KR101607860B1 - 농업용수용 철분 여과장치 - Google Patents

Abstract

본 발명은 농업용수에 함유된 철분(Fe)을 효과적으로 여과시킬 수 있을 뿐만 아니라 철분이 여과된 농업용수를 이용해 여재에 부착된 철 산화물를 분리시켜 외부로 배출할 수 있게 하는 농업용수용 철분 여과장치에 관한 것으로, 농업용수를 취수할 수 있도록 취수펌프가 설치되고 일단은 농업용수의 수원에 침수되며 타단은 양측으로 분기되는 취수관, 및 취수관에 설치되며 취수관을 흐르는 농업용수에 에어를 공급하여 농업용수에 함유된 철분을 산화시키는 에어공급장치를 가지는 취수부; 취수관의 양측으로 분기된 타단에 각각 연결되어 철분이 함유된 농업용수를 공급받아 철분성분을 1차로 제거하는 제 1, 및 제 2 여과탱크; 제 1 및/또는 제 2 여과탱크를 거친 농업용수를 공급받아 2차로 철분성분을 제거하는 제 3 여과탱크; 제 1 및/또는 제 2 여과탱크를 거쳐 1차로 철분성분이 제거된 농업용수를 상기 제 3 여과탱크로 공급하는 공급관; 및 제 3 여과탱크를 거쳐 2차로 철분성분이 제거된 농업용수를 외부로 배출하는 배출관;을 포함한다.

Description

농업용수용 철분 여과장치{IRON FILTRATION SYSTEM FOR AGRICULTURAL WATER}

본 발명은 농업용수용 철분 여과장치에 관한 것으로, 보다 상세하게는 농업용수에 함유된 철분(Fe)을 효과적으로 여과시킬 수 있게 하는 농업용수 철분 여과장치에 관한 것이다.

최근 농촌지역에서는 급격한 도시화에 따른 생활하수 배출의 증가와 화학비료 및 농약의 과다한 사용으로 인해 지하수가 심각하게 오염되면서 양질의 농업용수를 충분히 확보하기가 어려운 실정이다.

한편, 농업용수에 함유된 무기물 중 철분(Fe)은 대기(大氣)와의 접촉에 의해 적갈색의 산화물을 생성하는데, 이렇게 생성된 철 산화물은 농작물의 성장을 방해하고 농업용수 이송배관 등에 침적되어 농업용수의 흐름을 방해한다.

이러한 문제점을 해결하고자 다양한 방법들이 모색되어 왔으며, 그 대표적인 예로는 '대한민국등록특허 제 1010279 호', 및 '대한민국등록실용신안 제 0287502 호'를 들 수 있다.

'대한민국등록특허 제 1010279 호'에는 오존을 통해 활성화된 농업용수를 산화촉매반응과 이온교환반응을 통해 중금속과 염류성분을 여과시킨 후 살균 처리하는 농업용수 정화장치가 개시되어 있으며, '대한민국등록실용신안 제 0287502 호'에는 농업용수에 함유된 철분을 산화시킨 농업용수를 자갈층 및 망간사층을 통과시켜 철 산화물을 여과하는 농가 보급형 철분여과장치가 개시되어 있다.

그런데, 전술한 등록특허 및 등록실용신안에서는 철 산화물이 여과되는 여재를 세척하기 위해 장치를 분해하여야 하는 문제점이 있었다.

또한 전술한 등록특허 및 등록실용신안은 여재를 세척하기 위해 별도로 깨끗한 세척수를 준비하여야 하는 번거로움이 있었을 뿐만 아니라 세척수가 저장되는 별도의 세척수 저장탱크 및 세척수를 공급하기 위한 별도의 세척수 공급펌프를 구비하여야 하는 또 다른 문제점이 있었다.

관련 선행기술로는 대한민국등록특허 제 1010279 호(등록일자: 2011년 01월 17일, 명칭: 농업용수 정화장치), 및 대한민국등록실용신안 제 0287502 호(등록일자: 2002년 08월 19일, 명칭: 농가 보급용 철분여과장치)가 있다.

본 발명은 농업용수에 함유된 철분(Fe)을 효과적으로 여과시킬 수 있을 뿐만 아니라 철분이 여과된 농업용수를 이용해 여재에 부착된 철 산화물을 분리시켜 외부로 배출할 수 있게 하는 농업용수용 철분 여과장치를 제공하기 위한 것이다.

본 발명이 이루고자 하는 기술적 과제들은 이상에서 언급한 기술적 과제들로 제한되지 않는다.

상기 과제를 달성하기 위한 본 발명에 따른 농업용수용 철분 여과장치는, 농업용수를 취수할 수 있도록 취수펌프가 설치되고 일단은 농업용수의 수원에 침수되며 타단은 양측으로 분기되는 취수관, 및 취수관에 설치되며 취수관을 흐르는 농업용수에 에어를 공급하여 농업용수에 함유된 철분을 산화시키는 에어공급장치를 가지는 취수부; 취수관의 양측으로 분기된 타단에 각각 연결되어 철분이 함유된 농업용수를 공급받아 철분성분을 1차로 제거하는 제 1, 및 제 2 여과탱크; 제 1 및/또는 제 2 여과탱크를 거친 농업용수를 공급받아 2차로 철분성분을 제거하는 제 3 여과탱크; 제 1 및/또는 제 2 여과탱크를 거쳐 1차로 철분성분이 제거된 농업용수를 상기 제 3 여과탱크로 공급하는 공급관; 및 제 3 여과탱크를 거쳐 2차로 철분성분이 제거된 농업용수를 외부로 배출하는 배출관;을 포함할 수 있다.

구체적으로 제 1, 제 2, 제 3 여과탱크는 상부가 덮개에 의해 개폐되는 수직한 원통형상으로 제공되고, 내부는 수평한 베이스플레이트에 의해 상하로 분할되어 베이스플레이트의 상부면 상으로는 농업용수에 함유된 철산화물을 여과하는 여재가 적층되며, 베이스플레이트에는 여재에 의해 철분성분이 제거된 농업용수를 베이스플레이트의 하부 측으로 안내하는 다수의 배수공이 형성되고, 배수공에는 스트레이너가 장착되며, 제 1, 제 2 여과탱크에 내장된 여재의 상부 측으로는 철산화물이 함유된 농업용수가 공급되는 유입관이 제 1, 제 2 여과탱크의 내부에서 제 1, 제 2 여과탱크를 관통하여 취수관의 분기된 타단과 연결되고, 제 3 여과탱크에 내장된 여재의 상부 측으로는 1차로 철분성분이 제거된 농업용수가 공급되는 유입관이 제 3 여과탱크의 내부에서 제 3 여과탱크를 통하여 공급관과 연결될 수 있다.

구체적으로 제 1, 제 2, 제 3 여과탱크는 내부에 내장된 여재에 걸러진 철산화물을 분리시키는 여재 세척부;를 더 포함하며, 여재 세척부는, 제 1, 제 2, 제 3 여과탱크의 베이스플레이트 상부면에서 제 1, 제 2, 제 3 여과탱크의 상부 측으로 수직하게 연장되고 외주면에는 여재와 마주하는 다수의 제 1 분사공들이 내주면 측으로 관통되게 형성되는 지지관; 및 지지관 내부에 배치되면서 지지관 내부로 유입되는 세척수에 의해 지지관을 따라 승강되도록 "∩"자 단면 형상을 가지며 외주면에는 내부로 유입된 세척수를 제 1 분사공을 통해 여재에 분사되게 하는 다수의 제 2 분사공이 형성되는 분사관;을 포함할 수 있다.

더 구체적으로 지지관은 베이스플레이트의 하부로 공급되는 세척수가 지지관의 내부로 유입되도록 세척수 공급공이 형성되고 지지관의 상부에는 지지관의 상부를 통해 제 1, 제 2, 제 3 여과탱크로 공급되는 농업용수가 유입되지 않으면서 여재 세척 시 분사관이 용이하게 승강되도록 지지관 내부에 채워진 공기 또는 농업용수를 배출할 수 있게 하는 체크밸브가 장착되며, 세척수 공급공에는 분사관이 지지관의 하부로 이탈되지 않도록 걸림돌기가 형성될 수 있다.

더 구체적으로 제 1 여과탱크의 여재의 세척은 제 2 여과탱크를 거쳐 철분성분이 제거된 농업용수가 사용되고, 제 2 여과탱크의 여재의 세척은 제 1 여과탱크를 거쳐 철분성분이 제거된 농업용수가 사용되며, 제 3 여과탱크의 여재 세척은 제 1 및/또는 제 2 여과탱크를 거쳐 철분성분이 제거된 농업용수가 사용될 수 있다.

구체적으로 제 1 여과탱크의 유입관은 제 1 삼방향밸브에 의해 취수관의 분기된 어느 하나의 타단과 연결되며, 제 2 여과탱크의 유입관은 제 2 삼방향밸브에 의해 취수관의 분기된 또 다른 타단과 연결되고, 제 3 여광탱크의 유입관은 제 3 삼방향밸브에 의해 공급관과 연결되며, 공급관에는 이??향밸브가 장착되고, 공급관에서 분기되는 분기관과 배출관은 제 4 삼방향밸브에 의해 상기 분기관과 연결되며, 분기관은 이방향밸브와 제 3 삼방향밸브 사이의 공급관에서 분기될 수 있다.

그리고 제 1 삼방향밸브는 취수관으로부터 공급되는 농업용수를 제 1 여과탱크의 유입관으로 안내하거나, 또는 제 1 여과탱크의 여재를 세척한 세척수를 제 1 여과탱크의 외부로 배출시키며, 제 2 삼방향밸브는 취수관으로부터 공급되는 농업용수를 제 2 여과탱크의 유입관으로 안내하거나, 또는 제 2 여과탱크의 여재를 세척한 세척수를 제 2 여과탱크의 외부로 배출시키고, 이방향밸브는 제 1 및/또는 제 2 여과탱크를 거쳐 철분성분이 제거된 농업용수를 제 3 여과탱크 측으로 공급되게 하거나 또는 제 1 또는 제 2 여과탱크 세척 시 제 1 또는 제 2 여과탱크를 거친 농업용수를 제 3 여과탱크 측으로 공급되지 않게 하면서 제 1 또는 제 2 여과탱크를 거친 농업용수를 세척수로 제 1 또는 제 2 여과탱크로 공급되게 하며, 제 4 삼방향밸브는 제 1 또는 제 2 여과탱크를 거친 농업용수를 세척수로 배출관으로 안내하거나, 또는 제 3 여과탱크를 거친 농업용수를 외부로 배출시킬 수 있게 한다.

이상에서 설명한 바와 같이 본 발명에 따른 농업용수용 철분 여과장치는 농업용수를 취수하면서 농업용수에 에어(air)를 공급해 농업용수에 함유된 철분을 산화시키는 취수부와, 취수부로부터 철분이 함유된 농업용수를 공급받아 철분성분을 1차로 여과하는 제 1, 제 2 여과탱크와, 제 1, 제 2 여과탱크를 거친 농업용수를 공급받아 2차로 철분성분을 여과하여 배출하는 제 3 여과탱크를 포함함으로써, 농업용수에 함유된 철분성분을 보다 효과적으로 제거할 수 있게 하는 이점이 있다.

또한, 본 발명에 따른 농업용수용 철분 여과장치는 여과탱크에 각각 여재 세척부를 구비하고, 여과탱크 내부의 여재 세척 시 이웃한 여과탱크를 거쳐 철분이 제거된 농업용수를 세척수로 공급함으로써, 종래와 같이 여재 세척을 위한 세척수가 저장되는 세척수 저장탱크 및 세척수를 공급하기 위한 공급펌프를 구비하기 않아도 되기 때문에 철분 여과장치의 설치비용 및 운영비를 절감할 수 있게 하는 이점이 있다.

도 1은 본 발명에 따른 농업용수용 철분 여과장치를 개략적으로 나타낸 도면이고,
도 2는 도 1에 도시된 여과탱크를 확대하여 나타낸 도면이며,
도 3은 도 1에 도시된 여과장치를 이용한 농업용수의 여과 상태를 나타낸 도면이고,
도 4 및 도 5는 도 1에 도시된 제 1 여과탱크 및 제 2 여과탱크의 여재 세척 상태를 나타낸 도면, 그리고
도 6는 도 1에 도시된 제 3 여과탱크의 여재 세척 상태를 나타낸 도면이다.

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예를 상세하게 설명한다. 도면들 중 동일한 구성요소들은 가능한 어느 곳에서든지 동일한 부호로 표시한다. 또한 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있는 공지 기능 및 구성에 대한 상세한 설명은 생략한다.

도 1은 본 발명에 따른 농업용수용 철분 여과장치를 개략적으로 나타낸 도면으로서, 본 발명에 따른 농업용수용 철분 여과장치(100)는 철분(Fe)이 함유된 농업용수를 취수하는 취수부(110)와, 취수부(110)로부터 철분(Fe)이 함유된 농업용수를 공급받아 철분성분을 1차로 여과하는 제 1, 제 2 여과탱크(120a, 120b)와, 제 1, 제 2 여과탱크(120a, 120b)를 거친 농업용수를 공급받아 2차로 철분성분을 여과하여 배출하는 제 3 여과탱크(120c)를 포함한다.

여기서 농업용수의 수원(水源)으로는 하천, 또는 저수지, 또는 지하수, 또는 샘 중 어느 하나임을 누구나 알 수 있을 것이다.

먼저, 취수부(110)는 농업용수를 취수할 수 있도록 일단이 농업용수의 수원(水源)에 침수되고 타단이 후술하는 제 1, 및 제 2 여과탱크(120a, 120b) 측으로 분기되는 취수관(112), 및 농업용수를 취수할 수 있도록 취수관(112)에 설치되는 취수펌프(114)를 포함한다.

취수펌프(114)는 취수관(112)의 일단과 함께 농업용수의 수원에 침수되는 통상의 수중펌프(underwater pump), 또는 농업용수의 수원에 인접한 지면에 설치되는 육상펌프 중 어느 하나 일 수 있다.

한편, 취수부(110)는 취수관(112)에 설치되는 에어공급장치(116)를 더 포함한다. 에어공급장치(116)는 농업용수에 함유된 철분을 산화시킬 수 있도록 취수관(112) 내부에 에어(air)를 공급한다. 이렇게 공급되는 에어(air)는 농업용수에 함유된 철분의 산화를 촉진시킨다.

즉, 에어공급장치(116)에 의해 공급되는 에어(air)는 취수관(112)을 따라 흐르는 농업용수에 함유된 철분성분과 접촉해 육안으로 식별이 가능한 붉은색의 철산화물이 생성되게 한다. 본 발명에서는 에어공급장치(116)의 구성을 한정하지는 않으나, 에어공급장치(116)는 통상의 에어 컴프레서(air compressor) 일 수 있다.

이렇게 취수부(110)의 취수관(112)을 통해 취수된 농업용수는 제 1, 제 2 여과탱크(120a, 120b) 측으로 공급되고, 제 1, 제 2 여과탱크(120a, 120b)를 거쳐 1차로 철분성분이 제거된 농업용수는 제 3 여과탱크(120c) 측으로 공급된다.

제 1, 제 2 여과탱크(120a, 120b), 그리고 제 3 여과탱크(120c)는 도시된 바와 같이 동일한 형상 및 동일한 구성으로 제공된다.

제 1, 제 2, 제 3 여과탱크(120a, 120b, 120c)는 상부가 덮개(124a, 124b, 124c)에 의해 개폐되는 수직한 원통형상으로 제공된다. 그리고 제 1, 제 2, 제 3 여과탱크(120a, 120b, 120c)의 내부는 수평한 베이스플레이트(126a, 126b, 126c)에 의해 상하로 분할된다. 이때 베이스플레이트(126a, 126b, 126c)의 상부면 상으로는 농업용수에 함유된 철산화물을 여과하는 여재(128a, 128b, 128b)가 적층되게 내장된다. 그리고 베이스플레이트(126a, 126b, 126c)에는 여재(128a, 128b, 128c)에 의해 철분성분이 제거된 농업용수를 베이스플레이트(126a, 126b, 126c)의 하부 측으로 안내하는 다수의 배수공(130a, 130b, 130c)이 형성된다. 이때 각각의 배수공(130a, 130b, 130c)에는 통상의 스트레이너(132a, 132b, 132c; strainer)가 장착된다.

한편, 베이스플레이트(126a, 126b, 126c)의 상부면 상으로 적층되도록 내장된 여재(128a, 128b, 128c)의 상부 측으로는 철산화물이 함유된 농업용수가 유입된다. 이를 위해 여재(128a, 128b, 128c)의 상부 측에는 유입관(134a, 134b, 134c)이 배치된다. 유입관(134a, 134b, 134c)은 제 1, 제 2, 제 3 여과탱크(120a, 120b, 120c)의 내부에서부터 제 1, 제 2, 제 3 여과탱크(120a, 120b, 120c)를 관통하여 취수관(112)의 분기된 타단과 연결된다. 다시 말해 제 1 여과탱크(120a)의 외부로 연장된 유입관(134a)은 제 1 삼방향밸브(MOV1)에 의해 취수관(112)의 분기된 타단과 연결되고, 제 2 여과탱크(120b)의 외부로 연장된 유입관(134b)은 제 2 삼방향밸브(MOV2)에 의해 취수관(112)의 또 다른 분기된 타단과 연결된다. 그리고 제 3 여과탱크(120c)의 외부로 연장된 유입관(134c)은 제 3 삼방향밸브(MOV3)에 의해 후술하는 공급관(140, 다시 말해 제 1, 제 2 여과탱크(120a, 120b)를 거쳐 철분성분이 1차로 제거된 농업용수를 제 3 여과탱크(120c) 측으로 공급하는 공급관(140)과 연결된다.

즉, 제 1, 제 2, 삼방향밸브(MOV1, MOV2)의 유입구는 각각 취수관(112)의 분기된 어느 하나의 타단 및 또 다른 타단과 연결되고 제 3 삼방향밸브(MOV3)의 유입구는 공급관(140)과 연결되며, 제 1, 제 2, 제 3 삼방향밸브(MOV1, MOV2, MOV3)에 형성되는 어느 하나의 유출구는 각각 제 1 여과탱크(120a)의 유입관(134a), 제 2 여과탱크(120b)의 유입관(134b), 및 제 3 여과탱크(120c)의 유입관(134c)과 연결된다. 그리고 제 1, 제 2, 제 3 삼방향밸브(MOV1, MOV2, MOV3)에 형성되는 또 다른 유출구로는 제 1, 제 2, 제 3 여과탱크(120a, 120b, 120c)에 적층되게 내장된 여재(128a, 128b, 128c)를 세척한 세척수가 배출된다.

그리고 제 1, 및 제 2 여과탱크(120a, 120b)의 하부에는 철분성분이 1차로 제거된 농업용수를 배출하는 배출구(138a, 138b)가 형성되며, 제 3 여과탱크(120c)의 하부에는 철분성분이 2차로 제거된 농업용수를 배출하는 배출구(138c)가 형성된다. 이때 제 1 여과탱크(120a)의 배출구(138a)와 제 2 여과탱크(120b)의 배출구(138b)는 제 1, 및 제 2 여과탱크(120a, 120b)를 거친 농업용수를 제 3 여과탱크(120c) 측으로 공급하는 공급관(140)에 의해 서로 연결되며, 제 3 여과탱크(120c)의 배출구(138b)에는 철분성분이 2차로 제거된 농업용수를 외부에 배치되는 농업용수 저장탱크(도시되지 않음) 또는 농경지로 배출하는 배출관(142)이 연결된다.

한편, 제 3 여과탱크(120c) 측으로 연장된 공급관(140)의 연장단에 인접하게는 공급관(140)을 따라 흐르는 농업용수의 흐름을 제어하는 이방향밸브(MOV4)가 장착된다. 즉, 제 1, 및 제 2 여과탱크(120a, 120b)를 거쳐 철분성분이 제거된 농업용수를 제 3 여과탱크(120c) 측으로 공급할 때 이방향밸브(MOV4)는 공급관(140)을 개방시키며, 제 1, 및 제 2 여과탱크(120a, 120b) 세척 시에는 철분성분이 제거된 농업용수가 제 3 여과탱크(120c) 측으로 공급되지 못하게 공급관(140)을 차단한다.

또한 제 3 여과탱크(120c)의 배출구(138c)에 연결된 배출관(142)은 제 4 삼방향밸브(MOV5)에 의해 이방향밸브(MOV4)를 지나 공급관(140)에서 분기되는 분기관(144)과 연결된다. 즉 제 4 삼방향밸브(MOV5)의 유입구는 배출관(142)과 연결되고 제 4 삼방향밸브(MOV5)에 형성되는 어느 하나의 유출구는 분기관(144)과 연결되며, 그리고 제 4 삼방향밸브(MOV5)에 형성되는 또 다른 유출구로는 제 3 여과탱크(120c)를 거쳐 철분성분이 2차로 제거된 농업용수가 배출된다.

한편, 제 1, 제 2, 제 3 여과탱크(120a, 120b, 120c)는 내부에 적층되도록 내장된 여재(128a, 128b, 128c)에 걸러진 철산화물을 분리시켜 제 1, 제 2, 제 3 여과탱크(120a, 120b, 120c) 외부로 배출시키는 여재 세척부(146a, 146b, 146c)를 더 포함한다.

여재 세척부(146a, 146b, 146c)는 지지관(148a, 148b, 148c) 및 분사관(154a, 154b, 154c)을 포함한다.

지지관(148a, 148b, 148c)은 도시된 바와 같이 베이스플레이트(126a, 126b, 126c)의 상부면 중심부에서 제 1, 제 2, 제 3 여과탱크(120a, 120b, 120c)의 상부 측으로 수직하게 연장된다. 이렇게 제 1, 제 2, 제 3 여과탱크(120a, 120b, 120c)의 내부에 형성된 지지관(148a, 148b, 148c)에는 베이스플레이트(126a, 126b, 126c)의 하부로 공급되는 세척수가 유입된다. 이를 위해서 베이스플레이트(126a, 126b, 126c)의 중심부에는 지지관(148a, 148b, 148c)의 하부와 연결되는 세척수 공급공(150a, 150b, 150c)이 형성되고, 지지관(148a, 148b, 148c)의 상부에는 지지관(148a, 148b, 148c)의 상부를 통해 제 1, 제 2, 제 3 여과탱크(120a, 120b, 120c)로 공급되는 농업용수가 유입되지 않으면서 제 1, 제 2, 제 3 여과탱크(120a, 120b, 120c) 세척 시 지지관(148a, 148b, 148c) 내부에 채워진 공기 또는 농업용수를 배출할 수 있게 하는 체크밸브(152a, 152b, 153c)가 장착된다. 그리고 지지관(148a, 148b, 148c)의 외주면 상에는 여재(128a, 128b, 128c)와 마주하는 다수의 제 1 분사공(154a, 154b, 154c)들이 지지관(148a, 148b, 148c)의 내주면 측을 관통되게 형성되는 제 1 분사공(154a, 154b, 154c)들은 지지관(148a, 148b, 148c)의 외주면을 따라 형성됨과 아울러 지지관(148a, 148b, 148c)의 길이방향을 따라 형성된다. 바람직하게는 제 1 분사공(154a, 154b, 154c)들은 지지관(148a, 148b, 148c)의 길이방향을 따라 연장된 장공의 형태로 제공될 수 있다.

한편, 분사관(156a, 156b, 156c)은 지지관(148a, 148b, 148c) 내부에 배치되면서 세척수 공급공(150a, 150b, 150c) 통해 지지관(148a, 148b, 148c) 내부로 유입되는 세척수에 의해 지지관(148a, 148b, 148c)을 따라 승강가능하게 배치된다. 이를 위해서 분사관(156a, 156b, 156c)은 대략 "∩"자 단면 형상을 가지며, 분사관(156a, 156b, 156c)의 외주면 상에는 분사관(156a, 156b, 156c) 내부로 유입된 세척수를 제 1 분사공(154a, 154b, 154c)을 통해 분출되게 하는 다수의 제 2 분사공(158a, 158b, 158c)이 형성된다. 이때 제 2 분사공(158a, 158b, 158c)들은 분사관(156a, 156b, 156c)의 하부 및 상부에 인접한 외주면 상에서 분사관(156a, 156b, 156c)의 외주면을 따라 형성된다.

그리고 베이스플레이트(126a, 126b, 126c)와 이어지는 지지관(148a, 148b, 148c)의 하부에 형성된 세척수 공급공(150a, 150b, 150c)에는 분사관(156a, 156b, 156c)이 지지관(148a, 148b, 148c)의 하부로 이탈되지 않도록 걸림돌기(160a, 160b, 160c)가 형성된다.

즉, 제 1, 제 2, 제 3 여과탱크(120a, 120b, 120c) 세척 시 지지관(148a, 148b, 148c) 내부로 유입되는 세척수에 의해 분사관(156a, 156b, 156c)이 승강하는데, 이때 어느 하나의 제 2 분사공(158a, 158b, 158c)과 어느 하나의 제 1 분사공(154a, 154b, 154c)이 일치되면 분사관(156a, 156b, 156c) 내부의 세척수는 제 2 분사공(158a, 158b, 158c) 및 제 1 분사공(154a, 154b, 154c)을 통해 여재(128a, 128b, 128c)에 분사된다. 이렇게 분사된 세척수는 여재(128a, 128b, 128c)에서 철산화물을 분리시키고, 분리된 철산화물은 제 1, 제 2, 제 3 여과탱크(120a, 120b, 120c)에 채워지는 세척수에 의해 제 1, 제 2, 제 3 여과탱크(120a, 120b, 120c)의 상부 측으로 안내된 후, 유입관(134a, 134b, 134c)을 통해 제 1, 제 2, 제 3 여과탱크(120a, 120b, 120c)의 외부로 배출된다.

다음에는 전술한 바와 같이 형성된 농업용수용 철분 여과장치(100)의 사용 상태를 설명한다.

도 3는 도 1에 도시된 여과장치를 이용한 농업용수의 여과 상태를 나타낸 도면으로서, 본 발명에 따른 여과장치(100)를 이용해 농업용수의 함유된 철분성분을 제거하기 위해서는, 도 3에 도시된 바와 같이 제 1, 제 2, 제 3 여과탱크(120a, 120b, 120c) 내부로 농업용수가 유입되도록 제 1, 제 2, 제 3 삼방향밸브(MOV1, MOV2, MOV3)를 유로를 전환시킨다. 그리고 제 1, 제 2 여과탱크(120a, 120b)를 거친 농업용수가 제 3 여과탱크(120c) 측으로 흐르도록 이방향밸브(MOV4)를 개방시키고, 제 3 여과탱크(120c)를 거친 농업용수가 외부, 즉 농업용수 저장탱크(도시되지 않음) 또는 농경지로 배출되도록 제 4 삼방향밸브(MOV5)의 유로를 전환시킨다.

이러한 상태 하에서 취수부(110)의 취수펌프(114)를 작동시키면, 철분이 함유된 농업용수는 취수관(112)을 통해 취수되는데, 취수관(112)을 통해 제 1, 제 2 여과탱크(120a, 120b) 측으로 안내되는 농업용수에 함유된 철분(Fe)성분은 에어공급장치(116)를 통해 공급되는 에어(air)에 의해 산화된다. 철산화물이 생성된 농업용수는 제 1, 제 2 삼방향밸브(MOV1, MOV2)를 거쳐 유입관(134a, 134b)을 통해 제 1, 제 2 여과탱크(120a, 120b)로 안내된다.

한편, 제 1, 제 2 여과탱크(120a, 120b) 측으로 안내된 철산화물이 생성된 농업용수는 여재(128a, 128b)의 상부 측에서 여재(128a, 128b) 하부 측으로 통과하게 되는데, 이때 철화산물을 여재(128a, 128b)에 의해 걸러지고 철화산물이 제거된 농업용수는 베이스플레이트(126a, 126b)에 장착된 스트레이너(132a, 132b)를 통해 제 1, 제 2 여과탱크(120a, 120b)의 배출구(138a, 138b)로 안내된 후 공급관(140)을 통해 제 3 여과탱크(120c) 측으로 공급된다.

그리고 공급관(140)을 통해 제 3 여과탱크(120c) 측으로 공급되는 농업용수, 즉 제 1, 제 2 여과탱크(120a, 120b)를 거쳐 철분성분이 1차로 여과된 농업용수는 제 3 삼방향밸브(MOV3)를 거쳐 유입관(134c)을 통해 제 3 여과탱크(120c) 측으로 안내되어 여재(128c)를 통과한 후, 제 3 여과탱크(120c)의 배출구(138c), 배출관(142)을 거쳐 제 4 삼방향밸브(MOV5)를 통해 농업용수 저장탱크(도시되지 않음) 또는 농경지로 배출된다.

여기서 제 3 여과탱크(120c) 측으로 공급된 농업용수의 여과 과정은 제 1, 제 2 여과탱크(120a, 120b)와 동일하므로 상세한 설명은 생략한다.

그리고 상기에는 제 1, 제 2 여과탱크(120a, 120b)가 동시에 취수관(112)으로부터 농업용수를 공급받아 농업용수를 여과하는 과정을 설명하였지만, 제 1, 제 2 여과탱크(120a, 120b)는 교번으로 농업용수를 여과할 수 있음을 누구나 알 수 있을 것이다. 즉 제 1 여과탱크(120a) 유지보수 시 제 1 여과탱크(120a) 측으로 농업용수가 공급되지 않게 제 1 삼방향밸브(MOV1)의 유로를 전환하여 제 2 여과탱크(120b) 측으로만 농업용수가 공급되게 할 수 있으면, 이와 반대로 제 1 여과탱크(120a) 측으로만 농업용수가 공급되게 할 수 있다.

도 4 및 도 5는 도 1에 도시된 제 1 여과탱크 및 제 2 여과탱크의 여재 세척 상태를 나타낸 도면으로서, 도 4에 도시된 바와 같이 제 1 여과탱크(120a) 내부의 여재(128a)를 세척하는 세척수로는 제 2 여과탱크(120b)를 거쳐 철분성분이 1차로 제거된 농업용수가 사용된다.

제 1 여과탱크(120a) 내부의 여재(128a)를 세척하기 위해서는, 도 3에 도시된 바와 같이 제 2 여과탱크(120b) 내부로 농업용수가 유입되도록 제 2 삼방향밸브(MOV2)의 유로를 전환시키고 제 2 여과탱크(120b)를 거친 농업용수가 제 3 여과탱크(120c) 측으로 공급되지 않도록 이방향밸브(MOV4)를 작동시켜 공급관(140)을 차단시킨다. 그리고 제 1 여과탱크(120a)의 여재(128a)를 세척한 세척수가 제 1 여과탱크(120a)의 유입관(134a)을 통해 취수관(112) 측으로 공급되지 않고 제 1 여과탱크(120a)의 외부로 배출되도록 제 1 삼방향밸브(MOV1)의 유로를 전환시킨다.

이러한 상태 하에서 취수부(110)의 취수펌프(114)를 작동시키면, 농업용수는 제 2 삼방향밸브(MOV2)를 거쳐 유입관(134b)을 통해 제 2 여과탱크(120b)로 안내되고, 제 2 여과탱크(120b)로 안내된 농업용수는 여재(128b)를 통과한 후 배출구(138b)를 거쳐 공급관(140)으로 안내되는데, 이때 제 2 여과탱크(120b)를 거쳐 공급관(140)으로 안내된 농업용수는 이방향밸브(MOV4)가 공급관(140)을 차단하고 있기 때문에 제 3 여과탱크(120c) 측으로 공급되지 못하고 제 1 여과탱크(120a)의 배출구(138a) 측으로 유입된다.

그리고 제 1 여과탱크(120a)의 배출구(138a) 측으로 유입된 농업용수, 즉 세척수는 제 1 여과탱크(120a)의 여재 세척부(146a)의 지지관(148a) 내부로 유입된 후 분사관(154a) 내부로 유입되는데, 이렇게 분사관(154a) 내부로 세척수가 유입됨에 따라 분사관(154a)은 지지관(148a)의 상부 측으로 상승하게 된다. 이때 상승하는 분사관(154a)의 제 2 분사공(158a)이 지지관(148a)에 형성된 제 1 분사공(154a)과 일치되면 분사관(156a) 내부의 세척수는 제 2 분사공(158a) 및 제 1 분사공(154a)을 통해 여재(128a)에 분사되고, 분사된 세척수는 여재(128a)에서 철산화물을 분리시킨다. 그리고 분리된 철산화물은 제 1 여과탱크(120a)에 채워지는 세척수에 의해 제 1 여과탱크(120a)의 상부 측으로 안내된 후, 유입관(134a) 및 제 1 삼방향밸브(MOV1)를 거처 제 1 여과탱크(120a)의 외부로 배출된다.

한편, 도 5에 도시된 바와 같이 제 2 여과탱크(120b) 내부의 여재(128b)를 세척하는 세척수로는 제 1 여과탱크(120a)를 거쳐 철분성분이 1차로 제거된 농업용수가 사용된다.

제 2 여과탱크(120b) 내부의 여재(128b)를 세척하기 위해서는, 도 4에 도시된 바와 같이 제 1 여과탱크(120a) 내부로 농업용수가 유입되도록 제 1 삼방향밸브(MOV1)의 유로를 전환시키고 제 1 여과탱크(120a)를 거친 농업용수가 제 3 여과탱크(120c) 측으로 공급되지 않도록 이방향밸브(MOV4)를 작동시켜 공급관(140)을 차단시킨다. 그리고 제 1 여과탱크(120b)의 여재(128b)를 세척한 세척수가 제 2 여과탱크(120b)의 유입관(134b)을 통해 취수관(112) 측으로 공급되지 않고 제 2 여과탱크(120b)의 외부로 배출되도록 제 2 삼방향밸브(MOV2)의 유로를 전환시킨다.

이러한 상태 하에서 취수부(110)의 취수펌프(114)를 작동시키면, 농업용수는 제 1 삼방향밸브(MOV1)를 거쳐 유입관(134a)을 통해 제 1 여과탱크(120a)로 안내되고, 제 1 여과탱크(120a)로 안내된 농업용수는 여재(128a)를 통과한 후 배출구(138a)를 거쳐 공급관(140)으로 안내되는데, 이때 제 1 여과탱크(120a)를 거쳐 공급관(140)으로 안내된 농업용수는 이방향밸브(MOV4)가 공급관(140)을 차단하고 있기 때문에 제 3 여과탱크(120c) 측으로 공급되지 못하고 제 2 여과탱크(120b)의 배출구(138b) 측으로 유입된다.

그리고 제 2 여과탱크(120b)의 배출구(138b) 측으로 유입된 농업용수, 즉 세척수는 제 2 여과탱크(120b)의 여재 세척부(146b)의 지지관(148b) 내부로 유입된 후 분사관(154b) 내부로 유입되는데, 이렇게 분사관(154b) 내부로 세척수가 유입됨에 따라 분사관(154b)은 지지관(148b)의 상부 측으로 상승하게 된다. 이때 상승하는 분사관(154b)의 제 2 분사공(158b)이 지지관(148b)에 형성된 제 1 분사공(154b)과 일치되면 분사관(156b) 내부의 세척수는 제 2 분사공(158b) 및 제 1 분사공(154b)을 통해 여재(128b)에 분사되고, 분사된 세척수는 여재(128b)에서 철산화물을 분리시킨다. 그리고 분리된 철산화물은 제 2 여과탱크(120b)에 채워지는 세척수에 의해 제 2 여과탱크(120b)의 상부 측으로 안내된 후, 유입관(134b) 및 제 2 삼방향밸브(MOV2)를 거처 제 2 여과탱크(120b)의 외부로 배출된다.

도 6은 도 1에 도시된 제 3 여과탱크의 여재 세척 상태를 나타낸 도면으로서, 도 6에 도시된 바와 같이 제 3 여과탱크(120c) 내부의 여재(128c)를 세척하는 세척수로는 제 1 여과탱크(120a), 또는 제 2 여과탱크(120b)를 거쳐 철분성분이 1차로 제거된 농업용수, 또는 제 1 여과탱크(120a) 및 제 2 여과탱크(120b)를 동시에 거친 농업용수가 사용된다. 하기에는 제 1 여과탱크(120a)를 거친 농업용수를 이용한 제 3 여과탱크(120c)의 세척과정을 설명한다.

제 3 여과탱크(120c) 내부의 여재(128c)를 세척하기 위해서는, 도 5에 도시된 바와 같이 제 1 여과탱크(120a) 내부로 농업용수가 유입되도록 제 1 삼방향밸브(MOV1)의 유로를 전환시키고 제 1 여과탱크(120a)를 거친 농업용수가 제 3 여과탱크(120c) 측으로 공급될 수 있도록 이방향밸브(MOV4)를 작동시켜 공급관(140)을 개방시킨다. 그리고 공급관(140)을 통해 제 1 여과탱크(120a)를 거친 농업용수가 분기관(144) 및 배출관(142)을 측으로 공급되도록 제 4 삼방향밸브(MOV5)의 유로를 전환시킨 상태 하에서 제 3 여과탱크(120c)의 여재(128c)를 세척한 세척수가 제 3 여과탱크(120c)의 유입관(134c)을 통해 공급관(140) 측으로 공급되지 않고 제 3 여과탱크(120c)의 외부로 배출되도록 제 3 삼방향밸브(MOV3)의 유로를 전환시킨다.

이러한 상태 하에서 취수부(110)의 취수펌프(114)를 작동시키면, 농업용수는 제 1 삼방향밸브(MOV1)를 거쳐 유입관(134a)을 통해 제 1 여과탱크(120a)로 안내되고, 제 1 여과탱크(120a)로 안내된 농업용수는 여재(128a)를 통과한 후 배출구(138a)를 거쳐 공급관(140)으로 안내되는데, 이때 제 1 여과탱크(120a)를 거쳐 공급관(140)으로 안내된 농업용수는 제 3 삼방향밸브(MOV3)가 제 3 여과탱크(120c)의 유입관(134c) 측으로의 공급을 차단하고 있기 때문에 분기관(144), 제 4 삼방향밸브(MOV5), 배출관(142)을 거쳐 제 3 여과탱크(120c)의 배출구(138c) 측으로 유입된다.

그리고 제 3 여과탱크(120c)의 배출구(138c) 측으로 유입된 농업용수, 즉 세척수는 제 3 여과탱크(120c)의 여재 세척부(146c)의 지지관(148c) 내부로 유입된 후 분사관(154c) 내부로 유입되는데, 이렇게 분사관(154c) 내부로 세척수가 유입됨에 따라 분사관(154c)은 지지관(148c)의 상부 측으로 상승하게 된다. 이때 상승하는 분사관(154c)의 제 2 분사공(158c)이 지지관(148c)에 형성된 제 1 분사공(154c)과 일치되면 분사관(156c) 내부의 세척수는 제 2 분사공(158c) 및 제 1 분사공(154c)을 통해 여재(128c)에 분사되고, 분사된 세척수는 여재(128c)에서 철산화물을 분리시킨다. 그리고 분리된 철산화물은 제 1 여과탱크(120c)에 채워지는 세척수에 의해 제 1 여과탱크(120c)의 상부 측으로 안내된 후, 유입관(134c) 및 제 3 삼방향밸브(MOV3)를 거처 제 3 여과탱크(120c)의 외부로 배출된다.

한편, 제 1, 제 2, 및 제 3 여과탱크(120a, 120b, 120c) 내부에 적층되도록 내장된 여재(128a, 128b, 128c)로는 다양한 종류의 여재들이 사용될 수 있는데, 바람직하게는 여재(128a, 128b, 128c)로는 모래, 또는 자갈, 또는 활성탄 중 어느 하나, 또는 이들의 혼합으로 이루어질 수 있다. 그리고 여재(128a, 128b, 128c)는 한 종류의 여재(128a, 128b, 128c)만을 적층시키거나, 또는 서로 다른 여재(128a, 128b, 128c)를 다단으로 적층시킬 수 있음을 누구나 알 수 있을 것이다.

그리고 여재 세척부(146a, 146b, 146c)의 분사관(154a, 154b, 154c) 및 지지관(148a, 148b, 148c)은 분사관(154a, 154b, 154c)이 지지관(148a, 148b, 148c)을 따라 승강 시 회전되지 않도록 지지관(148a, 148b, 148c) 및 분사관(154a, 154b, 154c)은 평면에서 봤을 때 단면이 다각형상을 가질 수 있다.

이와 같이 형성된 본 발명에 따른 농업용수용 철분 여과장치(100)는 농업용수를 취수하면서 농업용수에 에어(air)를 공급해 농업용수에 함유된 철분을 산화시키는 취수부(110)와, 취수부(110)로부터 철분이 함유된 농업용수를 공급받아 철분성분을 1차로 여과하는 제 1, 제 2 여과탱크(120a, 120b)와, 제 1, 제 2 여과탱크(120a, 120b)를 거친 농업용수를 공급받아 2차로 철분성분을 여과하여 배출하는 제 3 여과탱크(120c)를 포함함으로써, 농업용수에 함유된 철분성분을 보다 효과적으로 제거할 수 있게 한다.

또한, 본 발명에 따른 농업용수용 철분 여과장치(100)는 여과탱크(120a, 120b, 120c)에 각각 여재 세척부(146a, 146b, 146c)를 구비하고, 여과탱크(120a, 120b, 120c) 내부의 여재(128a, 128b, 128c) 세척 시 이웃한 여과탱크(120a, 120b, 120c)를 거쳐 철분이 제거된 농업용수를 세척수로 공급함으로써, 종래와 같이 여재 세척을 위한 세척수가 저장되는 세척수 저장탱크 및 세척수를 공급하기 위한 공급펌프를 구비하기 않아도 되기 때문에 철분 여과장치의 설치비용 및 운영비를 절감할 수 있게 한다.

상기와 같은 농업용수용 철분 여과장치(100)은 위에서 설명된 실시예들의 구성과 작동 방식에 한정되는 것이 아니다. 상기 실시예들은 각 실시예들의 전부 또는 일부가 선택적으로 조합되어 다양한 변형이 이루어질 수 있도록 구성될 수도 있다.

100 : 농업용수용 철분 여과장치 110 : 취수부
112 : 취수관 114 : 취수펌프
116 : 에어공급장치 120a : 제 1 여과탱크
120b : 제 2 여과탱크 120c : 제 3 여과탱크
128a, 128b, 128c : 여재 146a, 146b, 146c : 여재 세척부
148a, 148b, 148c : 지지관 156a, 156b, 156c : 분사관

Claims (7)

1. 농업용수를 취수할 수 있도록 취수펌프가 설치되고 일단은 농업용수의 수원에 침수되며 타단은 양측으로 분기되는 취수관, 및 상기 취수관에 설치되며 상기 취수관을 흐르는 농업용수에 에어를 공급하여 농업용수에 함유된 철분을 산화시키는 에어공급장치를 가지는 취수부;와, 상기 취수관의 양측으로 분기된 타단에 각각 연결되어 철분이 함유된 농업용수를 공급받아 철분성분을 1차로 제거하는 제 1, 및 제 2 여과탱크;와, 상기 제 1 및/또는 제 2 여과탱크를 거친 농업용수를 공급받아 2차로 철분성분을 제거하는 제 3 여과탱크;와, 상기 제 1 및/또는 제 2 여과탱크를 거쳐 1차로 철분성분이 제거된 농업용수를 상기 제 3 여과탱크로 공급하는 공급관; 및 상기 제 3 여과탱크를 거쳐 2차로 철분성분이 제거된 농업용수를 외부로 배출하는 배출관;을 포함하되,
   상기 제 1, 제 2, 제 3 여과탱크는 상부가 덮개에 의해 개폐되는 수직한 원통형상으로 제공되고, 내부는 수평한 베이스플레이트에 의해 상하로 분할되어 상기 베이스플레이트의 상부면 상으로는 농업용수에 함유된 철산화물을 여과하는 여재가 적층되며, 상기 베이스플레이트에는 상기 여재에 의해 철분성분이 제거된 농업용수를 상기 베이스플레이트의 하부 측으로 안내하는 다수의 배수공이 형성되고, 상기 배수공에는 스트레이너가 장착되며,
   상기 제 1, 제 2 여과탱크에 내장된 상기 여재의 상부 측으로는 철산화물이 함유된 농업용수가 공급되는 유입관이 상기 제 1, 제 2 여과탱크의 내부에서 상기 제 1, 제 2 여과탱크를 관통하여 상기 취수관의 분기된 타단과 연결되고,
   상기 제 3 여과탱크에 내장된 상기 여재의 상부 측으로는 1차로 철분성분이 제거된 농업용수가 공급되는 유입관이 상기 제 3 여과탱크의 내부에서 상기 제 3 여과탱크를 통하여 상기 공급관과 연결되고,
   상기 제 1, 제 2, 제 3 여과탱크는 내부에 내장된 상기 여재에 걸러진 철산화물을 분리시키는 여재 세척부;를 더 포함하며,
   상기 여재 세척부는,
   상기 제 1, 제 2, 제 3 여과탱크의 상기 베이스플레이트 상부면에서 상기 제 1, 제 2, 제 3 여과탱크의 상부 측으로 수직하게 연장되고 외주면에는 상기 여재와 마주하는 다수의 제 1 분사공들이 내주면 측으로 관통되게 형성되는 지지관; 및
   상기 지지관 내부에 배치되면서 상기 지지관 내부로 유입되는 세척수에 의해 상기 지지관을 따라 승강되도록 "∩"자 단면 형상을 가지며 외주면에는 내부로 유입된 세척수를 상기 제 1 분사공을 통해 상기 여재에 분사되게 하는 다수의 제 2 분사공이 형성되는 분사관;을 포함하는 것을 특징으로 하는 농업용수용 철분 여과장치.
   
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4. 청구항 1에 있어서,
   상기 지지관은 상기 베이스플레이트의 하부로 공급되는 세척수가 상기 지지관의 내부로 유입되도록 세척수 공급공이 형성되고 상기 지지관의 상부에는 상기 지지관의 상부를 통해 상기 제 1, 제 2, 제 3 여과탱크로 공급되는 농업용수가 유입되지 않으면서 상기 여재 세척 시 상기 분사관이 용이하게 승강되도록 상기 지지관 내부에 채워진 공기 또는 농업용수를 배출할 수 있게 하는 체크밸브가 장착되며,
   상기 세척수 공급공에는 상기 분사관이 상기 지지관의 하부로 이탈되지 않도록 걸림돌기가 형성되는 것을 특징으로 하는 농업용수용 철분 여과장치.
   
5. 청구항 1에 있어서,
   상기 제 1 여과탱크의 상기 여재의 세척은 상기 제 2 여과탱크를 거쳐 철분성분이 제거된 농업용수가 사용되고,
   상기 제 2 여과탱크의 상기 여재의 세척은 상기 제 1 여과탱크를 거쳐 철분성분이 제거된 농업용수가 사용되며,
   상기 제 3 여과탱크의 상기 여재 세척은 상기 제 1 및/또는 상기 제 2 여과탱크를 거쳐 철분성분이 제거된 농업용수가 사용되는 것을 특징으로 하는 농업용수용 철분 여과장치.
   
6. 청구항 1에 있어서,
   상기 제 1 여과탱크의 상기 유입관은 제 1 삼방향밸브에 의해 상기 취수관의 분기된 어느 하나의 타단과 연결되며,
   상기 제 2 여과탱크의 상기 유입관은 제 2 삼방향밸브에 의해 상기 취수관의 분기된 또 다른 타단과 연결되고,
   상기 제 3 여광탱크의 상기 유입관은 제 3 삼방향밸브에 의해 상기 공급관과 연결되며,
   상기 공급관에는 이방향밸브가 장착되고,
   상기 공급관에서 분기되는 분기관과 상기 배출관은 제 4 삼방향밸브에 의해 상기 분기관과 연결되며,
   상기 분기관은 상기 이방향밸브와 상기 제 3 삼방향밸브 사이의 공급관에서 분기되는 것을 특징으로 하는 농업용수용 철분 여과장치.
   
7. 청구항 6에 있어서,
   상기 제 1 삼방향밸브는 상기 취수관으로부터 공급되는 농업용수를 상기 제 1 여과탱크의 상기 유입관으로 안내하거나, 또는 상기 제 1 여과탱크의 상기 여재를 세척한 세척수를 상기 제 1 여과탱크의 외부로 배출시키며,
   상기 제 2 삼방향밸브는 상기 취수관으로부터 공급되는 농업용수를 상기 제 2 여과탱크의 상기 유입관으로 안내하거나, 또는 상기 제 2 여과탱크의 상기 여재를 세척한 세척수를 상기 제 2 여과탱크의 외부로 배출시키고,
   상기 이방향밸브는 상기 제 1 및/또는 제 2 여과탱크를 거쳐 철분성분이 제거된 농업용수를 상기 제 3 여과탱크 측으로 공급되게 하거나 또는 상기 제 1 또는 제 2 여과탱크 세척 시 상기 제 1 또는 제 2 여과탱크를 거친 농업용수를 상기 제 3 여과탱크 측으로 공급되지 않게 하면서 상기 제 1 또는 제 2 여과탱크를 거친 농업용수를 세척수로 상기 제 1 또는 제 2 여과탱크로 공급되게 하며,
   상기 제 4 삼방향밸브는 상기 제 1 또는 제 2 여과탱크를 거친 농업용수를 세척수로 상기 배출관으로 안내하거나, 또는 상기 제 3 여과탱크를 거친 농업용수를 외부로 배출시키는 것을 특징으로 하는 농업용수용 철분 여과장치.

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