DE2444903A1 - Schlammbehandlungsvorrichtung - Google Patents

Schlammbehandlungsvorrichtung

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DE2444903A1 DE19742444903 DE2444903A DE2444903A1 DE 2444903 A1 DE2444903 A1 DE 2444903A1 DE 19742444903 DE19742444903 DE 19742444903 DE 2444903 A DE2444903 A DE 2444903A DE 2444903 A1 DE2444903 A1 DE 2444903A1
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Description

Patentanwälte Dlpl.-lnc. Γ. " "-" "■' T^ sen
Dr. '. : -~ Ir.
S Manchen ί'2, S.e.nedorfctr. 1t
581-23.213Ρ(23·21ίΙΗ) 19. 9. 1974
Inoue-Japax Research Incorporated, Yokohamashi, Kanagawaken (Japan) Schlammbehandlungsvorrichtung
Die Erfindung betrifft eine Schlammbehandlungsvorrichtung, insbesondere eine mit elektrochemischer Entwässerung und Eindickung, die zur kontinuierlichen Schlammbehandlung zwecks Beseitigung und Verwertung betreibbar und zur Verarbeitung von Haushalts- und Gewerbe-Abwasser geeignet ist.
Eines der Hauptprobleme bei der Behandlung von Gewerbe- und Haushalts-Abwässern oder -Abgängen ist die wirksame und wirtschaftliche Behandlung von Schlämmen, die diese Abwasser oder die Produkte vorhergehender Filterung oder anderer Verarbeitungen derartiger Abwasser sein können. Schlämme müssen,um ihr Volumen zu verringern und auch wegen der Umweltschutzbedingungen zur geeigneten Beseitigung, wie Verbrennung, ausreichend entwässert und eingedickt werden, und aus diesem Grund ist es sehr wichtigy daß sie z.B. weniger als 6ofo Wasser enthalten. Um dieses Ziel zu erreichen, werden herkömmlich verschiedene Verarbeitungsverfahren angewendet, einschließlich chemischer Aufbereitung, Trocknung, mechanischer Entwässerung und elektrochemischer Eindickung. Jedoch hat sich keine der herkömmlichen Vorrichtungen zur Durchführung dieser Verarbeitungsverfahren, einzeln oder in Kombination, als wirtschaftlich befriedigend erwiesen.
581-(A448)-MeBkPu
609814/1039
24U9Q3
Es ist daher Aufgabe der Erfindung, eine Vorrichtung zur wirtschaftlicheren und wirksameren Schlammbehandlung als bisher vorzusehen, um den Schlamm bereit zur Beseitigung oder Verwertung zu liefern.
Die erfindungsgemäße Schlammbehandlungsvorrichtung wendet das elektrochemische Entwässern und Eindicken in völlig neuer Art und Weise an. Unter dem Begriff "elektrochemische Entwässerung und Eindickung" soll hier eine kombinierte Wirkung von Elektroosmose und Elektrophorese und möglicherweise auch elektrochemischer Oxidation sowie alle anderen Reaktionen verstanden werden, die zur Entwässerung und Eindickung eines Schlamms beitragen, wenn er mit einer elektrischen Spannung beaufschlagt wird.
Eine erste Elektrode zum elektrochemischen Entwässern und Eindicken ist vorzugweise durch ein elektrisch leitendes Glied gebildet, das eine endlose, siebartig perforierte Oberfläche besitzt, die kontinuierlich entlang einem bestimmten Weg oder einer bestimmten Bahn in, durch und aus einem zu behandelnden und in einem Gefäß gehaltenen Schlammbad bewegbar ist.
Eine zweite Elektrode ist nahe, benachbart oder neben der ersten Elektrode in dem Schlammbad vorgesehen, während eine Spannungsversorgung oder -quelle an die erste und die zweite Elektrode angeschlossen ist, um daran eine elektrische Spannung anzulegen zum elektrochemischen Bewirken eines Wasserstroms von dem Schlamm durch die Perforationen der Oberfläche und zum Bilden auf der letzteren eine Ablagerung eingedickten Schlammes in dem Bad. An einer Stelle der bestimmten Bahn stromabwärts des Bades ist eine Abtrenneinrichtung vorgesehen, um zwecks Beseitigung die Ablagerung von der Oberfläche zu entfernen oder abzutrennen.
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"5" 24449Q3
Vorzugsweise ist auch eine Heizung auf der Bahn und zwischen dem Bad und der Abtrenneinrichtung zum Trocknen der eingedickten Schlammablagerung vorgesehen, um ihre Abtrennung von der Oberfläche zu erleichtern.
Die Abtrenneinrichtung enthält vorzugsweise einen Verbrennungsofen, um die Ablagerung unter Verbrennungsbedingungen zu lagern. Von der Oberfläche als Verbrennungsprodukt entfernte Asche kann gesammelt werden zur Beseitigung, z.B. Rückführung in das Gelände oder zur Verwertung als Düngemittel, Brennstoff oder Rohstoff zur Aktivkohleerzeugung usw.
Die Heizung und der Verbrennungsofen können ihre jeweiligen Kammern bedeckende Abschnitte der bewegbaren Oberfläche umfassen, die die darauf kontinuierlich in dem Bad gebildete eingedickte Schlammablagerungjbrägt, und diese Kammern können so durch eine Leitung gekoppelt sein, daß die in dem Verbrennungsofen erzeugte Wärme zum Trocknen der Ablagerung vor deren Verbrennung verwendbar ist.
Gemäß einer Weitergestal tung der Erfindung ist eine Einrichtung vorteilhaft, die den Wassergehalt der eingedickten Schlammablagerung konstant hält, die kontinuierlich auf der Bandelektrode gebildet ist, und/oder die auf ihr in der Heizkammer getrocknet ist.
Es hat sich als vorteilhaft herausgestellt, die Dicke der kontinuierlich auf der Bandelektrode gebildeten eingedickten Schlammablagerung konstant zu halten. Das ist durch Messen des zwischen der Bandelektrode und der Gegenelektrode fließenden Stroms und davon abhängiges Einstellen (Regeln) der Bewegungsgeschwindigkeit der Bandelektrode erreichbar.
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Die Erfindung wird anhand der in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispiele näher erläutert. Es zeigen:
Fig. 1 schematisch im Schnitt ein erstes Ausführungsbeispiel der Erfindung,
Fig. 2 schematisch im Schnitt ein zweites Ausführungsbeispiel der Erfindung,
Fig. 5 schematisch im Schnitt ein drittes Ausführungsbeispiel der Erfindung mit einer Einrichtung zum Konstanthalten des Wassergehaltes der eingedickten Schlammablagerung auf der Bandelektrode,
Fig. 4 schematisch im Schnitt ein viertes Ausführungsbeispiel der Erfindung mit einer Einrichtung zur Dickenkonstanthaitung der auf der Bandelektrode gebildeten eingedickten Schlammablagerung,
Fig. 5 schematisch im Schnitt eine anders ausgeführte Bewegungseinrichtung, die bei den Ausführungsbeispielen gemäß den Fig. 1-4 verwendbar ist.
Fig. β schematisch im Schnitt ein fünftes Ausführungsbeispiel der Erfindung mit, einem weiteren Ausführungsbeispiel der Bewegungseinrichtung,
Fig. 7 schematisch im Schnitt und vergrößert einen Teil der Vorrichtung gemäß Fig. 6,
Fig. 8 schematisch im Schnitt ein sechstes Ausführungsbeispiel der Erfindung mit einem anderen Ausführungsbeispiel der Bewegungseinrichtung,
Fig. 9 schematisch im Schnitt eine gegenüber den Fig. 6 und 7 geänderte Elektrodenanordnung.
In Fig. 1 wird zu behandelnder Schlamm durch eine Leitung 1 in ein Gefäß 2 eingeführt und darin in Form eines Bades 2a gespeichert oder gehalten, das eine stationäre (zweite) Elektrode J5 enthält. Weiter ist dargestellt ein elektrisch leitendes endloses Siebband, das durch einen geeigneten
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(nicht dargestellten) Motor über Rollen oder Walzen 5a, 5b, 5o, 5d und 5e zum Durchtritt durch das Bad 2a bewegbar ist, und das mit Abstand nahe, benachbart oder neben der stationären Elektrode 3, eine (erste) Gegenelektrode in dem Schlammbad 2a bildend, angeordnet ist. Eine Spannungsquelle 6 ist an die stationäre Elektrode 3 und die bewegbare Siebbandelektrode 4, und zwar an letztere über die elektrisch leitende Walze 5b, mit einer Polarität angeschlossen, die abhängig von der Art des Schlamms als geeignet bestimmt ist, um einen Wasserstrom vom Schlamm durch die Siebmaschen elektroosmotisch zu bewirken und um elektrophoretisch, allgemeiner elektrochemisch, eine Ablagerung eingedickten Schlamms auf der Siebelektrode 4 zu bilden. Letztere sollte neben guter elektrischer Leitfähigkeit Wärme- und Korrosionsßstigkeit besitzen und kann aus rostfreiem Stahl bestehen.
Die kontinuierlich auf der Siebbandelektrode 4 gebildete eingedickte Schlammablagerung d, die in ihrem Wassergehalt auf z.B. Werte zwischen 96 und 9°$ gegenüber 99$ bei der Einführung aus der Leitung 1 verringert ist, wird mit der Bandelektrode 4 aus dem Bad 2a und dann zu einer Trocknerstufe getragen, die eine Trockner- oder Heizkammer 7 enthält, in der ein Heißluftstrom 8 umgewälzt wird, um den Wassergehalt der Schlammablagerung d weiter auf z.B. 60% oder weniger zu verringern.
Die getrocknete Schlammablagerung d wird dann zu einer Abtrenneinrichtung oder -stufe getragen, in der sie einem Luftstrom aus einer Düse 9 und der Schab- oder Kratzwirkung einer Drehbürste Io unterworfen ist, um die Förderbandelektrode 4 zur Sammlung in einem Auffangbehälter 11 zu verlassen. In dieser Stufe kann auch eine Vibration auf die Bandelektrode 4 ausgeübt werden.
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Die Abtrennstufe ermöglicht auch ein Naßreinigen der Siebelektrode 4, die zum Bad 2a im Gefäß zurückgeführt wird, in der sie zum Entwässern und Aufnehmen des Schlamms wirkt. Das vom Schlamm im Gefäß 2 getrennte Wasser wird in einen Speichertank 12 abgelassen.
In dem AusfUhrungsbeispiel gemäß Fig. 2 enthält die Abtrennstufe eine Verbrennungskammer 13, die einen Abschnitt der Bandelektrode 4 stromab der Trocknerkammer 7 bedeckt und einen Brenner 14 zum Zuführen einer geeigneten Wärme enthält, um die getrocknete Schlammablagerung d auf der Bandelektrode 4 zu verbrennen. Die Verbrennungskammer ist mit der Trocknerkammer 7 über eine Leitung 15 gekoppelt, durch die sich die in der Verbrennungskammer erzeugte Wärme zur Trocknerkammer 7 ausbreitet und zum Trocknen der über eine weitere Walze 5f in die Verbrennungskammer 13 getragene Schlammablagerung d auf der Bandelektrode 4 in der letzteren vorhergehenden Stufe verwendbar ist. Stromabwärts des Verbrennungsofens 13» 14 wird die Bandelektrode 4 einem Schaben durch eine Drehbürste unterworfen, wodurch Verbrennungsprodukte, die auf der Bandelektrode 4 zurückbleiben können, zur Sammlung in einem Auffangbehälter 11 entfernt werden.
Eine in Fig. 3 dargestellte Vorrichtung enthält im wesentlichen die Vorrichtung gemäß Fig. 1 und weist eine Einrichtung auf, um den Wassergehalt der kontinuierlich gebildeten eingedickten Schlammablagerung d durch Einstellen (Regeln) zumindest eines Betriebsparameters im wesentlichen konstant zu halten, aufgrund der Messung des Wassergehalts der Schlammablagerung d und/^ oder des der Trocknung unterworfenen Schlamms. Es wurde
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festgestellt^ daß der Wassergehalt durch Erfassen des elektrischen. Widerstands über die abgelagerte Schicht feststellbar ist.
Demzufolge enthält die Vorrichtung gemäß Fig. J ein Paar Fühlerelektroden l6a und i6b, deren jede vorzugsweise als Rolle oder Walze ausgebildet ist, und die, wie dargestellt, die über die Walze 5b aus dem Bad 2a getragene : Schicht aus Schlammablagerung d berühren, um den elektrischen Widerstandswert der Ablagerung d zu messen.'Ein Regler 17 ist mit diesen Elektroden l6a, l6b verbunden, um ein dem (gemessenen) Ist-Wert entsprechendes Signal zu empfangen, und um dadurch die Spannungsquelle 6 so einzustellen, daß die kontinuierlich im Bad 2a gebildete und herausgetragene Schlammablagerung d einen bestimmten elektrischen Widerstandswert entsprechend einem Soll-Wassergehalt, z.B. 90%, besitzt.
Ähnlich sind Fühlerelektroden l8a und l8b, jede wieder in Form einer Rolle oder Walze, stromab der Heizung 7> 8 vorgesehen und zum Erfassen des Wassergehaltes der getrockneten Ablagerung d durch Messen ihres elektrischen Widerstands bestimmt, wodurch eine Heizung 20 mittels des Reglers 19 einstellbar ist, um die Temperatur des trocknenden Luftstroms 8 zu erhöhen oder zu vermindern zur Einstellung (Regelung) des elektrischen Widerstandswerts zwischen den Elektroden l8a und l8b auf einen bestimmten Wert entsprechend einem Soll-Wassergehalt der getrockneten Ablagerung d, z.B. 60$.
Eine in Fig. 4 dargestellte Vorrichtung ist vorgesehen, um die kontinuierlich auf der Transportbandelektrode gebildete eingedickte Schlammablagerung d im wesentlichen
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auf konstante Dicke zu regeln. Zu diesem Zweck ist ein Widerstandsfühler 21 in die Schaltung mit der Spannungsquelle 6 und den Elektroden 3 und 4 eingefügt, um den durch den Spalt zwischen diesen fließenden elektrischen Strom zu erfassen. Ein dem Spaltstrom entsprechendes Signal wird durch eine Überwachungsschaltung 22 erzeugt und einem Regler 27) zugeführt, der abhängig davon einen Motor 24 regelt, der zur Bewegung der Bandelektrode 4 so angeordnet ist, daß eine Zunahme des Spaltstroms, der eine Dickenzunahme der Ablagerungen d anzeigt, die Bewegungsgeschwindigkeit der Bandelektrode 4 zunehmen läßt, und daß eine Abnahme des Spaltstroms, der einer Dickenabnahme der Ablagerung d entspricht, die Bewegungsgeschwindigkeit abnehmen läßt, um eine Dickenkonstanz der kontinuierlich auf der Bandelektrode 4 gebildeten Ablagerung d zu erreichen.
Die Fig. 5 zeigt eine Anordnung, die bei den bisher beschriebenen Ausführungsbeispielen der Erfindung anwendbar ist. Diese Anordnung verwendet ein Papier oder Gewebe, das als elektrisch isolierender Filter dient und insbesondere dort vorteilhaft ist, wo eine Siebelektrode 4 befriedigender Maschenweite und als elektroosmotische Membran ausreichend, nicht erhältlich ist. Das Papier oder das Gewebe 25 wird von einer Rolle oder Walze 26 geliefert und tritt über eine Rolle oder Walze 27 in die Nähe der Walze 5a, wo es die Siebelektrode 4 bedeckt, um als Filter für Schlammteilchen zu dienen, und um darauf einen Aufbau oder eine Bildung einer eingedickten Schlammablagerung d zu erreichen, wenn es mit der Siebelektrode in dem Schlammbad 2a bewegt wird. Wahlweise zu Papier oder Gewebe ist es möglich, einen Zellulosefilm zu verwenden, der der Oberfläche der Siebelektrode 4 stromauf des Bades 2a zuführbar ist.
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In Pig. 6 ist eine verbesserte Förder- oder Bewegungseinrichtung dargestellt, die eine Bandelektrode 4 ver^- wendet, die mit einer Serie oder Folge nach außen vorspringender Steifen oder Platten 28 versehen ist, die aus einem biegsamen elektrischen Isolierstoff zusammengesetzt sind,.und deren jede sich in ihrer Breite über die Breite der Bandelektrode 4 und in ihrer Höhe über die Spaltbreite zwischen den Elektroden 3 und 4 erstreckt. Die Platten 28 dienen als Abstandshalter für die Bandelektrode 4 und die stationäre Elektrode 3 gegen möglichen Kontakt oder Kurzschluß während des Behandlungsbetriebes und ebenso als Sperrglieder gegen Abgleiten für den elektrochemisch entwässerten und eingedickten Schlamm auf der Bandelektrode 4, wenn sie aus dem Bad 2a gehoben wird, wie das aus Fig. 7 besser ersichtlich ist.
Ein geändertes AusführungsbeJ33iel der Anordnung gemäß Fig. 6 ist in Fig. 8 dargestellt. Dieses Ausführungsbeispiel ersetzt die stationäre Elektrode 3 durch eine endlose Bandelektrode 3a, auf der eine Serie oder Folge von Abstands-Sperrplatten 28a, wie bereits beschrieben, ausgebildet ist. Die zweite Bandelektrode 3a wird, wie dargestellt, kontinuierlich in Pfeilrichtung bewegt, wenn die Schlammaufnahme-Bandelektrode 4 während des Behandlungsbetriebes bewegt wird. Obwohl in der Figur nicht dargestellt, kann diese Vorrichtung einen Trockner und weiter einen Verbrennungsofen, wie anhand der Fig. und 2 beschrieben, enthalten.
Fig. 9 zeigt eine abgewandelte, bevorzugte Elektrodenanordnung, die bei dem Ausführungsbeispiel gemäß Fig. verwendbar ist. Diese Anordnung verwendet eine stationäre plattenförmige zweite Elektrode 3b, die nicht parallel
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zur sondern sich am oberen Ende an die kontinuierlich bwegbare Schlammaufnahme-Bandelektrode 4 annähernd ausgeführt ist, und die zur Kompensation der Zunahme der elektrischen Leitfähigkeit zwischen den beiden Elektroden bestimmt ist, wenn Schlamm auf der Bandelektrode 4 eingedickt ist, und die deshalb zum Beseitigen eines elektrischen Leistungsverlustes infolge einer derartigen Erhöhung bestimmt ist.
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Claims (1)

  1. Patentansprüche
    1. Schlammbehandlungsvorrichtung,
    gekennzeichnet durch
    ein Gefäß (2) zur Aufnahme eines Schlammbades (2a),
    ein elektrisch'leitendes GIiBd, das eine kontinuierlich durch das und außerhalb des Bades (2a) entlang einer bestimmten Bahn bewegbare endlose, siebartig perforierte Oberfläche und eine erste Elektrode (4) bildet,
    eine Bewegungseinrichtung (24, 5a-f) für die Oberfläche entlang der bestimmten Bahn,
    eine mit Abstand neben der ersten Elektrode (4) in dem Bad (2a) angeordnete zweite Elektrode (3J 3a, j5b),
    eine Spannungsquelle (6) zum Anlegen einer elektrischen Spannung an die erste Elektrode (4) und die zweite Elektrode (3) zum elektrochemischen Erzeugen eines Wasserstroms aus dem Schlamm durch die Perforationen der Oberfläche und zum Bilden einer eingedickten Schiammablsgerung (d) auf letzterer in dem Bad (2a) und
    eine in der Bahn und stromab des Bades (2a) angeordnete Abtrenneinrichtung zum Abtrennen der Schlammablagerung (d) von der Oberfläche zwecks Beseitigung oder Verwertung,
    2. Vorrichtung nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch eine in der Bahn zwischen dem Bad (2a) und der Abtrenneinrichtung angeordnete Heizung (1J, 8) zum Trocknen der Ablagerung (d) vor deren Abtrennung von der Oberfläche.
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    3. Vorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzei c h η e t, daß die Abtrenneinrichtung einen Verbrennungsofen (13* 14) zum VertFennen der auf der Oberfläche getragenen und durch die Heizung (7, 8) getrockneten Ablagerung (d) enthält.
    4. Vorrichtung nach Anspruch 3* dadurch gekennzeichnet,
    daß die Heizung (1J, 8) und der Verbrennungsofen (13, Ik) ihre jeweiligen Kammern (7; 13) aufnehmende Abschnitte der Oberfläche beinhalten und
    daß eine die Kammern (7; 13) miteinander verbindende Leitung (15) vorgesehen ist zum Übertragen der in dem Verbrennungsofen (13, Ik) erzeugten Wärme zur Heizung ( 7, 8), um darin die Ablagerung (d) zu trocknen.
    5. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1-4, gekennzeichnet durch
    eine Erfassungseinrichtung (l6a, l6b) für den Wassergehalt der aus dem Bad (2a) getragenen Ablagerung (d) auf der Oberfläche zum Erzeugen eines dem Ist-Wert entsprechenden elektrischen Signals und
    eine das Signal empfangende Einrichtung (17) der Spannungsquelle (6) zum Halten des Wassergehalts der Ablagerung (d) auf einem Sollwert (Fig. 3)·
    6. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 2 - 5* gekennzei chnet durch
    eine Erfassungseinrichtung (l8a, l8b) für den Wassergehalt der durch die Heizung getretenen Ablagerung (d)
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    auf der Oberfläche zum Erzeugen eines dem Ist-Wert entsprechenden elektrischen Signals und
    eine auf das Signal antwortende Einrichtung (19* 2o) zum Einstellen der Heizung zum Halten des Wassergehalts der Ablagerung (d) auf einem Sollwert (Fig. J5)·
    7. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1-6, gekennzei chnet durch
    einen Dickenmesser für die auf der Oberfläche gebildete Ablagerung (d) zum Erzeugen eines dem Ist-Wert entsprechenden Signals und
    eine auf das Signal antwortende Einrichtung zum Einstellen der Bewegungsgeschwindigkeit der Oberfläche durch Zuführen des Signals zur Bewegungseinrichtung (24, 5a-f) zum Halten der Dicke der Ablagerung (d) auf einem Sollwert (Fig. 4).
    8. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 - 1J, gekennzeichnet durch eine Zuführeinrichtung (26, 27) für einen porösen Film eines elektrischen
    __ Isolierstoffs (25) auf die Oberfläche zum Aufbau der Ablagerung (d) eingedickten Schlamms auf dem Film (Fig. 5).
    9. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1-8, dadurch gekennzeichnet, daß die Oberfläche mit einer Folge von nach außen ragenden und aus einem biegsamen elektrischen Isolierstoff bestehenden Platten (28) versehen ist zum Abstandhalten zwischen der Oberfläche der ersten Elektrode (4) und der zweiten Elektrode (J, Ja, Jb) (Fig. 6, 7).
    5098U/1039
    lo. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 - 9, dadurch gekennzeichnet, daß die zweite Elektrode (Jb) sich nach oben an die Oberfläche annähert (Fig. 9).
    11. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 - 10, dadurch gekennzeichnet, daß die zweite Elektrode (j5a) ein endloses kontinuierlich bewegbares Band enthält, das mit einer Folge elektrisch isolierender biegsamer nach außen ragender Platten (28a) versehen ist zum Abstandhalten zwischen dem Band der zweiten Elektrode Oa) und der Oberfläche der ersten Elektrode (4) (Fig. 8).
    509814/1039
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