KR950002539B1 - 천수역(淺水域)에 있어서 정수방법 및 장치 - Google Patents

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내용 없음.

Description

천수역(淺水域)에 있어서 정수방법 및 장치

제1도는 본 발명의 실시상태에 있어서의 단면도.

제2도는 호수·늪(湖沼)에 직접 장치를 설치한 평면도.

제3도는 호수·늪에 정수부를 설치한 경우의 평면도.

제4도는 양수통의 다른 실시예의 일부를 절단한 정면도.

제5도는 본 발명의 실시예의 사시도.

제6도는 일부 종단 확대 정면도.

제7도는 연통구멍에 있어서 횡단면도.

제8도는 다른 실시예에 일부 종단 정면도.

제9도는 다른 실시예의 일부 종단 정면도.

제10도는 다른 실시예의 평면도.

제11도는 일부를 생략한 정면도.

제12도는 공기실을 중간에 설치한 실시예의 정면도.

제13도는 일부 확대 단면도.

제14도는 흡수통을 아코디언(accordion) 식으로 한 실시예의 정면도.

제15도는 축기실을 복합통의 상단부 외측에 설치한 실시예의 정면도.

제16도는 평면도이다.

본 발명은 비교적 천수역(淺水域)(예를들면, 수심 5m 정도까지)의 호수·늪 또는 연못·하천 혹은 정수하기 위한 저수장등에 있어서 정수장치의 구축 및 사용의 산업분야에 있어서 이용되는 것이다.

종래 댐·호수·늪 저수장 또는 하천등에 있어서는 수온의 상승과 함께 조류가 번식하여, 수중의 산소결핍에 의한 어류의 사멸, 유기물의 부식에 의한 악취의 발생 그밖의 원인에 의한 수질악화가 생기고 있었으나 염가의 효과적인 방지방법은 없었다.

예를들면 활성탄에 의한 여과등에 생각되고 있었으나, 아직 보편적으로 사용하기에는 이르지 못하였다. 또 수심이 큰 댐, 호수등에 있어서는 간헐 공기양수장치에 의하여 댐등의 물을 상하방향으로 강제대류 시킴으로써, 조류의 사멸과 용존 산소량을 증가시키는 시도가 이루어져 상당한 성과를 거두고 있다.

상기의 수심이 큰 경우에는 예를들면 대용량의 양수통이 알려져 있으며(일본 실개소 60-196300호), 또 양수통을 사용한 정수기술에 대하여는 개발되어 있으나(특원소 61-75165호), 이러한 장치는 어느 것이나 표층의 물과 심층의 물이 대류함으로써, 표층에 다생하는 조류(藻類)를 수저(水低)의 암소에 보내고, 그 번식을 방지, 살조(殺藻)와 산소의 공급의 목적을 달성할 수 있었다.

그런데 잔수역에 양수통을 설치하여, 물을 대류시켜도, 수면의 조류가 약간 하방으로 이동할 뿐이며 이것을 사멸시키는 것은 불가능하다. 또 오수의 대부분은 수중에 미세 고형물이 부유하고 있기 때문에 이것을 효율좋게 침전시킬 수단이 없으며, 또한 산소결핍 개선의 수단도 없었다.

종래, 응집제 또는 살조제를 사용하는 경우에는 이들의 처리제를 유입수에 혼입하거나, 선상으로부터 투입하고 있으나 유입수에 혼입하여도, 대용량의 저수지 또는 호수, 늪 등의 물에 처리제를 균일하게 확산시키는 것은 지극히 어렵다. 또 선상에서 처리제를 투입하는 경우에 있어서도, 수중에 넣은 처리제는, 그대로 투입장소 근변에 확산하여, 투입 위치 이외의 가로방향으로 확산하는 것은 소망할 수도 없었다. 또 수심이 큰 댐등에 사용한 상기 종래 공지의 기술에 의하면, 통상 양수통의 직경이 40cm이상이 냉각되었으나, 직경 40cm의 양수통 내에서 기포탄이 간헐적으로 상승하여 원활하게 양수하기 위해서는 양수통의 길이는 적어도 3m 이상이 바람직하다, 그리고 양수통의 상단은 대략 50cm 이상의 수심(수면으로부터의 깊이)에 있는 것이 바람직하며, 또한 간헐적으로 기포를 발생시키는 공기실의 높이를 50cm로 하면, 수심 4.5m 이상이 아니면 양호한 양수기능을 기대할 수도 있다.

그래서 수심 2m의 못등에 있어서는, 양수통의 직경을 10cm 정도로 하여, 양수통이 길이를 1m정도로 하면, 양호한 양수기능을 기대할 수 있으나, 직경 10cm의 양수통의 양수량으로는 용량이 지나치게 적기 때문에(예를 들면 수심 40cm의 댐등에서 직경 50cm, 길이 10cm의 양수통을 사용한 경우에는 50만톤 내지 100만톤 정수할 수 있다), 설치갯수를 현저하게 많게하지 않으면 정수의 목적을 달성할 수 없는 문제점이 있었다. 그래서 양수통수를 4개 내지 10개수로 함으로써, 소경(小徑)으로 대 용량의 복합통을 얻는 것이나, 각 양수통마다에 공기를 공급하는 경우에, 양수통상호의 미묘한 조건차 때문에, 동시 균등한 양수가 어려운 문제점이 있었다.

그런데 본 발명은 호수, 늪 또는 저수장등의 소정의 수심의 위치에(가끔 깊은 장소가 있으면 그의 위치, 없으면 인공적으로 굴삭하여 설치한다, 예를들면 2m 이상이면 가능) 양수통을 설치하여, 상기 양수통에 의하여 물을 순환 유동 시키는 과정에서 응집제 또는 살조제, 혹은 응집제와 살조제를 확산시킴으로서 부유 고형물을 침전시켜, 또는 고형물을 침전시키는 동시에, 조류를 사멸시켜서, 비교적 용이하게 정수목적을 달성한 것이다.

상기에 있어서 응집제로서는 예를들면 황산알루미늄, 폴리염화알루미늄 그밖의 고분자응집제가 생각되며, 살조제로서는 황산구리 또는 염화구리가 생각된다.

또 양수통은, 물의 대류 순환상, 수류 2m 이상의 장소에 있어서 보다 효율이 좋게 작동하므로, 예를들면 제1도에 도시한 바와 같이 표층부와 하층부가 대류하기 쉬운 형상인 것이 바람직하다. 그래서 수심을 필요 깊이로 하기 위해 인공적으로 수저를 굴삭하여(예를 들면 샌드펌프등 이용) 제1도에 도시한 바와 같은 수저형상으로 할수도 있다.

상기 응집제 또는 살조제가 액체로서 주어졌을때에는, 제1도에 도시한 바와 같이, 양수통의 일부에 급액관을 임하게 하여, 상기 액체를 소정량씩 공급하면, 목적을 달성할 수도 있다.

상기에 있어서는 호수, 늪 중에 양수통을 설치하는 것에 대하여 설명하였으나, 호수, 늪 또는 하천으로부터 필요량의 처리수를 저수장에 인도, 이 저수장내에 양수통을 설치하여, 고형물을 침전시켜 또는 고형물의 침전과 살조를 동시에 또는 순차적으로 행하게 하는 경우도 있다.

또 응집제가 고형으로 주어지는 때에는, 양수통의 상방에, 약제를 넣는 용기를 부유시켜 두고, 적당히 용해하여 확산하도록 하여 두면, 필요한 농도로 확산시킬 수도 있다(제4도).

또한 살조제의 농도는 0.2ppm 내지 1.0ppm이 적당하다. 이 정도의 농도라면 물고기등을 죽이지 않고, 살조목적을 달성하는 것이 확인되었다.

다음에 본 발명의 장치에 있어서는 복수개로부터 된 복합통의 하방에 공기실과, 이것에 각각 연통(連通)하는 축기실을 설치하였으므로, 급기량이 균등화된 대용량 양수통을 얻을 수 있다.

즉 본 발명은 양수통의 복수개를 병렬 일체화한 복합통의 하방에 각 양수통마다 각각 공기를 간헐적으로 공급하는 공기실을 설치, 상기 각 공기실을 축기실에 각각 연결하여 대용량의 양수장치를 완성하였다.

상기 양수통의 직경은 5cm 내지 30cm 정도까지 여러가지 생각된다. 예를들면 수심 1m 내지 5m의 천수역에서는 직경 5cm 내지 30cm의 양수통이 사용된다. 또 축기실의 설치위치는, 공기실의 외측에 동심원상으로 설치, 또는 공기실상에 직접 또는 소정간격을 두고 설치한다.

상기 축기실은 일실이라도, 복수구획으로 분할하여 각 구획마다에 소정의 공기실로 연결할 수도 있다. 단 분할할 경우에는 공기실 용량에 대하여 충분히 큰 축기실 용량이 필요하다.

즉 본 발명에 의하면 응집제 또는 살조제를 동시 또는 별개로 광범위하게 또는 균등하게 확산시킴으로써 수중의 미세고형물이 침전하여, 조류가 사멸하며, 또한 양수등의 작용에 의해 수중 용존 산소량을 향상시킬 수가 있다.

본 발명의 장치에 있어서는, 양수통의 복합통을 사용, 각 양수통에는 각각 공기실을 설치, 또는 공기실에 축기실을 연결하였으므로, 단위 양수통에 의해 원활한 양수를 할 수 있다. 따라서 복합통으로 되어도 1개소에서 용량이 큰 양수장치가 됨으로써 가압공기를 균등, 또한 정연히 공급할 수가 있으므로 양수통내의 유동은 상시 유동변동하고 있으나 계속하여 유동하여, 고형물 처리제를 상승시켜서 효율좋게 확산시킨다. 또 물을 순환유동(상하대류) 시키므로, 수면에 가까운 산소포화상태의 물이 수저에 가까운 축으로 유입하여, 신속히 혼합하여 전체의 용존산소량을 균등화할 수가 있다.

실시예 1

다음에 본 발명의 실시예를 제1도 내지 제3도에 대하여 설명한다.

제1도에 있어서, 수심 3m(쇄선 47)의 수저를 실선도시(47a)와 같이 굴삭하여 최심부를 5m로 하여, 이 최심부에 복합통(2)을 설치한다. 이 복합통(2)의 설치장소는 수량(水量), 수심 및 수저의 형상에 의해 다르나 예를들면 수량 1000톤 내지 5000톤 마다에 직경 20cm의 양수통 1개를 설치하는 계산하에 복합통(2)을 구성한다.

제1도의 경우는 양수는 화살표시(48, 48a)와 같이 좌우로 확산되어 수면으로부터수저에 하강하여 수저를 기고 복합통에 이르러 화살표시(48b, 48c)와 같이 다시 양수되어, 이것을 반복하게 된다.

또, 제2도는 호수(50)에 대한 복합통(2, 2a, 2b, 2c) 의 설치위치를 표시한다.

다음에 제3도는 호수(51)의 한쪽에 쇄선(53)으로부터 방수로(52)에 걸친 사이에 인공수로(49)를 만들고, 이 부에만 복합통(2, 2a) 을 설치할 뿐이다.

어느 것이나 통과하는 물을 전부 정수하려는 구성으로 되어 있다.

상기 복합통(2)을 구성하는 원통(1)의 약 주입호스(32)에 적량(예를들면 10 내지 30ppm의 농도)의 응집제(예를들면 염화 알루미늄)를 응집제조(60)로부터 공급하면 상기 화살표시(48,48a)와 같이 물이 확산함에 따라 응집제도 확산하여, 수중의 부유 고형물을 유효하게 단립화하여 침전시킬 수가 있다.

상기 응집제에 대신하여 살조제를 공급하면 마찬가지의 수류작용에 의해 균일하게 확산시켜, 부유조류를 사멸시켜 이것을 침전시킬 수가 있다. 도면중 61은 압축기이다.

실시예 2

제4도의 실시예는 간헐기포를 발생시키는 공기실을 사용하지 않는 경우의 것으로, 노즐에의 송기 또는 송수를 다른 장치로 제어하는 것이다. 즉 양수통(1)의 상부외측에 부실(54)을 설치, 하부내측에 노즐(55)을 임하게 하고, 중간부에 고형물 처리제의 방출링(56)에 대신하여 양수통(1)의 상방에 고형의 처리제를 수용하는 처리제통(59)을 설치한 것으로, 도면중 57은 급기호스, 58은 급액호스이다. 상기 방출링(56)을 설치하여 양수통으로부터 분출하는 물에 의하여 처리제통내의 처리제를 용출하도록 할 수 있다.

실시예 3

다음에 본 발명의 실시예를 제5도 내지 제7도에 의거하여 설명한다.

직경 10cm, 깊이 1m의 원통(1, 1a, 1b, 1c)을 직립 병렬하여, 복합통(2)을 구성하여, 상기각 원통(1, 1a, 1b,1c)의 각각의 하부에 공기실(3, 3a, 3b, 3c)을 연결하여, 상기 복합통(2)의 외주부(外周部)에서, 상기 공기실(3, 3a, 3b, 3c)의 상방으로의 환상의 축기실(4)을 복합통(2)의 외측에 끼워만들어 고정하여, 축기실(4)과 상기 각 공기실(3, 3a, 3b, 3c)과는 각각 급기 파이프(5, 5a, 5b, 5c)로 연결하였으므로, 도면중 6은 축기실(4)에 가압공기를 이송하기 위한 송기호스, 7, 7은 복합통(2)을 수중에 직립하기 위한 자립부이(buoy), 8은 복합통(2)의 하단과 소정의 간격을 유지하여 설치한 수저에 퇴적한 진흙등의 흡입을 방지하기 위한 흡입방지판, 9는 양수장치를 안정화하기 위한 중추(重錘)이다.

상기 공기실(3, 3a, 3b, 3c)은 각 원통(1, 1a, 1b, 1c)의 외측에로 소정간격으로 평면 원호상으로 설치된 내간막이판(10), 중 간막이판(11), 외관(12)과 구획판(13,13)에 의해 둘러싼 공간에 의해 구성되어 있다.

상기 실시예에 있어서, 제6도중 송기호스(6)로 부터 화살표시(14)와 같이 가압공기를 이송하면, 가압공기는 축기실(4)에 충만하여, 소정의 압력으로 되면 중기 파이프(5, 5a, 5b, 5c)를 거쳐 화살표시(15)와 같이 각 공기실(3, 3a, 3b, 3c)내로 송입된다(차후 축기실(4)에는 상기 설정기압의 공기가 충만하고 있다) 그래서 공기실의 외실(16)내와 연통구멍(23)을 통하여 중실(17)내에 공기가 들어오면 각 실내의 공기증가에 따라 각 실내의 수위가 화살표시(18)와 같이 밀어내려지므로 각 실내의 물은 화살표시(19)와 같이 공기실 바닥의 연통구멍(24)을 거쳐 외실(16)밖으로, 또는 화살표시(20, 21)와 같이 연통구멍(25, 26)을 거쳐서 중실(17)내, 내실(22)내로부터 원통체(1)내에 배출된다.

이와 같이하여 상기 각 실내의 수위가 제6도중 쇄선(27)의 위치에 도달하면, 외실(16)과 중실(17)내의 공기는 연통구멍(23, 25)을 거쳐 내실(22)내를 상승하여, 연통구멍(26)으로부터 원통(1)내에 배출되나, 이 경우의 공기량은, 외실(16), 내실(17)의 용량과 거의 동일한 비교적 대량이기 때문에, 원통체내에 들어가면, 기포탄(28)으로 되어서 화살표시(29)와 같이 상승한다. 따라서, 기포탄(28)은 그의 부력에 의해, 통체내에서는 그의 윗쪽의 물을 밀어 올려 아래쪽의 물을 끌어올리게 된다.

상기 기포탄(28)이 통체로 부터 방출되는 동시에 양수의 유속은 순차적으로 저하하고 다음의 기포탄의 방출에 의하여 다시 유속이 빨라지게 된다. 따라서 기포탄(28)이 적당한 정도의 간격으로 방출되도록 공기실의 용량을 설계하면 효율이 좋게 양수할 수 있다. 또 공기량은 통체의 직경에 대응하여 적절히 선정하여, 원통체내에서 가급적 빨리 포탄형으로 되어, 그 부력을 충분히 이용할 수 있도록 한다.

제6도중 32는 살조제 또는 응집제를 이송하는 약을 주입하는 호스이며, 처리할 호수·늪 또는 연못등의 수중에 고형물이 부유하고 있는 경우에는, 양수와 동시에, 응집제를 산포하여 고형물을 침전시킴으로서 정수하여, 조류가 지나치게 번식한 경우에는 살조제를 산포하여 이것을 사멸시키는 등의 처리할때에 사용한다. 따라서 각 원통체 또는 소정의 원통체에 약구입 호스를 연결함으로서 필요에 따라 상기 약액을 양수에 의해 확산, 순환시키면 효율이 좋게 목적을 달성할 수 있다.

상기 실시예에 의하면, 축기실로부터 각 공기실로 공기를 공급하므로, 공급압력 및 양을 각 원통체마다에 동일하게 할 수 있다. 따라서 각 공기실을 동일용량으로 하여 두면, 각 원통체로부터 동시에 기포만을 방출할 수 있게 되므로, 마치 대구경(大口徑) 양수통을 1개를 사용한 경우와 동일한 효과를 기대할 수 있다.

실시예 4

제8도의 실시예는, 상기 실시예 3에 비하여, 축기실(4)의 외실과 맞닿게(격벽을 통하여)한 것으로, 급기파이프(5)의 대신에 연통구멍(30)을 설치한 점이 다르며 다른 작용효과는 모두 동일하다.

따라서 공기실로부터 각 원통체에 공기를 간헐공급하는 점 및 기포탄의 이동 및 양수의 작용등은 동일하므로 설명을 생략하였다.

실시예 5

제9도의 실시예는 상기 실시예 3에 비하여, 축기실(4)의 외실(16)의 외측에 동심원상으로 끼워 장치한 것으로 실시예 3의 급기파이프(5)의 대신에 연통구멍(31)을 설치한 점이 상위할 따름이다.

따라서 축기실 및 공기실의 작용 및 기포탄의 상승, 그밖의 작용효과는 모두 실시에 3과 동일하며, 이들의 설명을 생략하였다.

실시예 6

다음에 제10도 및 제11도에 나타낸 실시예에 있어서는, 상기 제5도 내지 제7도에 나타낸 실시예 3에 나타낸 바와 같이 비교적 직경이 작고 짧은 원통체에 대신하여, 대경(大徑)(예컨대 직경 50cm)으로 긴(예컨대 20cm) 대형원통체(33, 33a, 33b, 33c)를 일체적으로 병렬 고정하여, 복합통(34)을 구성할 것이다. 이 경우에 각 원통체의 상부 외측에 환상체(35, 35a)를 소정간격으로 고정하여, 상기 환상체(35, 35a)의 사이에 부자(36, 36)를 둘레가 감겨 고정된 것이다.

상기 실시예는 실시예 3과 마찬가지로 공기실(37)과 축기실(38)을 가지며 양자의 작용효과는 동일하며, 상세한 설명은 생략하였다. 따라서 공기실(37)과 축기실(38)에 대하여는 실시예 3의 구조를 그대로 이용할수 있는 것은 당연하다.

도면중 5는 급기파이프, 6은 송기호스, 8은 흡입방지관, 9는 중추이다.

실시예 7

다음에 제12도 내지 제14도의 실시예에 대하여 설명한다.

본 실시예는, 상기 실시예 6의 공기실(37)과 축기실(38)을 양수통의 중간부에 설치한 것에 상당한다. 즉 복합통(43)의 하부에 대경의 하부흡수통(44)을 연결하여, 상기 복합통(43)의 하단 외측에 축기실(39)과 공기실(40)을 순차적으로 포개어 겹치어서 끼워만들어 설치한 것으로, 축기실(39)과 공기실(40)의 작용효과 및 양수기능은 상기 실시예 4와 같다.

상기에 있어서 기포탄이 복합통(43)내를 화살표시(41)와 같이 상승하면 복합통(43)의 하단에 연결된 흡수통(44)내의 물론 화살표시(42)와 같이 상승하여 지장 없이 양수할 수가 있다. 수심이 큰(예를들면 50m 내지 100m)댐등에 있어서, 비교적 심부의 양수를 꾀하는 경우에는 통상 공기실을 심부에 설치하지 않으면 안되므로, 수압 때문에 고압 공기를 사용할 필요가 있으며, 이에 대응하여 고압기기를 설치하지 않으면 안된다.

이에 대하여 본 실시예와 같이 공기실을 복합통의 중간에 있어서 비교적 얇은 부분에 설치토록 하면, 공기압도 비교적 작고, 사용기기도 저압용으로도 좋을 뿐만 아니라, 기포탄의 발생시와, 수면 옆쪽 방출시의 용적비도 작게 되므로 모두에 대하여 형편이 좋게 효율이 좋은 양수를 할수 있는 이점이 있다.

다음에 제14도의 실시예는 상기 제12도에 나타낸 흡수통(44)(복합통의 단면적과 동등 또는 약간 큰 직경으로서 예를들면 스테인레스제)에 대신하여 신축 가능한 아코디온 통(蛇腹筒)(45)으로 한 것이다.

즉 흡수통은 대경(예를들면 1m 내지 3m)으로 장대(예를들면 5m 내지 30m)로 되는 경우가 있다. 그래서 직경이 크고 길이가 긴 경우에는 축소하고 꾸릴 수 있는 구조가 바람직하므로, 그 일예로서 표시하였다. 다만 길이 5m정도의 통체를 현장에 있어서 플랜지 결합할 수도 있다. 상기 아코디온의 경우에는 보강재(46)에 의하여 필요길이로 보형하는 동시에 보강한다.

실시예 8

제15도 및 제16도의 실시예는, 실시예 3에 있어서 축기실(4)을 원통(1, 1a, 1b, 1c)으로 된 복합통(2)의 상단부 외측에 설치한 것으로 자립부이(7)는 축기실(4)과 공기실(3) 사이에 설치되어 있다, 따라서 실시예 3과 비교하여 급기관이 약간 길게될 뿐으로, 작용효과는 모두 동일하므로 실시예 3과 동일부재에는 동일부호흘 붙였다.

즉 본 발명에 의하면 양수통의 양수순환을 이용하여 살조제 및 응집제를 확산시키므로, 폭기와 동시에 약제를 확산하여, 용존산소량의 증대와 마세고형물의 침전 및 조류의 사멸에 의하여 용이하게 정수할 수 있는 효과가 있다. 또 본 말명의 장치에 의하면, 복합통의 하부에 공기실을 설치, 공기실과 축기실과를 연통한 것이므로 각 공기실은 대략 동시에 동일량의 공기를 받아서 동일 작용을 하므로, 원통체내에 기포탄이 일제히 생성하여 동일상태에서 상승하여, 이에 따라 원활하게 양수할 수 있는 효과가 있다. 따라서 비교적 얕은 수역, 또는 심수역의 대용량의 양수장치로서 원활 또는 효율이 좋게 양수할 수 있는 효과가 있다.

Claims (8)

1. 비교적 얕은 호수·늪·연목 또는 하천등의 적소에 직립 설치한 양수통내에 상승수류를 발생시켜, 이 상승수류를 이용하여 고형물 처리제를 유동수중에 분산시키므로서, 상기 양수통 부근의 물을 순환유동시켜, 이와 같은 순환유통의 과정에 있어서, 상기 고형물처리제를 확산시키는 것을 특징으로 하는 천수역(淺水域)에 있어서 정수방법.
2. 제1항에 있어서, 고형물 처리제를 응집제 또는 살조제로 한 것을 특징으로 하는 천수역에 있어서 정수방법.
3. 제2항에 있어서, 응집제 또는 살조제는 단독 또는 동시에 확산시켜 또는 개별로 순차공급하여 확산시킨 것을 특징으로 하는 천수역에 있어서 정수방법.
4. 제2항에 있어서, 응집제는 폴리염화암루미늄, 황산알루미늄 또는 그밖의 고분자 응집제로 한것을 특징으로 하는 천수역에 있어서 정수방법.
5. 제2항에 있어서, 살조제는 황산구리, 또는 염화구리로 한것을 특징으로 하는 천수역에 있어서 정수방법.
6. 양수통 여러개를 병렬하여 일체화하여 이루어진 복합통의 하방에 상기 각 단일 양수통마다에 각각 공기를 간헐적으로 공급하는 공기실을 설치, 상기 공기실을 각각 축기실로 연결한 것을 특징으로 하는 천수역에 있어서 정수장치.
7. 제6항에 있어서, 축기실의 설치위치는 공기실의 외측에 동심원상, 또는 공기실상에 직접 포개어지거나 또는 간격을 두고 포개어진 것을 특징으로 하는 천수역에 있어서 정수장치.
8. 제6항에 있어서, 축기실은 하나 또는 복수구획으로 한것을 특징으로 하는 천수역에 있어서 정수장치.

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