JP2000237761A - 廃水の処理方法 - Google Patents
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- Removal Of Specific Substances (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【課題】 尿素系の窒素を高濃度に含有する廃水を安定
して、効率的に、且つ経済的に処理する方法を提供す
る。 【解決手段】 窒素含有廃水の処理方法であって、尿素
系窒素分を含む廃水を加熱加水分解し、アンモニウムイ
オンと炭酸イオン及び/又は重炭酸イオンを含む廃水と
する加水分解工程;と、該廃水中のアンモニウムイオン
と炭酸イオン及び/又は重炭酸イオンをアンモニアと炭
酸ガスとに分別する分別工程;とからなり、該加水分解
工程に炭酸ガスを投入する、ことを特徴とする。
して、効率的に、且つ経済的に処理する方法を提供す
る。 【解決手段】 窒素含有廃水の処理方法であって、尿素
系窒素分を含む廃水を加熱加水分解し、アンモニウムイ
オンと炭酸イオン及び/又は重炭酸イオンを含む廃水と
する加水分解工程;と、該廃水中のアンモニウムイオン
と炭酸イオン及び/又は重炭酸イオンをアンモニアと炭
酸ガスとに分別する分別工程;とからなり、該加水分解
工程に炭酸ガスを投入する、ことを特徴とする。
Description
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、廃水の処理方法に
関し、特に尿素系の窒素を高濃度に含有する廃水の処理
方法に関する。
関し、特に尿素系の窒素を高濃度に含有する廃水の処理
方法に関する。
【0002】このような廃水を効率的且つ経済的に処理
する方法については、未だかつて聞いたことはない。
する方法については、未だかつて聞いたことはない。
【0003】唯一、液中燃焼法を適用した例の報告があ
るだけである。
るだけである。
【0004】しかしながら、尿素系の窒素を高濃度に含
有する廃水は通常高濃度の塩を含むため、液中燃焼法で
は処理の効率性や経済性を論じる以前の問題として処理
の継続性に問題がある。
有する廃水は通常高濃度の塩を含むため、液中燃焼法で
は処理の効率性や経済性を論じる以前の問題として処理
の継続性に問題がある。
【0005】
【発明が解決しようとする課題】本発明は、このような
廃水を安定して、効率的に、且つ経済的に処理する方法
を提供するものである。
廃水を安定して、効率的に、且つ経済的に処理する方法
を提供するものである。
【0006】
【課題を解決するための手段】本発明は、窒素含有廃水
の処理方法であって、尿素系窒素分を含む廃水を加熱加
水分解し、アンモニウムイオンと炭酸イオン及び/又は
重炭酸イオンを含む廃水とする加水分解工程;と、該廃
水中のアンモニウムイオンと炭酸イオン及び/又は重炭
酸イオンをアンモニアと炭酸ガスとに分別する分別工
程;とからなり、該加水分解工程に炭酸ガスを投入す
る、ことを特徴とする。ここで、尿素系窒素分とは、尿
素及びビューレットのことをいう。勿論、これらの尿素
系窒素分の加水分解とほぼ同一条件にて加水分解される
その他の窒素分をも含む。尚、被処理廃水中にアンモニ
ウム塩の形態にて含有される窒素分も本発明の処理対象
物質としても良い。
の処理方法であって、尿素系窒素分を含む廃水を加熱加
水分解し、アンモニウムイオンと炭酸イオン及び/又は
重炭酸イオンを含む廃水とする加水分解工程;と、該廃
水中のアンモニウムイオンと炭酸イオン及び/又は重炭
酸イオンをアンモニアと炭酸ガスとに分別する分別工
程;とからなり、該加水分解工程に炭酸ガスを投入す
る、ことを特徴とする。ここで、尿素系窒素分とは、尿
素及びビューレットのことをいう。勿論、これらの尿素
系窒素分の加水分解とほぼ同一条件にて加水分解される
その他の窒素分をも含む。尚、被処理廃水中にアンモニ
ウム塩の形態にて含有される窒素分も本発明の処理対象
物質としても良い。
【0007】該分別工程は、更に下記の2つのサブ・シ
ステムにて構成することが好ましい。 サブシステム−A 加水分解工程処理水中の炭酸イオン及び/又は重炭酸イ
オンを炭酸ガスとして加熱分離する脱炭酸工程;と、該
脱炭酸工程処理水中のアンモニウムイオンをアルカリ性
雰囲気下でスチームにてアンモニアとする脱アンモニア
工程;とから構成する。 サブシステム−B: アルカリ性雰囲気下で前記の加水分解工程処理水中のア
ンモニウムイオンと炭酸イオン及び/又は重炭酸イオン
をスチームにてガスとして分離するストリッピング工
程;と、該ストリッピング工程処理ガス中のアンモニア
と炭酸ガスとを水への溶解度の差を利用して分離する分
離工程;とから構成する。
ステムにて構成することが好ましい。 サブシステム−A 加水分解工程処理水中の炭酸イオン及び/又は重炭酸イ
オンを炭酸ガスとして加熱分離する脱炭酸工程;と、該
脱炭酸工程処理水中のアンモニウムイオンをアルカリ性
雰囲気下でスチームにてアンモニアとする脱アンモニア
工程;とから構成する。 サブシステム−B: アルカリ性雰囲気下で前記の加水分解工程処理水中のア
ンモニウムイオンと炭酸イオン及び/又は重炭酸イオン
をスチームにてガスとして分離するストリッピング工
程;と、該ストリッピング工程処理ガス中のアンモニア
と炭酸ガスとを水への溶解度の差を利用して分離する分
離工程;とから構成する。
【0008】ここで、加水分解工程にて用いられる炭酸
ガスは、前記の脱炭酸工程又は分離工程にて分離された
炭酸ガスを用いることが、本発明を実施する上で好まし
い。経済性の向上に資する、すなわち下式に示す通り尿
素の加水分解の結果フリーのアンモニアが生成するた
め、該加水分解工程の反応条件としてのpHを維持する方
策(酸の注入)が必要となるが、それを系外から行な
う、例えば塩酸を注入するとそのためのコストがかさむ
ばかりでなく、該酸を中和するためのアルカリの注入も
必要となるからである。更に、このCO2による中和は
尿素の分解を早めることにも資するからである。
ガスは、前記の脱炭酸工程又は分離工程にて分離された
炭酸ガスを用いることが、本発明を実施する上で好まし
い。経済性の向上に資する、すなわち下式に示す通り尿
素の加水分解の結果フリーのアンモニアが生成するた
め、該加水分解工程の反応条件としてのpHを維持する方
策(酸の注入)が必要となるが、それを系外から行な
う、例えば塩酸を注入するとそのためのコストがかさむ
ばかりでなく、該酸を中和するためのアルカリの注入も
必要となるからである。更に、このCO2による中和は
尿素の分解を早めることにも資するからである。
【0009】
【化1】
【0010】
【化2】
【0011】尚、尿素系窒素としてのビューレットの加
水分解反応は、下式に示す経路を取るものと推定され
る。
水分解反応は、下式に示す経路を取るものと推定され
る。
【0012】
【化3】
【0013】更に、加水分解工程はバッチ式の容器内で
行われることが好ましい。フリーのアンモニアの生成に
伴うpH変化は加水分解反応の進行に伴って起るからであ
る。
行われることが好ましい。フリーのアンモニアの生成に
伴うpH変化は加水分解反応の進行に伴って起るからであ
る。
【0014】
【発明の実施の形態】以下に、本発明の一実施態様を示
す図面を参照しつつ、本発明を詳細に説明する。
す図面を参照しつつ、本発明を詳細に説明する。
【0015】先ず、基本システム−A(図1参照)であ
るが、このシステムは、前記の式(1-1-1)、(1-1-2)及び
(1-2)の各反応を行なわしめる加水分解工程;と該加
水分解工程処理水からその中に含まれる炭酸イオン(及
び/又は重炭酸イオン)を炭酸ガスとして分離する脱炭
酸工程;と、該脱炭酸工程処理水からその中に含まれる
アンモニウムイオンをアンモニアガスとして分離する脱
アンモニア工程;とからなる。
るが、このシステムは、前記の式(1-1-1)、(1-1-2)及び
(1-2)の各反応を行なわしめる加水分解工程;と該加
水分解工程処理水からその中に含まれる炭酸イオン(及
び/又は重炭酸イオン)を炭酸ガスとして分離する脱炭
酸工程;と、該脱炭酸工程処理水からその中に含まれる
アンモニウムイオンをアンモニアガスとして分離する脱
アンモニア工程;とからなる。
【0016】ここで、脱アンモニア工程に投入されてい
るカセイソーダは、原水中に共存する炭酸ガスや硫化水
素などの揮発性ガスによらない陰イオン、例えばC
l-、SO4 2 -等とアンモニアとの塩を分解するため(下
式参照。便宜上、塩化物として表示)である。
るカセイソーダは、原水中に共存する炭酸ガスや硫化水
素などの揮発性ガスによらない陰イオン、例えばC
l-、SO4 2 -等とアンモニアとの塩を分解するため(下
式参照。便宜上、塩化物として表示)である。
【0017】
【化4】
【0018】各工程における基本条件は、下記の通りで
ある。
ある。
【0019】1)加水分解工程 ・温度:80〜150℃ ・圧力:CO2圧(0.2〜0.7MPa)+水蒸気飽和圧
力 ・反応方式:バッチ(通常、3基並列。但し、熱交換、
すなわち脱アンモニア工程処理水と原水との熱交換は連
続) ・pH:反応の進行に合わせ脱炭酸工程にて回収した炭酸
ガスを用いて7〜8に調整。尚、炭酸ガスは前記の圧で
気泡吹き込み。 ・触媒:必要に応じ使用(アルミナ、チタニア、陽イオ
ン交換樹脂等) 2)脱炭酸工程 公知の方法(例えば、石油精製所廃水からの硫化水素の
除去法などで硫化水素と炭酸ガスとはほぼ同じ挙動をす
ることが知られている。"Acid and Sour GasTreating P
rocesses" Fig. 1, The Chevron WWT Process, 1986)
に準拠 3)脱アンモニア工程 公知の方法(前記の硫化水素除去後の処理参照)に準拠
力 ・反応方式:バッチ(通常、3基並列。但し、熱交換、
すなわち脱アンモニア工程処理水と原水との熱交換は連
続) ・pH:反応の進行に合わせ脱炭酸工程にて回収した炭酸
ガスを用いて7〜8に調整。尚、炭酸ガスは前記の圧で
気泡吹き込み。 ・触媒:必要に応じ使用(アルミナ、チタニア、陽イオ
ン交換樹脂等) 2)脱炭酸工程 公知の方法(例えば、石油精製所廃水からの硫化水素の
除去法などで硫化水素と炭酸ガスとはほぼ同じ挙動をす
ることが知られている。"Acid and Sour GasTreating P
rocesses" Fig. 1, The Chevron WWT Process, 1986)
に準拠 3)脱アンモニア工程 公知の方法(前記の硫化水素除去後の処理参照)に準拠
【0020】尚、脱アンモニア工程から放散されるアン
モニアガス(勿論そのまま大気に放出すること不可)の
処分方法としては、触媒燃焼によるN2化、水で吸
収し安水として回収(図3参照)、及び更に、該安水
から液体アンモニアとして回収の選択枝があるが、本発
明は経済性も追求した方法ゆえ又はが合理的な選択
枝となる。尚、この付加サブシステムの主要条件は、公
知の方法に準拠すればよい。
モニアガス(勿論そのまま大気に放出すること不可)の
処分方法としては、触媒燃焼によるN2化、水で吸
収し安水として回収(図3参照)、及び更に、該安水
から液体アンモニアとして回収の選択枝があるが、本発
明は経済性も追求した方法ゆえ又はが合理的な選択
枝となる。尚、この付加サブシステムの主要条件は、公
知の方法に準拠すればよい。
【0021】一方、脱アンモニア工程処理水中には、環
境規制項目との関連において新たな処理を施さなければ
ならない物質を含む場合(例えば、CODや色度等)が
あると共に、環境規制レベルとの関連においてより高度
な処理を施さなければならない場合(例えば、窒素)が
あるが、このような場合には既存の水処理単位操作を適
宜組み合わせて対応すればよい。特に、後者の場合に
は、廃水処理システム全体の効率性及び経済性を考慮す
べきである。因みに、放流許容水質が20ppm(アンモ
ニア態窒素)の場合には、50ppm近傍がその分岐点で
ある。
境規制項目との関連において新たな処理を施さなければ
ならない物質を含む場合(例えば、CODや色度等)が
あると共に、環境規制レベルとの関連においてより高度
な処理を施さなければならない場合(例えば、窒素)が
あるが、このような場合には既存の水処理単位操作を適
宜組み合わせて対応すればよい。特に、後者の場合に
は、廃水処理システム全体の効率性及び経済性を考慮す
べきである。因みに、放流許容水質が20ppm(アンモ
ニア態窒素)の場合には、50ppm近傍がその分岐点で
ある。
【0022】尚、本発明の方法においては、尿素系窒素
として難分解性の物質、例えばシアヌル酸のような環状
化合物が処理対象とされている場合には、図5に示すよ
うな付加サブシステムを脱アンモニア工程と既存の水処
理単位操作からなる廃水処理システムとの間に介在させ
ることも出来る。ここで、該付加サブシステムから排出
される結晶とは該難分解性の物質を指す。また、原水と
は脱アンモニア工程処理水を、処理水とはこの付加サブ
システムの処理水のことを、夫々指す。
として難分解性の物質、例えばシアヌル酸のような環状
化合物が処理対象とされている場合には、図5に示すよ
うな付加サブシステムを脱アンモニア工程と既存の水処
理単位操作からなる廃水処理システムとの間に介在させ
ることも出来る。ここで、該付加サブシステムから排出
される結晶とは該難分解性の物質を指す。また、原水と
は脱アンモニア工程処理水を、処理水とはこの付加サブ
システムの処理水のことを、夫々指す。
【0023】次に、基本システム−B(図2参照)であ
るが、このシステムは、加水分解工程処理水からアンモ
ニアと炭酸ガスを同時に除去し(ストリッピング工程。
下式参照)、該除去されたアンモニアと炭酸ガスとを廃
水処理のメイン・フローから切り離した状態で分離する
(分離工程。両者の水に対する溶解度が大きく異なるこ
とを利用。換言すればアンモニアと炭酸ガスの混合ガス
からアンモニアを水洗除去するもの、とも言える)こと
を除き、考え方は前記の基本システム−Aと同じであ
る。
るが、このシステムは、加水分解工程処理水からアンモ
ニアと炭酸ガスを同時に除去し(ストリッピング工程。
下式参照)、該除去されたアンモニアと炭酸ガスとを廃
水処理のメイン・フローから切り離した状態で分離する
(分離工程。両者の水に対する溶解度が大きく異なるこ
とを利用。換言すればアンモニアと炭酸ガスの混合ガス
からアンモニアを水洗除去するもの、とも言える)こと
を除き、考え方は前記の基本システム−Aと同じであ
る。
【0024】
【化5】
【0025】ここで、ストリッピング工程(実質的には
水蒸気蒸留)の主要条件は、公知の方法(酸としてCO2
やH2Sを、アルカリとしてNH3を含む液のストリッピ
ングはコークス炉廃水や石油精製所廃水の処理法として
良く行われている)に準拠して定めれば良い。
水蒸気蒸留)の主要条件は、公知の方法(酸としてCO2
やH2Sを、アルカリとしてNH3を含む液のストリッピ
ングはコークス炉廃水や石油精製所廃水の処理法として
良く行われている)に準拠して定めれば良い。
【0026】尚、このシステムには分離工程があるの
で、前記の難分解性の物質を処理するための付加サブシ
ステムとしては、図4に示すようなものも利用し得る。
ここで、原水とはストリッピング工程処理水を、処理水
とはこの付加サブシステムの処理水を、夫々指す。ま
た、CO2は基本システム−Bの分離工程にて得られる
CO2をさす。尚、この付加サブシステムのガス側の生
成物であるNH3とCO2の混合ガスは、基本システム−
Bの分離工程の入口に戻す。
で、前記の難分解性の物質を処理するための付加サブシ
ステムとしては、図4に示すようなものも利用し得る。
ここで、原水とはストリッピング工程処理水を、処理水
とはこの付加サブシステムの処理水を、夫々指す。ま
た、CO2は基本システム−Bの分離工程にて得られる
CO2をさす。尚、この付加サブシステムのガス側の生
成物であるNH3とCO2の混合ガスは、基本システム−
Bの分離工程の入口に戻す。
【0027】この付加サブシステムは、分離工程を除く
基本システム−Bと同じ単位操作の組み合わせからなる
が、勿論その被処理対象物が難分解性物質ゆえ、加水分
解工程の条件はより過酷なものとなる(例えば、温度:
350度、雰囲気:酸性)ことは言うまでもない。具体
的条件については、当該物質の物性に合わせ適宜決定す
れば良い。
基本システム−Bと同じ単位操作の組み合わせからなる
が、勿論その被処理対象物が難分解性物質ゆえ、加水分
解工程の条件はより過酷なものとなる(例えば、温度:
350度、雰囲気:酸性)ことは言うまでもない。具体
的条件については、当該物質の物性に合わせ適宜決定す
れば良い。
【0028】
【実施例】尿素として25,000ppm含有する液20
0mlを300mlフラスコに入れ60℃に加温した後、そ
の状態を維持しつつ炭酸ガスを該液に吹き込み該液のpH
を7〜8に調節した。尿素の分解にて生成するフリーの
NH3の中和当量(3.86リットル as CO3)の3倍
を投入した所で該液を分析したところ、アンモニア態窒
素及び全窒素の濃度は11,600ppmであり、分析誤
差の範囲内で尿素は100%分解されていることが確認
された。この液を300mlのケルダールフラスコに取
り、該液中に水蒸気を吹き込んで沸騰加熱(約100
℃)し、流出する蒸気をコンデンサーで冷却しつつ、約
1時間処理を継続したところ、残留液中のアンモニア態
窒素及び全窒素の濃度は30ppm以下であることが確認
された。一方、コンデンサーにて回収された水は85ml
で、その中のアンモニア態窒素は26,500ppmであ
り、分解された尿素に由来する窒素のほぼ全量が回収さ
れていることが確認された。
0mlを300mlフラスコに入れ60℃に加温した後、そ
の状態を維持しつつ炭酸ガスを該液に吹き込み該液のpH
を7〜8に調節した。尿素の分解にて生成するフリーの
NH3の中和当量(3.86リットル as CO3)の3倍
を投入した所で該液を分析したところ、アンモニア態窒
素及び全窒素の濃度は11,600ppmであり、分析誤
差の範囲内で尿素は100%分解されていることが確認
された。この液を300mlのケルダールフラスコに取
り、該液中に水蒸気を吹き込んで沸騰加熱(約100
℃)し、流出する蒸気をコンデンサーで冷却しつつ、約
1時間処理を継続したところ、残留液中のアンモニア態
窒素及び全窒素の濃度は30ppm以下であることが確認
された。一方、コンデンサーにて回収された水は85ml
で、その中のアンモニア態窒素は26,500ppmであ
り、分解された尿素に由来する窒素のほぼ全量が回収さ
れていることが確認された。
【0029】
【発明の効果】上述の通り、本発明によれば、高濃度の
尿素系窒素含有廃水を安定して、効率的に、且つ経済的
に処理する方法を提供し得る。
尿素系窒素含有廃水を安定して、効率的に、且つ経済的
に処理する方法を提供し得る。
【図1】本発明の基本システムの構成(分別工程はサブ
システム−A)をブロックダイヤグラムにて示した図で
ある。
システム−A)をブロックダイヤグラムにて示した図で
ある。
【図2】本発明の基本システムの構成(分別工程はサブ
システム−B)をブロックダイヤグラムにて示した図で
ある。
システム−B)をブロックダイヤグラムにて示した図で
ある。
【図3】本発明の基本システムに付加されるサブシステ
ム(アンモニア回収工程)をブロックダイヤグラムにて
示した図である。
ム(アンモニア回収工程)をブロックダイヤグラムにて
示した図である。
【図4】本発明の基本システムに付加されるサブシステ
ム(加水分解工程+ストリッピング工程)をブロックダ
イヤグラムにて示した図である。
ム(加水分解工程+ストリッピング工程)をブロックダ
イヤグラムにて示した図である。
【図5】本発明の基本システムに付加されるサブシステ
ム(晶析工程)をブロックダイヤグラムにて示した図で
ある。
ム(晶析工程)をブロックダイヤグラムにて示した図で
ある。
Claims (5)
- 【請求項1】 尿素系窒素分を含む廃水を加熱加水分解
し、アンモニウムイオンと炭酸イオン及び/又は重炭酸
イオンを含む廃水とする加水分解工程;と、該廃水中の
アンモニウムイオンと炭酸イオン及び/又は重炭酸イオ
ンをアンモニアと炭酸ガスとに分別する分別工程;とか
らなり、該加水分解工程に炭酸ガスを投入する、ことを
特徴とする窒素含有廃水の処理方法。 - 【請求項2】 前記の分別工程が、前記の加水分解工程
処理水中の炭酸イオン及び/又は重炭酸イオンを炭酸ガ
スとして加熱分離する脱炭酸工程;と、該脱炭酸工程処
理水中のアンモニウムイオンをアルカリ性雰囲気下でス
チームにてアンモニアガスとする脱アンモニア工程;と
からなる請求項1に記載の方法。 - 【請求項3】 前記の分別工程が、アルカリ性雰囲気下
でスチームにて被処理水中のアンモニウムイオンと炭酸
イオン及び/又は重炭酸イオンをガスとして分離するス
トリッピング工程;と、該ストリッピング工程処理ガス
中のアンモニアと炭酸ガスとを水への溶解度の差を利用
して分離する分離工程とからなる請求項1に記載の方
法。 - 【請求項4】 前記の加水分解工程にて用いられる炭酸
ガスが、前記の脱炭酸工程又は分離工程にて分離された
炭酸ガスである請求項1乃至3のいずれか1項に記載の
方法。 - 【請求項5】 前記の加水分解工程をバッチ式の容器で
行なう請求項1乃至4のいずれか1項に記載の方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP11041396A JP2000237761A (ja) | 1999-02-19 | 1999-02-19 | 廃水の処理方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP11041396A JP2000237761A (ja) | 1999-02-19 | 1999-02-19 | 廃水の処理方法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2000237761A true JP2000237761A (ja) | 2000-09-05 |
Family
ID=12607230
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP11041396A Pending JP2000237761A (ja) | 1999-02-19 | 1999-02-19 | 廃水の処理方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2000237761A (ja) |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2002081379A1 (en) * | 2001-04-04 | 2002-10-17 | Hanwha Chemical Corporation | Process for treating waste water containing a nitrous organic components |
| KR20030085856A (ko) * | 2002-05-02 | 2003-11-07 | 삼성정밀화학 주식회사 | 암모니아 회수기법에 의한 요소 함유 질소 폐수의 처리방법 |
| WO2004000733A1 (de) * | 2002-06-25 | 2003-12-31 | Ami - Agrolinz Melamine International Gmbh | Vorrichtung und verfahren zur thermischen wasseraufbereitung |
-
1999
- 1999-02-19 JP JP11041396A patent/JP2000237761A/ja active Pending
Cited By (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2002081379A1 (en) * | 2001-04-04 | 2002-10-17 | Hanwha Chemical Corporation | Process for treating waste water containing a nitrous organic components |
| KR20030085856A (ko) * | 2002-05-02 | 2003-11-07 | 삼성정밀화학 주식회사 | 암모니아 회수기법에 의한 요소 함유 질소 폐수의 처리방법 |
| WO2004000733A1 (de) * | 2002-06-25 | 2003-12-31 | Ami - Agrolinz Melamine International Gmbh | Vorrichtung und verfahren zur thermischen wasseraufbereitung |
| US7445722B2 (en) | 2002-06-25 | 2008-11-04 | Ami - Agrolinz Melamine International Gmbh | Thermal water treatment method |
| US7678267B2 (en) | 2002-06-25 | 2010-03-16 | Ami-Agrolinz Melamine International Gmbh | Thermal water treatment device |
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