낮은 투수성을 향상시킴으로써 단위면적당 오수 정화처리량을 증대시켜 경제적이고 고속처리가 가능한 토양을 이용한 오수 정화장치에 관한 것이다. The present invention relates to a sewage purification apparatus, and to a sewage purification apparatus using soil capable of economical and high-speed treatment by increasing the sewage purification amount per unit area by improving the low permeability of the soil while maintaining the excellent purification capability of the soil. .
(배경기술)(Background)
토양은 오수 정화능력이 우수하지만 투수계수가 낮아서 단위 면적당 처리량이 적은 단점이 있다. 이로 인하여 토양을 이용해 오수를 정화하기 위해서는 광범위한 부지가 필요하며, 따라서 토양을 이용한 오수 정화장치의 구축은 여유 부지가 넓은 지역에 한정되는 한계가 있다. Soil has excellent sewage purification ability, but has a low permeability coefficient and thus a small throughput per unit area. Therefore, in order to purify sewage using soil, extensive sites are needed. Therefore, the construction of sewage purification apparatus using soil is limited to a large area of free land.
이와 같은 문제점을 해소하기 위한 대책으로 모래와 같이 입자가 큰 토양을 오수 정화장치에 적용하는 구조가 제안되었으나, 이런 오수 정화장치는 투수계수가 커져 오수 처리량이 증가되는 장점은 있지만 오수의 체류시간이 짧아져서 정화효율이 저하되는 단점이 있다. As a countermeasure to solve such a problem, a structure for applying soil with large particles such as sand to a sewage treatment device has been proposed. However, such a sewage treatment device has an advantage of increasing the sewage throughput due to a large permeability coefficient. There is a disadvantage that the purification efficiency is reduced by shortening.
토양을 이용한 오수 정화장치의 전술한 제반 문제점들을 해결하기 위해, 인공적인 미생물 접촉여재나 여과기 등이 널리 연구되고 있으나, 토양을 이용한 정화기술은 정화기술의 기본이면서도 아직 그 개발이 미진한 상태이다. In order to solve the above-mentioned problems of the sewage purification apparatus using soil, artificial microorganism contact filter and filter have been widely studied, but the purification technique using soil is the basic of the purification technique and the development is still insufficient.
본 발명의 목적은 전술한 바와 같은 토양을 이용한 종래의 오수 정화장치들에 내포된 문제점을 해결하기 위한 것으로서, 토양의 낮은 투수계수의 단점을 보완하고 토양층을 적절히 활성화 시켜줄 수 있는 통수층에 오수 정화능이 양호한 토양층을 다층으로 적층한 구조를 적용하여 토양의 우수한 정화능력을 그대로 살리면서 투수성(통수성)을 향상시켜 단위면적당 처리량을 증대시킴으로써 경제적이면서도 고속처리가 가능한 토양을 이용한 오수 정화장치를 제공하고, 특히 그동안 제한적으로만 이용되어 온 토양을 이용한 오수 정화를 고도처리수준까지 활용할 수 있도록 하고자 하는 것이다. An object of the present invention is to solve the problems in the conventional sewage treatment apparatus using the soil as described above, to compensate for the shortcomings of the low permeability coefficient of the soil and to properly activate the soil layer sewage purification It provides a sewage purification device using soil that is economical and can be processed quickly by applying a structure in which a good soil layer is laminated in multiple layers to improve the permeability (water permeability) while maintaining the excellent water purification ability. In particular, it is intended to be able to utilize the sewage purification using soil that has been used for a limited time to a high level of treatment.
본 발명에 따라, 토양을 이용한 오수 정화장치가 제공된다. According to the present invention, a sewage purification apparatus using soil is provided.
본 발명에 따른 토양을 이용한 오수 정화장치는, 정화조, 통수층, 토양층, 오수 살수수단 및 산기수단을 포함한다. The sewage purification apparatus using soil according to the present invention includes a septic tank, a water passage layer, a soil layer, a sewage watering means, and an air dispersing means.
상기 정화조는 탱크 형상의 구조물로서 하측에 방류구가 형성되어 있다. The septic tank is a tank-like structure, the discharge port is formed on the lower side.
상기 통수층은 통수성이 우수한 인공조립토를 포함하고, 상기 정화조에 충전된다. The water passage layer comprises artificial granules having excellent water permeability and is filled in the septic tank.
상기 토양층은 상기 통수층 사이에 일정 간격을 두고 다층으로 상기 정화조에 적층된다. The soil layer is laminated in the septic tank in multiple layers at regular intervals between the water passages.
상기 오수 살수수단은 상기 정화조의 상측에 설치되어 상기 통수층과 상기 토양층으로 오수를 공급한다. The sewage sprinkling means is installed on the upper side of the septic tank to supply the sewage to the water passage layer and the soil layer.
상기 산기수단은, 상기 정화조에 설치되어 상기 통수층과 상기 토양층에 공기를 공급한다. The air diffuser is installed in the septic tank to supply air to the water passage layer and the soil layer.
상기 통수층의 상기 인공조립토는 토양분말과 유기물분말을 물로 배합하여 일정 크기로 성형 및 소성하여 소성과정에서 연소된 상기 유기분말 자리에 공극이 형성된 다공질 인공토양을 포함한다. The artificial granulated soil of the water-permeable layer includes porous artificial soil in which pores are formed in the place of the organic powder combusted during the sintering process by mixing and mixing the soil powder and the organic powder with water to a predetermined size.
바람직하게, 상기 토양층은, 통기성 있는 블록형 용기, 상기 용기의 내면에 피복되어 물은 통과시키면서 토양유실을 차단하는 유실방지시트, 및 상기 유실방지시트 내에 견고하게 충전된 혼합토양을 포함하는 토양블록으로 형성되어 있다. Preferably, the soil layer is a block block containing a breathable block, a loss prevention sheet that covers the inner surface of the container and prevents soil loss while passing water, and a soil block including a mixed soil firmly filled in the loss prevention sheet. It is formed.
바람직하게, 상기 통수층과 상기 토양층 사이에 설치된 일정폭의 통기로 및 상기 통기로를 외부와 연결하는 환기관을 포함하여 상기 통수층과 상기 토양층을 환기시키는 통기수단을 더 포함한다. Preferably, further comprising a ventilation means for ventilating the water passage layer and the soil layer, including a ventilation passage having a predetermined width installed between the water passage layer and the soil layer and a ventilation pipe connecting the air passage to the outside.
본 발명에 있어서 '오수'라 함은 오염된 하수나 하천수와 같은 각종 오염수를 의미한다. In the present invention, 'sewage' means various contaminated water, such as contaminated sewage or river water.
이하, 첨부도면을 참조하여 본 발명에 따른 토양을 이용한 오수 정화장치를 상세히 설명한다. 이하의 구체예는 본 발명에 따른 오수 정화장치를 예시적으로 설명하는 것일 뿐, 본 발명의 범위를 제한하는 것으로 의도되지 아니한다. Hereinafter, the sewage purification apparatus using the soil according to the present invention with reference to the accompanying drawings in detail. The following embodiments merely illustrate the sewage purification apparatus according to the present invention, but are not intended to limit the scope of the present invention.
도1과 도2에 도시된 바와 같이, 본 발명에 따른 오수 정화장치(1)는, 기본적으로 정화조(10), 통수층(20), 토양층(30), 오수 살수수단(40) 및 산기수단(50)을 포함한다. 1 and 2, the
상기 정화조(10)는 통수층(20), 토양층(30), 오수 살수수단(40) 및 산기수 단(50) 등이 수용되는 탱크 형상의 구조물로서, 오수처리용량에 따라 다양한 사이즈(예, 가로 900mm×세로 1,200mm×높이 2,000mm)로 형성되며, 바람직하게 지하에 매설되는 방수 콘크리트 구조물로 구축할 수 있다. The
본 발명의 오수 정화장치(1)는 오수 처리가 필요한 장소에 설치할 수 있으며, 예를 들어 하천 구역 내 둔치(고수부지) 등을 활용하여 설치할 수 있다. The
정화조(10)의 하측에는 정화된 물을 외부로 방류하기 위한 방류구(11)가 형성되어 있으며, 도1에 도시된 구체예에서 방류구(11)의 방류단(11a)의 높이가 정화조(10)의 바닥 높이보다 높게 형성한 것은, 오수가 정화조(10)에 체류하는 시간을 늘리기 위한 것이다. 정화조(10)의 하단에는 드레인관(12)을 설치하여 정화조(10)의 오수를 배수시킬 필요가 있을 때 사용할 수 있도록 할 수 있다. A
상기 통수층(20)은 토양의 낮은 투수계수를 보완하여 투수성(통수성)을 향상시키기 위한 층으로서, 일반적인 토양보다 투수성이 우수한 작은 입경의 쇄석골재나 인공조립토(21)를 적용할 수 있다. The water-
상기 인공조립토(21)로서는, 예를 들어 황토나 제올라이트와 같은 토양분말과 유기물분말(예, 톱밥과 같은 목재분말)을 물로 배합하여 일정 크기로 성형 및 소성함으로써 소성과정에서 연소된 유기물분말 자리에 공극이 형성되도록 한 다공질 인공토양을 적용할 수 있다. As the artificial granulated soil (21), for example, soil powder such as ocher or zeolite and organic powder (for example, wood powder such as sawdust) are mixed with water to form and sinter to a predetermined size to place the organic powder burned in the firing process. Porous artificial soil may be applied to form voids.
도3은 황토나 제올라이트와 같은 토양분말에 대하여 톱밥(유기물분말)을 20중량% 이하로 혼합하고, 혼합물을 적당량의 물로 반죽한 다음에 대략 10mm 내외 크기의 구형으로 성형한 후에 600℃ 이상의 온도로 소성하여 제조된 다양한 사이즈의 인공조립토(21)를 예시한 것이다. 3 is a mixture of sawdust (organic powder) up to 20% by weight with respect to soil powder, such as ocher or zeolite, kneading the mixture with an appropriate amount of water, and then forming a spherical shape of about 10 mm and then at a temperature of 600 ° C. or more. It illustrates an example of
통수층(20)으로 인공조립토(21)를 적용하면, 그 공극의 존재로 인해 양호한 투수성이 확보될 뿐만 아니라, 오수정화에 작용하는 각종 미생물의 부착여재의 기능을 가지게 되어 미생물의 활착을 활성화시키고, 일단 활착된 미생물은 외부환경에 내성을 가지게 되어 안정성을 유지하며, 하중이 가해지거나 수중에서 장기간 사용하여도 그 형태를 유지하게 된다. When the
상기 토양층(30)은 본 발명의 오수정화장치(1)에 있어서 주요 오수 정화작용이 실현되는 토양으로 이루어진 층으로서, 통수층(20) 사이에 일정 간격을 두고 다층으로 적층되어 토양층(30)의 사이사이에는 통수층(20)이 매개된다. The
도1에 도시된 구체예는 정화조(10)의 전체 높이 2,000mm에 대해 600mm의 높이까지는 통수층(20)만을 충전하고, 그 이상의 높이에는 통수층(20) 사이에 토양층(30)을 다층으로 적층한 예를 도시한 것으로서, 본 구체예에서 토양층(30)은 상하좌우 대략 50mm 내외의 간격을 가지고 7단으로 적층된 예인바, 통수층(20)과 토양층(30)의 적층배치는 이에 제한되지 아니한다. The embodiment shown in FIG. 1 fills only the
토양층(30)의 토양으로서는 토양을 이용한 오수처리에 널리 사용되는 일반적인 토양을 사용할 수 있다. 예를 들어 토양층(30)으로는 마사토를 주성분으로 하는 혼합토양을 사용할 수 있고, 본 발명의 장치(1)가 설치되는 주변 지역의 오염되지 않은 토양을 채취하여 사용할 수도 있다. As the soil of the
토양층(30)의 토양은 그 입자의 입경이 너무 크거나 작지 않은 것이 바람직하며, 이를 위해 분체를 통해 그 입경이 부적합하면 모래나 실트 성분의 토양을 혼 합하여 처리 대상 오수 처리 유량에 적합한 투수계수(예, 2mm/min 내외)를 유지하도록 배합하여 사용한다. It is preferable that the soil of the
바람직하게, 상기 토양층(30)의 토양에는 목탄이나 부엽토 등을 혼합하여 초기 토양 미생물의 영양분 및 탈질에 필요한 탄소원으로 사용되도록 할 수 있다. Preferably, the soil of the
토양층(30)을 형성할 때 혼합토양만을 정화조(10)에 적층하면 오수를 정화하는 과정에서 유실되기 쉬우므로, 토양유실을 방지할 수 있는 블록으로 형성하여 적층하는 것이 바람직하다. When only the mixed soil is stacked in the
도1, 도2 및 도4의 구체예는 400mm(가로)×400mm(세로)×50mm(높이)로 된 토양블록(31)으로 토양층(30)을 형성한 예를 도시한 것이다. 1, 2 and 4 show an example in which the
토양블록(31)은 토양유실을 방지할 수 있는 구조라면 특히 제한되지 아니하며, 예를 들어 도4에 도시된 바와 같이, 예를 들어 플라스틱합성수지 등으로 제작되고 통수성이 좋도록 높은 개구율(예, 50% 이상)을 가지도록 형성된 블록형 용기(32), 용기(32)의 내면에 피복되어 물은 통과시키지만 개구로의 토양유실을 차단하는 부직포나 망 등으로 형성된 유실방지시트(33), 및 유실방지시트(33)에 충전된 혼합토양(34)을 포함하도록 형성할 수 있다.
토양층(30)으로서 상기와 같은 블록단위의 토양블록(31)을 적용하면, 토양유실을 방지할 수 있을 뿐만 아니라 토양의 특성(예, 투수계수, 미생물특성 등)이 일정하게 유지되도록 규격화가 가능하고, 오수 정화장치의 처리 용량에 따라 적용하는 토양블록(31)의 수와 층을 용이하게 조절할 수 있게 된다. If the
또한 도1에 도시된 바와 같이 정화조(10)에 투입되는 토양블록(31)을 지그재 그로 배지하면 살수된 오수가 토양블록(31)과 통수층(20)을 지그재그로 흘러가게 되어 토양에 의한 오수 정화와 미생물 작용을 더욱 극대화시킬 수 있다. In addition, as shown in FIG. 1, when the
상기 오수 살수수단(40)은 정화조(10)의 상측에 설치되어 통수층(20)과 토양층(30)으로 오수를 공급하는 수단으로서, 정화조(10)에 오수를 정화조의 전면에 일정량 균일하게 투입할 수 있는 것이라면 특히 제한되지 아니한다. The sewage sprinkling means 40 is installed on the upper side of the
도1과 도5의 오수 살수수단(40)은 유입관(41)을 통해 공급된 오수가 다수의 다공관(42)을 통과하면서 다공관(42)에 형성된 구멍들(43)을 통해 살수되도록 한 예를 도시한 것이다. 유입관(41)과 다공관(42)은 예를 들어 플라스틱합성수지관(예, PVC관)을 사용할 수 있고, 다공관(42)의 직경, 인접한 다공관(42) 사이의 간격과 개수, 구멍들(43)의 개수와 간격 등은 오수 정화장치(1)의 처리용량에 따라 적절히 선택될 수 있다. The sewage water discharging means 40 of FIG. 1 and FIG. 5 is such that the sewage supplied through the inlet pipe 41 is sprinkled through the
이렇게 정화조(10)의 상측에서 살수된 오수는 중력에 의해 아래로 흐르고, 그 과정에서 토양층(30)과 통수층(20)을 통과하면서 정화된다. The sewage water sprayed above the
바람직하게, 정화조(10)의 위에는 흙과 골재(3) 등으로 복토하여 지면(2)과 일치시키고 잔디 등 뿌리를 깊게 내리지 않는 식물(4)을 식재하면, 오수 정화장치(1)가 설치된 부지를 공원화할 수 있다. Preferably, on the
상기 산기수단(50)은 통수층(20)과 토양층(30) 및 여기를 흐르는 오수에 공기(산소)를 공급함으로써 오수 정화에 관여하는 미생물의 활성을 향상시키기 위한 수단이다. The air dispersing means 50 is a means for improving the activity of microorganisms involved in sewage purification by supplying air (oxygen) to the
본 발명에 적용하는 산기수단(50)으로서는 통수층(20)과 토양층(30)에 공기 를 자연 또는 강제로 공급할 수 있는 구조라면 특히 제한되지 아니하며, 도1과 도5의 산기수단(50)은 하측의 통수층(20)을 가로지르도록 설치되어 있고, 유입관(51)을 통해 공급된 공기가 다수의 다공관(52)을 통과하면서 다공관(52)에 형성된 구멍들(53)을 통해 공기가 산기 되도록 한 예를 도시한 것이다. 유입관(51)과 다공관(52)은 예를 들어 플라스틱합성수지관을 사용할 수 있다. 이와 같은 구성의 산기수단(50)은 서로 다른 높이에 2개 이상 설치하는 것도 가능하다. The air dispersing means 50 to be applied to the present invention is not particularly limited as long as it is a structure capable of naturally or forcibly supplying air to the water-
도5는 실질적으로 그 구조가 유사한 오수 살수수단(40)과 산기수단(50)을 하나의 도면에 표시한 것이며, 유입관(41, 51)으로의 오수와 공기의 공급은 도시되지 않은 펌프나 송풍기 등을 통해 공급할 수 있다. Fig. 5 shows the sewage
바람직하게, 본 발명의 오수 정화장치(1)에는 통기수단(60)을 더 형성할 수 있다. 도1에 도시된 구체예에서 통기수단(60)은 통수층(20)과 토양층(30) 사이에 예를 들어 그릴로 형성한 일정폭의 통기로(61)를 형성하고, 통기로(61)에 외부로 연결되는 환기관(62)을 연결한 구성으로 되어 있으며, 일측 환기관(62)을 통해 공기가 유입되어 통기로(61)를 통해 타측 환기관(62)을 통해 공기가 배출됨으로서, 통기로(61)의 주변에 항상 신선한 공기가 공급되도록 한 것이다. 물론 통기수단(60)에는 송풍장치 등을 부설하여 강제적인 통기를 할 수도 있다. Preferably, the
본 발명자는 900mm×1,200mm×2,000mm의 정화조(10)의 바닥으로부터 600mm 높이까지 통수층(20)을 충전하고 그 위로 400mm×400mm×50mm의 토양블록(31)을 좌우 60mm간격과 상하 50mm의 간격을 두고 7단으로 적층하고 강제 송풍 방식의 산기수단(50)을 적용한 도1에 도시된 바와 같은 본 발명의 오수 정화장치를 사용하여 하수처리장 방류수를 재처리하여 오수정화 테스트를 실행하였으며, 그 결과는 아래의 표1과 같다.The present inventors fill the water-
본 발명에 따른 오수 정화장치(1)는 단독 또는 다른 장치들과 함께 시스템을 구축하여 오염된 하수나 하천수를 정화하는 것에 사용할 수 있다. 예를 들어 도6에 도시된 바와 같이, 본 발명의 오수 정화장치(1)만으로 정화가 충분하지 않은 상대적으로 오염도가 높은 오수에 대해서는, 오수 처리에 널리 적용되는 각종 전처리시설(5)을 통해 전처리과정을 거쳐 집수정(6)에 모인 오수를 최종적으로 본 발명의 오수 정화장치(1)를 통과시켜 처리할 수 있다. The
이상에서 설명한 본 발명에 따른 토양을 이용한 오수 정화장치에 의하면, 오수정화능력이 양호한 토양층을 토양의 낮은 투수계수의 단점을 보완하고 토양층을 적절히 활성화시켜줄 수 있는 통수층에 다층으로 적층한 구조를 적용함에 따라, 토양의 우수한 정화능력을 그대로 살리면서 투수성을 향상시켜 단위면적당 오수 정화처리량을 증대시킴으로써 경제적이면서도 고속처리가 가능한 토양을 이용한 오수 정화장치가 제공된다. According to the sewage purification apparatus using the soil according to the present invention described above, a structure in which the soil layer having good sewage purification ability is complemented with the disadvantages of the low permeability coefficient of the soil and applied in a multi-layered structure to the water passage layer capable of appropriately activating the soil layer is applied. As a result, the sewage purification apparatus using the soil which is economical and can be processed at high speed by improving the permeability by increasing the permeability while maintaining the excellent purification ability of the soil as it is.
이로써 본 발명의 오수 정화장치를 적용할 경우에 그동안 제한적으로만 이용되어 온 토양을 이용한 오수 정화를 고도처리수준(BOD 3㎎/ℓ 이하: 표1 참조)까지 활용할 수 있게 되며, 수질 2등급 정도로 물놀이가 가능한 하천을 유지할 수 있다. Thus, when applying the sewage purification apparatus of the present invention, it is possible to utilize the sewage purification using soil that has been used only for a limited time up to a high level of treatment (
또한, 토양층으로서 토양블록으로 적용하면, 토양블록에 사용하는 토양에 대한 특성(예, 입도 분포 및 함수율, 경도, 혼합성분)을 다양하게 조절하고 단수별 처리효율 등을 데이터화할 수 있기 때문에 필요한 정화용량에 맞게 오수 정화장치를 설계할 수 있어 과잉 설계로 인한 과잉투자를 예방할 수 있다. In addition, when applied to the soil block as a soil layer, it is possible to control various characteristics (e.g., particle size distribution and water content, hardness, mixed components) for the soil used for the soil block, and to process data according to the number of stages. The sewage treatment device can be designed according to the capacity to prevent the overinvestment caused by the overdesign.
아울러 토양을 여재로 사용하기 때문에 오수 정화장치의 사용연한을 반영구적으로 유지할 수 있으며, 오수 정화장치의 가동 중지나 폐쇄 후에는 장치 내의 토양이 영양분이 풍부하므로 작물 재배용으로 활용할 수도 있다. In addition, since the soil is used as a filter medium, the service life of the sewage treatment device can be maintained semi-permanently. After the shutdown or closing of the sewage treatment device, the soil in the device is rich in nutrients, so it can be used for crop cultivation.
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Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2019181465A (en) * | 2018-03-30 | 2019-10-24 | 孝洋 新井 | Sewage treatment apparatus |
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JPS63240991A (en) | 1986-01-20 | 1988-10-06 | Toshiyuki Wakatsuki | Filthy water purifying apparatus |
DE3716637A1 (en) * | 1987-05-18 | 1988-12-08 | Juergen Hochhuth | Trickling filter for purifying waste water |
AT391125B (en) | 1986-05-05 | 1990-08-27 | Stoiser & Wolschner | Arrangement for cleaning up polluted water |
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