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Stand der
Technik
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Die
Erfindung betrifft Vorrichtungen zum Erwärmen und thermischen Desinfizieren
von Trinkwasser, u.a. zum Duschen und Waschen, mit integriertem
Kalkschutzverfahren, die in z.B. Hotels, Krankenhäuser, Alten-
und Pflegeheimen und ähnlichen
Gebäuden
installiert werden.
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Beim
Erwärmen
von Trinkwasser bis hin zu Desinfektionstemperaturen von 60 bis
80°C, mit
bekannten Trinkwassererwärmungsanlagen
kommt es zu Ausfällungen
der im Wasser befindlichen Härtebildner,
die sich als Schlamm oder als fester Belag in den von diesem Wasser
durchflossenen Geräten,
Armaturen und Rohrleitungen ablagern.
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Abhängig von
der Wasserhärte
führen
diese Ablagerungen nach kurzer oder längerer Zeitspanne zu Funktionsstörungen bis
hin zum völligen
Funktionsausfall von Wärmeübertragern,
Armaturen, Regeleinrichtungen und Rohrleitungen.
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Die
Härteablagerungen
fördern
auch die Ausbildung eines Biofilms in Warmwasserspeichern, Armaturen
und Rohrleitungen. In diesem Biofilm siedeln humanpathogene Keime
wie z.B. Legionellen aber auch Einzeller wie Amöben, und vermehren sich dort
bis zu Konzentrationen, die bei Nutzung des Trinkwassers, z.B. zum
Duschen, zu lebensbedrohenden Lungeninfektionen führen können.
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Das
DE 10034513 C2 stellt
mit
1 eine Vorrichtung
dar, zum Erwärmen
und thermischen Desinfizieren von Trinkwasser ohne integrierten Kalkschutz,
der erforderlichenfalls z. B. eine autark zu betreibene Enthärtungsanlage
vorgeschaltet werden müßte, um
Härteausfällungen
in der Vorrichtung und dem Rohrleitungsnetz zu verringern.
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In
der DIN 1988 Teil 7, „Technische
Regeln für
Trinkwasser-Installation
(TRWI), Vermeidung von Korrosionsschäden und Steinbildung, technische
Regel des DVGW",
sind als Wasserbehandlungsmaßnahmen
Enthärtungsanlagen
nach dem Ionen- Austausch-Verfahren
und Dosieranlagen beschrieben und tabellarisch aufgeführt.
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Diese
Enthärtungs-
und Dosieranlagen werden in der Fachzeitschrift HLH Bd.53 (2002)
in einem Fachbeitrag von der Fa. Grünbeck Wasseraufbereitungs GmbH
anlagentechnisch im Bild 5 dargestellt und als notwendig beschrieben,
um Kalkschlammbildung im Trinkwarmwassersystemen zu vermeiden.
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In
4a des
DE 3840516 A1 ist eine Anlage der eingangsgenannten
Gattung offenbart, in der eine autark betriebene Enthärtungsanlage
nach dem Ionen-Austausch-Verfahren dargestellt und beschrieben ist
zur Freihaltung des Brauchwassererwärmungskreislaufes von Kalk.
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Weiterhin
sind Kalkschutzvorrichtungen der Firma Biocat Wassertechnik Vertriebs
GmbH, Kurt-Schwarzkopf-Straße
1, A-6175 Kematen bekannt, als in sich geschlossene Vorrichtungen,
die durch einen Katalysatoreffekt, die Härteausfällungen aus erwärmten Trinkwasser
verhindern und, entweder über
eine Pumpe parallel zu dem Betrieb des Boilers oder durch Einbau
in die Kaltwasserzuleitung durch den Fließdruck betrieben werden. Letztere Vorrichtungen
sind unter der Registernummer DW-9191BL0486 vom DVGW zertifiziert.
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Die
Probleme die diesen Vorrichtungen nach dem Stand der Technik anhaften
sind:
Enthärtungsanlagen
die nach dem Ionen-Austauschprinzip arbeiten erfordern hohe Investitions-,
Installations-, Betriebs- und Wartungskosten sowie Stell- und Lagerfläche von
mehreren Quadratmetern.
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Bei
der Enthärtung
des Wassers z. B. um 15° d
H, wird das enthärtete
Wasser mit etwa 120 mg/l Natrium angereichert, das für Menschen
mit Herzschwäche
schädlich
ist. Außerdem
werden bei der Regeneration der Enthärtungsanlagen erhebliche Mengen
salzbelastete Abwässer
produziert.
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In
sich geschlossene Kalkschutzvorrichtungen, die mit einen Katalysatoreffekt
arbeiten, erfordern hohe Investitionskosten, zusätzlich Installations-, Betriebs-
und Wartungskosten sowie Stellfläche
von einigen Quadratmetern.
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Sie
produzieren bei der Rückspülung Abwasser
und benötigen
eine zusätzliche
elektrische Aufheizvorrichtung zur thermischen Desinfektion des Kalkschutzgranulates.
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Erfindung
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Ziel
der Erfindung ist, Vorrichtungen zum Erwärmen und thermischen Desinfizieren
von Trinkwasser zu schaffen, in die eine verfahrenstechnische Maßnahme zum
Kalkschutz integriert ist, der die Probleme nach dem Stand der Technik
nicht anhaften.
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Die
Aufgabe wird erfindungsgemäß durch die
in Anspruch 1 beschriebene und in 1 dargestellte
Vorrichtung mit den dort dargelegten Merkmalen gelöst.
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In
Vorrichtungen zum Erwärmen
und thermischen Desinfizieren von Trinkwasser ist durch Nutzung
des Reaktionsraumes/-behälters,
der ohnehin für
die thermische Desinfektion vorhanden ist, durch eine Teilbefüllung mit
Kalkschutzgranulat, der integrierte Kalkschutz geschaffen.
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Durch
Bestimmung des Volumens und durch Einbauten in den Reaktionsraum/-behälter wie
Düsenboden
mit Einzeldüsen
u./o. Rohrsysteme, die von dem Kalkschutzgranulat überdeckt
sind, wird eine Durchströmung
des Kalkschutzgranulates und des gesamten Reaktionsraumes in einer
bestimmten Zeitspanne erreicht, so daß der Kalkkristallkeimbildungsprozeß im Wasser
ausgelöst
wird und die thermische Desinfektion sicher erfolgt ist, wenn das
so behandelte Wasser den Reaktionsraum/-behälter verläßt Der nachgeschaltete Warmwasserspeicher oder
die nachgeschalteten Ergänzungsspeicher
werden mit härtestabilisiertem
und thermisch desinfizierten Wasser aufgeladen, das anschließend, mit
Desinfektionstemperatur oder auf Solltemperatur von z. B. 50°C zurückgekühlt, über das
Rohrnetz und die Zapfstellen zu den Verbrauchern gelangt.
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Härteausfällungen
geschehen nicht, zumal bei Zapfruhe, der in die Vorrichtung zur
Erwärmung und
thermischen Desinfektion von Trinkwasser mit integriertem Kalkschutz
verfahren zurückkehrende Zirkulationsvolumenstrom,
vollständig
oder als Teilstrom, ständig
erneut härtestabilisierend
behandelt und thermisch desinfiziert wird.
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Die
Ausbildung eines Biofilms in den Vorrichtungen und den Rohrleitungen
wird deutlich reduziert und damit die Besiedlungsmöglichkeit
durch humanpathogene Keime und Einzeller verhindert.
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Die
Vorrichtungen zum Erwärmen
und zum Desinfizieren von Trinkwasser mit integriertem Kalkschutzverfahren
benötigen
hinsichtlich des Kalkschutzverfahrens geringe Investitionskosten,
keine Installations- und
Betriebskosten, geringe Wartungskosten und keine Stell- und Lagerfläche.
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Sie
produzieren keine Abwässer,
keine schädlichen
Reaktionsprodukte und benötigen
keine zusätzliche
Aufheizvorrichtung für
die thermische Desinfektion des Kalkschutzgranulates.
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Weitere
vorteilhafte Anordnungs- und Ausgestaltungsmerkmale der Erfindung
sind aus den Ansprüchen
entnehmbar. Einige Ausführungsbeispiele der
Erfindung werden nachfolgend an Hand der Zeichnungen beschrieben.
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Es
zeigen:
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1 eine
Vorrichtung zum Erwärmen
und thermischen Desinfizieren von Trinkwasser mit temperaturgeregelter
Rückkühlung während des
Zapf- und Zirkulationsbetriebes sowie mit intergrierter verfahrenstechnischer
Maßnahme
zum Kalkschutz im oben angeordneten Reaktionsraum des Warmwasserspeichers.
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2 den
Stand der Technik einer Vorrichtung zum Erwärmen und thermischen Desinfizieren von
Trinkwasser mit temperaturgeregelter Rückkühlung während des Zapf- und Zirkulationsbetriebes ohne
integriertes Kalkschutzverfahren. 2 sind zum
besseren Verständnis
die Bezugszeichen der 1 und 3 bis 7 zusätzlich zugeordnet.
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3 eine
Vorrichtung zum Erwärmen
und thermischen Desinfizieren von Trinkwasser mit temperaturgeregelter
Rückkühlung während des
Zapf- und Zirkulationsbetriebes sowie mit intergrierter verfahrenstechnischer
Maßnahme
zum Kalkschutz im unten angeordneten Reaktionsraum des Warmwasserspeichers.
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4 eine
Vorrichtung gemäß 1 dem eine
oder mehrere Ergänzungsspeicher
nachgeschaltet sind.
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5 gemäß 1 oder 4 in
die die verfahrenstechnische Maßnahme
zum Kalkschutz in dem separaten Reaktionsbehälter integriert ist, dem ein
oder mehrere Ergänzungsspeicher
zugeordnet sind.
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6 eine
Vorrichtung zum Erwärmen
und thermischen Desinfizieren von Trinkwasser mit integrierter verfahrenstechnischer
Maßnahme
zum Kalkschutz im Reaktionsraum des Warmwasserspeichers.
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7 eine
Vorrichtung gemäß 6 der
ein oder mehrere Ergänzungsspeicher
nachgeschaltet sind.
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8 eine
Vorrichtung gemäß 6 oder 7 in
die die verfahrenstechnische Maßnahme zum
Kalkschutz in dem separaten Reaktionsbehälter integriert ist, dem ein
oder mehrere Ergänzungsspeicher
zugeordnet sind.
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Gemäß 1 gelangt
das zu erwärmende Kaltwasser über die
Pos. „K", über den
Kühler-„Zapfg." (10) und
die Rohrleitung (50) zur Pos. „X", fließt von dort mit einem ersten
Teilstrom der Ladepumpe (4) zu und weiter über den
Rückflußverhinderer
(4.1), den Mengenbegrenzer (4.2) in den Ladedurchflußwassererwärmer (1)
in dem es hinsichtlich der Temperatur im Zusammenwirken mit der
Wassertemperaturregelvorrichtung (3) auf einstellbare Solltemperatur
(60 ... 80°C)
erwärmt, über die
Rohrleitung (51) und das Tauchrohr (2.7) in den
Raum zwischen Klöpperboden
(2.4) und Düsenboden
(2.5) gelangt. Von dort durchströmt es über mehrere Einzeldüsen in einer
definierten Zeitspanne das Kalkschutzgranulat (2.6) und
den gesamten Reaktionsraum (2.1), so daß in dem erwärmten Trinkwasser eine
Kalkkristallkeimbildung erfolgt, die Härteablagerungen in nachgeschalteten
Geräten,
Armaturen und Rohrleitungen verhindert und gleichzeitig thermisch desinfiziert über das
Rohrsystem (2.2) der Entnahmevorrichtung (2.3)
zugeführt
wird. Mit einem zweiten Teilstrom fließt das an die Pos. „X" gelangte Kaltwasser
in den unteren Anschluß des
Warmwasserspeichers (2) und über Strömungsdämpfer, die eine gleichmäßige Durchströmung des
hydraulischen Querschnittes des (2) bewirken, ebenfalls
der Entnahmevorrichtung (2.3) zu und verläßt den Warmwasserspeicher
(2) über
Pos. „A" und die Leitung
(52) zur Pos. „Y". Über den
Kühler-(Zapfg.) (10)
und das Betriebsmischventil (11) wird das thermisch desinfizierte
und härtestabilisierend
behandelte Warmwasser auf Solltemperatur zwischen 45 und 60°C zurückgekühlt und
gelangt über
die Pos. „Z" in das Rohrleitungsnetz
(60) und zu den Warmwasserzapfstellen (70) .
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Während Zapfruhezeiten
pumpt die Zirkulationspumpe (14) einen über den Mengenbegrenzer (14.2)
definierten Zirkulationsvolumenstrom, während Kleinzapfungen parallel
zu dem Zapfvolumenstrom, über
die Pos. „Z", in das Rohrleitungs-
(60) und Zirkulationsrohrleitungsnetz (80) weiter über die Pos. „B", den Kühler-(Zirk.)
(25), den Zirkulationsdurchflußwassererwärmer (15), die Leitungen
(53) und (51) in das Tauchrohr (2.7)
des Reaktionsraumes (2.1) und fließt weiter durch das Kalkschschutzgranulat
(2.6), das Rohrsystem (2.2) über die Entnahmevorrichtung
(2.3), die Pos. „A", die Leitung (52)
zur Pos. „Y". Der an dieser Pos. „Y" thermisch desinfizierte
und härtestabilisierend
behandelte Zirkulationsvolumenstrom fließt über den Kühler-(Zirk.) (25) und
das Zirkulationsmischventil (12), hinsichtlich der Temperatur
geregelt, der Zirkulationspumpe (14) zu.
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In 2 wird
der Stand der Technik dargestellt mit einer Vorrichtung zum Erwärmen und
thermischen Desinfizieren von Trinkwasser mit temperaturgeregelter
Rückkühlung während des
Zapf- und Zirkulationsbetriebes ohne integriertes Kalkschutzverfahren. 2 sind
zum besseren Verständnis
die Bezugszeichen der 1 und 3 bis 7 zusätzlich zugeordnet.
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In 3 ist
der Reaktionsraum (2.1), gebildet durch den Klöpperboden
(2.4), mit dem Düsenboden
(2.5) dem Kalkschutzgranulat (2.6) und dem Rohrsystem
(2.2) im unteren Bereich des Warmwasserspeichers (2)
angeordnet bei gleicher Funktion wie gemäß 1 beschrieben.
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In 4 sind
dem Warmwasserspeicher (2), je nach erforderlicher Leistung
ein oder mehrere Ergänzungsspeicher
(20) nachgeschaltet.
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In 5 wird
die thermische Desinfektion und die härtestabilisierende Wasserbehandlung
in einem separaten Reaktionsbehälter
(21) durchgeführt, dem
je nach erforderlicher Leistung ein oder mehrere Ergänzungsspeicher
(20) zugeordnet sind. Der über das Rohrsystem (2.2)
austretende erste Volumenstrom wird parallel zu dem über Pos. „X" in den unteren Anschluß des Ergänzungsspeicher
(20) eintretenden und über
den oberen Anschluß austretenden zweiten
Volumenstrom durch die Rohrleitung (54) über die
Pos. „A" und der Rohrleitung
(52) der Pos. „Y" zugeführt. Die
Rückkühlung über den
Kühler-(Zapfg.)
(10) und das Betriebsmischventil (11) sowie der
Zirkulationsbetrieb während
Zapfruhezeiten und während
Kleinzapfungen, geschieht analog zu der Funktionsbeschreibung zu 1
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Gemäß 6 gelangt
das zu erwärmende Kaltwasser über die
Pos. „K" und die Rohrleitung
(50) zur Pos. „X", fließt von dort
mit einem über
den Mengenbegrenzer (4.2) oder einer Pumpenleistungsregelung
(4.3) definierten ersten Teilstrom der Ladepumpe (4)
zu und über
den Rückflußverhinderer (4.1),
in den Ladedurchflußwassererwärmer (1)
in dem es hinsichtlich der Temperatur im Zusammenwirken mit der Wassertemperaturregelvorrichtung
(3) oder der Pumpenleistungsregelung (4.3) auf
einstellbare Solltemperatur von min. 60°C erwärmt, über die Rohrleitung (51)
und das Tauchrohr (2.7) in den Raum zwischen Klöpperboden
(2.4) und Düsenboden
(2.5) gelangt. Von dort durchströmt es über mehrere Einzeldüsen in einer
definierten Zeitspanne, z.B. 10 Minuten, das Kalkschutzgranulat
(2.6) und den gesamten Reaktionsraum (2.1), so
daß in
dem erwärmten
Trinkwasser eine Kalkkristallkeimbildung erfolgt, die Härteablagerungen
in nachgeschalteten Geräten,
Armaturen und Rohrleitungen verhindert und gleichzeitig thermisch
desinfiziert über
das Rohrsystem (2.2) der Entnahmevorrichtung (2.3)
zugeführt
wird. Mit einem zweiten Teilstrom fließt das an die Pos. „X" gelangte Kaltwasser
in den unteren Anschluß des
Warmwasserspeichers (2) und über einen Strömungsdämpfer, der
eine gleichmäßige Durchströmung des
hydraulischen Querschnittes des Warmwasserspeichers (2)
bewirkt, ebenfalls der Entnahmevorrichtung (2.3) zu, verläßt den Warmwasserspeicher
(2) zusammen mit dem ersten Teilstrom über Pos. „A" mit der Solltemperatur von min. 60°C, gelangt
in das Rohrleitungsnetz (60) und zu den Warmwasserzapfstellen
(70).
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Während Zapfruhezeiten
pumpt die Zirkulationspumpe (14) über den Rückflußverhinderer (14.1) einen
durch den Mengenbegrenzer (14.2) oder die Pumpenleistungsregelung
(4.3) definierten Zirkulationsvolumenstrom, parallel zum
Volumenstrom der Ladepumpe (4), der den Warmwasserspeicher
(2) auflädt
zur Nacherwärmung
auf die Solltemperatur von min. 60°C in den Ladedurchflußwassererwärmer (1)
und die Rohrleitung (51), wird erneut thermisch und härtestabilisierend
im Reaktionsraum (2.1) behandelt, wie eingangs beschrieben,
und fließt über Pos. „A", der Rohrleitung
(60), dem Zirkulationsrohrleitunsnetz (80) über Pos. „B" der Zirkulationspumpe (14)
wieder zu.
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7 entspricht 6 ,
jedoch sind dem Warmwasserspeicher (2), je nach erforderlicher
Leistung, ein oder mehrere Ergänzungsspeicher
(20) nachgeschaltet, die mit thermisch und härtestabilisierend
behandeltem Trinkwasser von min. 60°C beladen sind / werden.
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In 8 wird
die thermische Desinfektion in einem separaten Reaktionsbehälter (21),
durchgeführt,
in dem gleichzeitig die härtestabilisierende Wasserbehandlung
erfolgt, wie zu 5 beschrieben. Dem Reaktionsbehälter (21)
sind ein oder mehrere Ergänzungsspeicher
(20) zugeordnet wie zu 7 beschrieben.
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- 1
- Ladedurchflußwassererwärmer
- 2
- Warmwasserspeicher
- 2.1
- Reaktionsraum
- 2.2
- Rohrsystem
- 2.3
- Entnahmevorrichtung
- 2.4
- Klöpperboden
- 2.5
- Düsenboden
- 2.6
- Kalkschutzgranulat
- 2.7
- Tauchrohr
- 3
- Wassertemperaturregelvorrichtung-Ladung
- 4
- Ladepumpe
- 4.1
- Rückflußverhinderer
- 4.2
- Mengenbegrenzer
- 4.3
- Pumpenleistungsregelung
- 10
- Kühler-(Zapfg.)
- 11
- Betriebsmischventil
- 12
- Zirkulationsmischventil
- 14
- Zirkulationspumpe
- 14.1
- Rückflußverhinderer
- 14.2
- Mengenbegrenzer
- 15
- Zirkulationsdurchflußwassererwärmer
- 16
- Wassertemperaturregelvorrichtung-(Zirk.)
- 20
- Ergänzungsspeicher
- 21
- Reaktionsbehälter
- 25
- Kühler-(Zirk.)
-
-
- 50,51,52
- und
- 53,54
- Rohrleitungen
- 60
- Rohrleitungsnetz
- 70
- Warmwasserzapfstellen
- 80
- Zirkulationsrohrleitungsnetz
- Pos. "K"
- Kaltwasseranschluß
-
-
- Pos. "A"
- Eintritt
des behandelten Wassers in Rohrleitung (52) oder
-
- Rohrnetz
(60)
- Pos. "B"
- Rückführung des
Zirkulationsvolumenstromes
- Pos. "X"
- Aufteilung
Kaltwasser-Volumenstrom
- Pos. "Z"
- Eintritt
des behandelten und gekühlten Wassers
ins Rohr
-
- leitungsnetz
(60)
- Pos. "Y"
- Aufteilung
des behandelten Wassers zu (10) und (11) sowie
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- (25)
und (12)