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Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Behandlung von Schmutzwasser, vorzugsweise in einer Kunststoff-Recycling-Anlage.
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In einer Kunststoff-Recycling-Anlage werden Abfälle aus Kunststoff zerkleinert, beispielsweise in Teilchen zwischen 1 mm und 10 mm. Die zerkleinerten Teilchen werden in einer Reinigungsvorrichtung gereinigt. Die Reinigung erfolgt dabei mit Wasser. Das Wasser kann mit weiteren Substanzen versetzt sein. Das vorliegende Verfahren betrifft die Behandlung des Schmutzwassers aus dieser Reinigung. Das Schmutzwasser kann auch als Abwasser bezeichnet werden. Insbesondere handelt es sich um einen geschlossenen Kreislauf, bei dem das behandelte Schmutzwasser der Reinigungsvorrichtung wieder zugeführt wird.
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Es ist Aufgabe der Erfindung ein Verfahren zur Behandlung von Schmutzwasser, vorzugsweise in einer Kunststoff-Recycling-Anlage, anzugeben, dass seine energieeffiziente und gründliche Behandlung bzw. Aufbereitung des Schmutzwassers ermöglicht.
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Die Lösung dieser Aufgabe erfolgt durch die Merkmale des unabhängigen Anspruchs. Die Unteransprüche haben bevorzugte Ausgestaltungen der Erfindung zum Gegenstand.
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Somit wird die Aufgabe gelöst durch ein Verfahren zur Behandlung von Schmutzwasser. Das Schmutzwasser stammt dabei aus einer Reinigungsvorrichtung und wird im behandelten bzw. aufbereiteten Zustand wieder der Reinigungsvorrichtung zugeführt. Vorzugsweise ist die Reinigungsvorrichtung Bestandteil einer Kunststoff-Recycling-Anlage in der zerkleinerte Kunststoffteile gereinigt werden. Allerdings kann das hier beschriebene Verfahren auch in jeglicher anderen Anlage zur Behandlung von Schmutzwasser einer Reinigungsvorrichtung verwendet werden.
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Bei dem Verfahren wird ein Sedimentationsbehälter verwendet, wobei aus dem oberen Bereich des Sedimentationsbehälters aufbereitetes Wasser der Reinigungsvorrichtung zugeführt wird. Im unteren Bereich des Sedimentationsbehälters sammelt sich Schlamm.
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Es erfolgt ein Zuführen des Schmutzwassers aus der Reinigungsvorrichtung und des Schlamms aus dem Sedimentationsbehälter in einen Pressschneckenseparator. Das Schmutzwasser aus der Reinigungsvorrichtung kann, gemäß einer bevorzugten Ausführung vor dem Pressschneckenseparator filtriert werden. Diese bevorzugte Ausführung wird noch im Detail beschrieben. Erfindungsgemäß werden also das Schmutzwasser aus der Reinigungsvorrichtung, gegebenenfalls mit vorheriger Filtrierung, und der Schlamm aus dem Sedimentationsbehälter vor dem Pressschneckenseparator oder im Zulauf des Pressschneckenseparators oder im Inneren des Pressschneckenseparators vermischt.
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Der allgemeine Aufbau eines Pressschneckenseparators ist bekannt. Der Pressschneckenseparator umfasst insbesondere eine von einem Separatorsieb umgebene Schnecke mit einer Seele und zumindest einer auf der Seele angeordneten Schneckenwendel. Durch Rotation des Separatorsiebes und/oder der Schnecke wird das Gemisch aus Schmutzwasser und Schlamm ausgepresst. Das Presswasser tritt durch das Separatorsieb radial nach außen. Am Ende des Separatorsiebes bzw. der Schnecke verlässt der ausgepresste Feststoff den Pressschneckenseparator. Ein beispielhafter Pressschneckenseparator ist in
WO2014/173612 oder
WO2012/126584 beschrieben.
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Pressschneckenseparatoren können zwei unterschiedliche Zuläufe aufweisen, wie dies in
DE 10 2010 031 984 A1 beschrieben ist: Ein erster Zulauf (erster Zulauf 31 in
DE 10 2010 031 984 A1 ) führt direkt zur Schneckenwendel. Ein zweiter Zulauf (zweiter Zulauf 63 in
DE 10 2010 031 984 A1 ) führt stirnseitig in die hohle Seele der Schnecke. Die hohle Seele weist in der Mantelfläche Ausnehmungen, insbesondere Löcher, auf. Über diese Ausnehmungen wird das dem zweiten Zulauf zugeführte Medium dem bereits aufkonzentrierten Feststoff zugeführt, wodurch der bereits aufkonzentrierten Feststoff als Filter für das über den zweiten Zulauf zugeführte Medium wirkt.
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Vorzugsweise wird ein Pressschneckenseparator mit den zwei Zuläufen eingesetzt, wobei der Schlamm über den zweiten Zulauf, also über die hohle Schneckenseele, zugeführt wird. Das Schmutzwasser, bei der Variante mit Filter das aufkonzentrierte Schmutzwasser und das aufkonzentrierte Presswasser, wird/werden über den ersten Zulauf zugeführt.
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Das aus dem Pressschneckenseparator austretende Presswasser wird wiederum in den Sedimentationsbehälter geführt. Das Presswasser aus dem Pressschneckenseparator kann, gemäß einer bevorzugten Ausführung vor dem Sedimentationsbehälter filtriert werden. Insbesondere wird hierzu der gleiche Filter wie für die Filtrierung des Schmutzwassers zwischen der Reinigungsvorrichtung und dem Pressschneckenseparator genutzt. Diese bevorzugte Ausführungsform wird noch im Detail beschrieben.
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Bei dem beschriebenen Verfahren handelt es sich insbesondere um einen geschlossenen Kreislauf. Das Schmutzwasser aus der Reinigungsvorrichtung sowie der Schlamm aus dem Sedimentationsbehälter werden über den Pressschneckenseparator ausgepresst und das Presswasser wird über den Sedimentationsbehälter wiederum der Reinigungsvorrichtung zugeführt. Zum Ausgleich des Wasserverlustes durch die Abgabe feuchter Endprodukte, den Einschluss der Flüssigkeit im abzuführenden Feststoff und durch innerbetriebliche Verluste durch Verdampfung und anderweitige Lecks, kann ein geringer Anteil an Frischwasser dem Prozess zugeführt werden.
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Vorzugsweise ist vorgesehen, dass der Schlamm aus dem Sedimentationsbehälter und das Schmutzwasser aus der Reinigungsvorrichtung ausschließlich in dem Pressschneckenseparator behandelt werden.
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Der Einfachheit halber, werden im Rahmen vorliegender Erfindung lediglich ein Sedimentationsbehälter, ein Pressschneckenseparator und ein Filter beschrieben. Allerdings ist auch bevorzugt vorgesehen, mehrere Sedimentationsbehälter und/oder mehrere Pressschneckenseparatoren und/oder mehrere Filter parallel zu betreiben.
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In bevorzugter Ausführung ist vorgesehen, dass Schmutzwasser aus der Reinigungsvorrichtung vor dem Einlauf in den Pressschneckenseparator einem Filter zuzuführen. Bei dem Filter handelt es sich insbesondere um einen Feinfilter. Der Filter weist vorzugsweise ein Stabsieb oder ein Lochsieb auf, die hier allgemein als Filtersieb bezeichnet werden. Solch ein Filter ist beispielsweise in
EP 2 185 262 B1 beschrieben. Das aufkonzentrierte Schmutzwasser aus dem Filter wird gemeinsam mit dem Schlamm aus dem Sedimentationsbehälter dem Pressschneckenseparator zugeführt. Das filtrierte Schmutzwasser aus dem Filter wird dem Sedimentationsbehälter zugeführt.
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Des Weiteren ist bevorzugt vorgesehen, auch das Presswasser aus dem Pressschneckenseparator dem Filter zuzuführen. Dabei werden das Presswasser aus dem Pressschneckenseparator und das unmittelbar aus der Reinigungsvorrichtung kommende Schmutzwasser vor oder in dem Zulauf des Filters vermischt.
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Das filtrierte Presswasser und das filtrierte Schmutzwasser aus dem Filter werden gemeinsam dem Sedimentationsbehälter zugeführt. Das filtrierte Presswasser und das filtrierte Schmutzwasser stellen einen gemeinsamen, den Filter verlassenden Volumenstrom dar, der auch allgemein als „filtriertes Wasser“ bezeichnet werden kann.
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Das aufkonzentrierte Presswasser und das aufkonzentrierte Schmutzwasser aus dem Filter werden gemeinsam dem Pressschneckenseparator zugeführt. Das aufkonzentrierte Presswasser und das aufkonzentrierte Schmutzwasser stellen einen gemeinsamen, den Filter verlassenden Volumenstrom dar, der auch allgemein als „aufkonzentriertes Wasser“ bezeichnet werden kann.
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Bei der Benutzung des Filters ist vorzugsweise vorgesehen, dass eine Separatorsiebweite des Separatorsiebes im Pressschneckenseparator größer ist als eine Filtersiebweite des Filtersiebs im Filter. Die „Siebweite“ beschreibt die lichte Weite zwischen den Stäben eines Stabsiebs oder die Lochgröße eines Lochsiebs.
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Besonders bevorzugt ist vorgesehen, dass die Separatorsiebweite zumindest 125 %, besonders vorzugsweise zumindest 500 %, der Filtersiebweite beträgt.
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Ferner ist bevorzugt vorgesehen, dass die Separatorsiebweite höchstens 0,5 mm, insbesondere höchstens 0,35 mm, besonders vorzugsweise höchstens 0,25 mm, beträgt.
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Zusätzlich oder alternativ ist bevorzugt vorgesehen, dass die Filtersiebweite höchstens 0,2 mm, insbesondere höchstens 0,15 mm, besonders vorzugsweise höchstens 0,1 mm, beträgt.
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In der Variante ohne Filter, ist vorzugsweise vorgesehen, dass die Separatorsiebweite höchstens 0,5 mm, vorzugsweise höchstens 0,35 mm, besonders vorzugsweise höchstens 0,25 mm, beträgt.
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In Berechnungen und Versuchen hat sich gezeigt, dass die angegebenen Größen für die Siebweiten einen energieeffizienten Betrieb des Verfahrens mit guten Ergebnissen für die Behandlung des Schmutzwassers, insbesondere in einer Kunststoff-Recycling-Anlage, ergeben.
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Aus der Reinigungsvorrichtung wird Schmutzwasser mit einem ersten Volumenstrom entnommen. Aus dem Sedimentationsbehälter wird Schlamm mit einem zweiten Volumenstrom entnommen. Das Verhältnis des ersten Volumenstroms zum zweiten Volumenstrom liegt vor Zugsweise zwischen 10/1 und 200/1 (erster Volumenstrom/zweiter Volumenstrom). So wird wesentlich mehr Schmutzwasser aus der Reinigungsvorrichtung dem Pressschneckenseparator zugeführt als Schlamm aus dem Sedimentationsbehälter.
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Das Schmutzwasser aus der Reinigungsvorrichtung weist einen ersten Trockensubstanzgehalt (Kilogramm pro Kubikmeter) auf. Der aus dem Sedimentationsbehälter entnommene Schlamm weist einen zweiten Trockensubstanzgehalt (Kilogramm pro Kubikmeter) auf. Der erste Trockensubstanzgehalt liegt vorzugsweise zwischen 0,05 % und 5 %. Der zweite Trockensubstanzgehalt liegt vorzugsweise zwischen 1 % und 15 %. Insbesondere wird das Verfahren so betrieben, dass der erste Trockensubstanzgehalt geringer ist als der zweite Trockensubstanzgehalt, sodass der Schlamm aus dem Sedimentationsbehälter mit dem Schmutzwasser aus der Reinigungsvorrichtung verdünnt wird.
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Vorteilhaft für die Behandlung des Schlamms, also die Abscheidung von geflockten und damit relativ weichen Bestandteilen über den Pressschneckenseparator, ist die Relation der festen, zu den weichen Anteilen, bezogen auf die Menge an Trockensubstanz in Masse pro Zeit, insbesondere kg/h (Kilogramm pro Stunde). Je weniger weiche Anteile, umso sicherer die Abscheidung derselben mit Hilfe der festen Bestandteile in den Feststoff.
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Das dem Pressschneckenseparator zugeführte Schmutzwasser bildet eine erste Trockensubstanz-Zufuhr, gemessen in Masse pro Zeit, insbesondere kg/h. Bei Verwendung des oben beschriebenen Filters, erfolgt die „erste Trockensubstanz-Zufuhr“ mit dem aufkonzentrierten Schmutzwasser und dem aufkonzentrierten Presswasser.
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Der dem Pressschneckenseparator zugeführte Schlamm bildet eine zweite Trockensubstanz-Zufuhr, gemessen in Masse pro Zeit, insbesondere kg/h.
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Vorzugsweise liegt ein Verhältnis der ersten Trockensubstanz-Zufuhr zur zweiten Trockensubstanz-Zufuhr zwischen 2/1 und 4/1, vorteilhafterweise zwischen 2,5/1 und 3,5/1.
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In bevorzugter Ausführung befindet sich am unteren Auslauf des Sedimentationsbehälters oder im Sedimentationsbehälter eine Pumpe, insbesondere Schraubenpumpe, zur Förderung des Schlammes in den Pressschneckenseparator.
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Besonders bevorzugt weist der Sedimentationsbehälter einen Sensor auf, der die Menge an Schlamm im unteren Bereich des Sedimentationsbehälters erfasst und die Pumpe entsprechend ansteuert. Insbesondere erfasste der Sensor eine Höhe des Schlammspiegels im Sedimentationsbehälter.
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Des Weiteren ist bevorzugt vorgesehen, das dem Sedimentationsbehälter zulaufende Wasser mit Flockungsmittel zu versetzen. Bei dem Wasser das in den Sedimentationsbehälter läuft, handelt es sich bei der Variante ohne Filter um das Presswasser. Bei der Variante mit Filter läuft das Gemisch aus filtriertem Presswasser und filtriertem Schmutzwasser in den Sedimentationsbehälter.
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Die Erfindung umfasst des Weiteren eine Kunststoff-Recycling-Anlage mit einer Reinigungsvorrichtung zum Reinigen von Kunststoffteilen in Wasser. Des Weiteren umfasst die Anlage den Sedimentationsbehälter, den Pressschneckenseparator, und gegebenenfalls den Filter, alle ausgebildet zur Durchführung des beschriebenen Verfahrens.
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Weitere Einzelheiten, Vorteile und Merkmale der vorliegenden Erfindung ergeben sich aus nachfolgender Beschreibung von Ausführungsbeispielen anhand der Zeichnung. Es zeigt:
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1 eine schematische Darstellung des erfindungsgemäßen Verfahrens zur Behandlung von Schmutzwasser gemäß einem ersten Ausführungsbeispiel, und
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2 eine schematische Darstellung des erfindungsgemäßen Verfahrens zur Behandlung von Schmutzwasser gemäß einem zweiten Ausführungsbeispiel.
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1 und 2 zeigen zwei unterschiedliche Ausführungsbeispiele des erfindungsgemäßen Verfahrens, implementiert in eine Kunststoff-Recycling-Anlage 1. Gleiche bzw. funktionalgleiche Teile der Figuren sind dabei mit gleichen Bezugszeichen versehen.
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Gemäß 1 umfasst die Kunststoff-Recycling-Anlage 1 eine Reinigungsvorrichtung 2. In der Reinigungsvorrichtung 2 werden Kunststoffteilchen gewaschen und vorzugsweise in aufschwimmende und absinkende Bestandteile sortiert. Die Behandlung bzw. Aufbereitung des Wassers dieser Reinigungsvorrichtung 2 wird im Folgenden beschrieben:
Die Kunststoff-Recycling-Anlage umfasst einen Sedimentationsbehälter 3 und einen Pressschneckenseparator 4. In dem Sedimentationsbehälter 3 sammelt sich in einem unteren Bereich Schlamm 7. Im oberen Bereich des Sedimentationsbehälters 3 sammelt sich aufbereitetes Wasser 9, das der Reinigungsvorrichtung 2 zugeführt wird.
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Das Schmutzwasser 6 aus der Reinigungsvorrichtung 2 wird zusammen mit dem Schlamm 7 aus dem Sedimentationsbehälter 3 dem Pressschneckenseparator 4 zugeführt. Im Pressschneckenseparator 4 wird das Gemisch auch Schmutzwasser 6 und Schlamm 7 ausgepresst. Der dabei entstehende Feststoff 11 wird abgeführt.
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Das Presswasser 8 aus dem Pressschneckenseparator 4 wird dem Sedimentationsbehälter 3 zugeführt.
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Am Sedimentationsbehälter 3 ist eine Schraubenpumpe 16 angeordnet. Die Schraubenpumpe 16 fördert den Schlamm 7 aus dem unteren Bereich des Sedimentationsbehälters 3 in den Pressschneckenseparator 4. Am Sedimentationsbehälter 3 ist ein Sensor 17 angeordnet. Der Sensor 17 überwacht den Schlammspiegel im Sedimentationsbehälter 3 und steuert die Schraubenpumpe 16 entsprechend der Menge der Schlamms 7 an.
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Dem Presswasser 8 wird vor dem Eintritt in den Sedimentationsbehälter 3 Flockungsmittel 18 beigemischt.
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2 zeigt eine Variante des erfindungsgemäßen Verfahrens, die insbesondere für größere Mengen zu verwenden ist. Gemäß 2 umfasst die Kunststoff-Recycling-Anlage 1 einen Filter 5. Das Schmutzwasser 6 aus der Reinigungsvorrichtung 2 durchläuft zunächst den Filter 5. Ebenso wird das Presswasser 8 aus dem Pressschneckenseparator 4 dem Filter 5 zugeführt.
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Das aufkonzentrierte Wasser aus dem Filter 5 wird als aufkonzentriertes Schmutzwasser 12 und aufkonzentriertes Presswasser 13 bezeichnet. In einem gemeinsamen Volumenstrom wird das aufkonzentrierte Wasser 12, 13 zusammen mit dem Schlamm 7 dem Pressschneckenseparator 4 zugeführt.
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Das filtrierte Wasser aus dem Filter 5 wird als filtriertes Schmutzwasser 14 und filtriertes Presswasser 15 bezeichnet. In einem gemeinsamen Volumenstrom wird das filtrierte Wasser 14, 15 dem Sedimentationsbehälter 3 zugeführt.
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Im gesamten Prozess kann gegebenenfalls Frischwasser 10 zugeführt werden.
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Die gestrichelte Linie in den
1 und
2 zeigt eine alternative Schlammzufuhr
71 in eine hohle Seele der Schnecke des Pressschneckenseparators
4.
DE 10 2010 031 984 A1 beschreibt im Detail diesen stirnseitigen Zulauf in einen Pressschneckenseparator.
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Neben der vorstehenden schriftlichen Beschreibung der Erfindung wird zu deren ergänzender Offenbarung hiermit explizit auf die zeichnerische Darstellung der Erfindung in den Figuren Bezug genommen.
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Bezugszeichenliste
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- 1
- Kunststoff-Recycling-Anlage
- 2
- Reinigungsvorrichtung
- 3
- Sedimentationsbehälter
- 4
- Pressschneckenseparator
- 5
- Filter
- 6
- Schmutzwasser
- 7
- Schlamm
- 8
- Presswasser
- 9
- aufbereitetes Wasser
- 10
- Frischwasser
- 11
- Feststoff
- 12
- aufkonzentriertes Schmutzwasser
- 13
- aufkonzentriertes Presswasser
- 14
- filtriertes Schmutzwasser
- 15
- filtriertes Presswasser
- 16
- Pumpe, insbesondere Schraubenpumpe
- 17
- Sensor
- 18
- Flockungsmittel
- 71
- alternative Schlammzufuhr
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- WO 2014/173612 [0008]
- WO 2012/126584 [0008]
- DE 102010031984 A1 [0009, 0009, 0009, 0048]
- EP 2185262 B1 [0015]
