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" Aufbereitungsverfahren für Industrieschlämme und
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Einrichtung zur Durchführung des Verfahrens Die Erfindung betrifft
ein Aufbereitungsverfahren für Industrieschlämme, welche neben Wasser noch mindestens
einen weiteren flüssigen Bestandteil enthalten, insbesondere ölhaltige Industrieschlämme,
unter Trennung der festen Anteile von den flüssigen Anteilen durch Zentrifugieren.
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In zunehmendem Masse bereitet es Schwierigkeiten, durch industrielle
Verarbeitungen anfallende Schlämme, z.B.
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Oel-, Galvanik-, Zink-, und Säureschlämme zu beseitigen.
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Bislang war es bekannt, hierfür mehrere stufenförmig hintereinander
gesetzte Ablagerungskammern zu verwenden.
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Hierbei wird die betreffende Schlämme zunächst in die erste Kammer
geleitet, wo sich nach einer genügenden Beruhigungszeit die schweren Sinkstoffe
ablagern und die oberen, spezifisch leichteren Schichten in die nächste Ablagerungskammer
überfliessen können. In der zweiten und in den darauffolgenden Kammern wiederholt
sich dieser Vorgang, so dass die gesamte Schlämme in ihre unterschiedliche spezifische
Gewichte aufweisenden Anteile getrennt wird und weiter verarbeitet werden kann.
Ein solches
Mehrkammerverfahren ist jedoch sehr langwierig und gewährleistet
nicht die gewünschte saubere Trennung der Schlämmeanteile.
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Altöle, die durch hohe Temperatureinwirkung und Luftoxydation starke
Veränderungen ihrer physikalischen und chemischen Eigenschaften erfahren haben,
werden bekanntermassen durch Filtration und Behandlung mit Schwefelsäure und Bleicherde
aufbereitet. Altöldestillationen sind jedoch für Oelschlämme, die stark mit Feststoffen
verunreinigt sind, worunter sich z.T. sogar grössere Metallgegenstände und Textilien
befinden, nicht geeignet.
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Ferner ist es bekannt, Abfallöle, das sind ölschlammähnliche Substanzen,
zu verbrennen. Das Verbrennen der Abfallöle, z.T.
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zu nutzbarer Energie, ist jedoch nicht auf alle Oelschlämme anwendbar.
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Aus der DT-OS 1 517 904 ist bereits das Trennen der festen von den
flüssigen Bestandteilen der Industrieschlämme durch Zentrifugieren zu entnehmen.
Auch ist das Vorreinigen von Schlämmen durch Sieben und die Trennung verschiedener
flüssiger Anteile voneinander durch Separieren bakannt. Die einzelnen, vorstehend
angeführten Mittel an sich reichen jedoch nicht aus, alle anfallenden Industrieschlämme,
die in ihren Zusammensetzungen oft sehr verschieden sind, zufriedenstellend aufzubereiten.
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Aufgabe der Erfindung ist es, ein Abfallbehandlungsverfahren und eine
zugehörige Einrichtung zu schaffen, mit dem alle Industrieschlämme, die aus einer
Mischung aus Wasser, wenigstens einem weiteren flüssigen Bestandteil und unerwünschten
festen Beimengungen bestehen, so behandelt werden können, dass eine ausreichend
gute Trennung in die Einzelteile erreichbar ist und eine teilweise Wiederverwendung
verschiedener Anteile
bzw. eine einwandfreie Lagerung nicht verwendbarer
Anteile möglich ist. Die erfindungsgemässe Lösung für ein Abfallbehandlungsverfahren
der vorgenannten Art ist gekennzeichnet durch folgende nacheinander ablaufende Verfahrensschritte:
a) Vorreinigen der Schlämme durch Sieben, b) Erwärmen der vorgereinigten Schlämme
in zwei aufeinanderfolgenden Stufen, c) Trennung der festen von den flüssigen Anteilen
durch das Zentrifugieren, d) Trennen der flüssigen Anteile voneinander durch Separieren,
e) Abkühlen der voneinander getrennten flüssigen Anteile, f) Reinigen des Wasseranteils.
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Durch das erfindungsgemässe Verfahren gelingt es, Industrieschlämme
zufriedenstellend so aufzubereiten, dass nicht verwendbare Anteile, die sich auf
den weitaus geringeren Anteil der gesamten Menge beschränken, abgetrennt und in
besonderen Deponien gelagert werden können. Ein sehr grosser Anteil der Gesamtmenge
kann nach entsprechender weiterer Behandlung wieder verwendet werden. Der Wasseranteil
ist nach Beendigung des erfindingsgemässen Verfahrens soweit geklärt und aufbereitet,
dass er einem nachfolgenden biologischen Klärprozess unterworfen und anschliessend
ohne Gefährdung des Oberflächen-oder Grundwassers abgeleitet werden kann.
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Besonders vorteilhaft ist es, die vorgereinigten Schlämme auf 900
bis looOC zu erhitzen und dem Siebvorgang eine weitere Vorreinigung durch Grobfiltern
im Eingangstrichter vorzuschalten. Die grobgefilterten Schlämme sind zweckmässigerweise
vor dem nächsten Behandlungsvorgang, d.h. dem Sieben, vorzuwärmen.
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Eine erneute Erwärmung kann dann nach dem Zentrifugiervorgang, also
vor dem Einspeisen der Schlämme in den Separator, vorgenommen werden. Durch die
wiederholten Erwärmungen der Schlämme
wird die Viskosität soweit
herabgesetzt, dass die Trennung der ölhaltigen Schlämme von den festen Partikeln
verbessert wird.
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Die Einrichtung zur Durchführung des erfindungsgemässen Verfahrens
besteht im wesentlichen aus einer Siebtrommel, wenigstens einem an sich bekannten
Zwischenlagerbehälter, Wärmetauschern, einer Schälzentrifuge zur Trennung der Fest-
von den Flüssiganteilen, einem Separator zur Trennung der Flüssiganteile voneinander
und einer Wasserreinigungseinrichtung.
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Die Siebtrommel kann vorzugsweise mit einem Druckluftgebläse zum Abblasen
der Feststoffe ausgerüstet sein. Zur Gewährleistung eines gleichmässigen Durchsatzes
dienen sowohl der vorstehend genannte Zwischenlagerbehälter als auch ein Pufferbehälter,
in den die Schälzentrifuge ihren Flüssiganteil drucklos abführt. Weitere Zwischen-
oder Pufferbehälter können je nach Bedarf und Behandlungsstoff eingebaut werden.
Weiterhin ist es von besonderem Vorteil, den Zentrifugenmantel zu beheizen, um die
durch die Erwärmung in den Wärmetauschern erzielte gleichmässige Viskosität auch
in der Zentrifuge zu erhalten.
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Dadurch wird der gesamte Behandlungsprozess erleichtert und wirkungsvoller.
Der Separator zur Trennung der Flussigkeitsanteile voneinander kann gleichzeitig
so ausgeführt sein, dass er zur Abscheidung noch feinster Feststoffe in Form von
Dünnschlamm geeignet ist. Hierbei ist ein Rücklauf für den Dünnschlamm vom Separator
zur Schälzentrifuge vorgesehen. Die Wärmetauscher können in Primär- und Sekundärwärmetauscher
unterteilt sein, wobei die Primärwärmetauscher durch ein Wälzgasgebläse, das durch
Verbrennen des gewonnen Oelanteils Wärme erzeugt, beheizt werden, während die Sekundärwärmetauscher
ihre Heizwärme aus der Restwärme der voneinander getrennten Flüssigkeitsanteile
nach dem Separieren beziehen.
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Die ersten Lager- bzw. Puffertanks, in welche die Oelschlämme nach
dem Grobfiltern gelangen, sind zweckmässigerweise als Konustanks ausgebildet, um
das Absetzen der festen Teile der Schlämme und damit verbundenen Schwierigkeiten
beim Ausbringen der Feststoffpartikel zu vermeiden. Am unteren Ende des Konustanks
sitzt daher eine Weiterbeförderungspumpe zur Weiterleitung in die eigentliche Vorbehandlungsanlage.
Um das Absetzen von Feststoffpartikeln noch sicherer zu unterbinden, können die
Konustanks mit Umwälzpumpen ausgebildet sein. Dabei ist es möglich, die Tanks so
untereinander zu verbinden, dass eine einzige Umwälzpumpe ausreicht, um den Inhalt
von einem in den anderen Tank umzupumpen. Die gesamte Rohrtechnik, die die einzelnen
Lagertanks mit der Wärme- und Aufbereitungseinrichtung verbindet, ist vorteilhafterweise
aus Stahlflanschrohren aufgebaut, in welche als Absperrorgane pneumatisch angetriebene
Schnellschlussschieber für die Versorgungswege eingebaut sind, die von einer ebenfalls
nicht näher erläuterten Druckluftanlage mit Pressluft versorgt werden. Diese Konstruktion
ermöglicht einen vollautomatischen Betrieb der Gesamtanlage in einfacher Weise.
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Neben einer wirkungsvollen Behandlung der Industrieschlämme ist durch
die erfindungsgemässe Ausbildung der Einrichtung zur Durchführung des Verfahrens
eine hervorragende Wirtschaftlichkeit gegeben.
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In der Zeichnung sind zwei Ausführungsbeispiele von Einrichtungen
zur Durchführung des erfindungsgemässen Verfahrens schematisch dargestellt und erläutert.
Es zeigen: Fig. 1 eine Anlage mit einer einmaligen Aufwärmung der Abfallschlämme
und mit einer Siebtrommel als erste Behandlungsstufe, Fig. 2 eine Anlage mit mehrfacher
Erwärmung der zu behandelnden Schlämme und Siebpressen statt eines Siebfilters,
und Fig. 3 eine weitere Variante der Anlage.
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Die in Fix, 1 innerhalb eines in den Umrissen angedeuteten bder Gchnuses
Gebäudes 11 angeordnete Gesamtanlage besteht im wesentlichen aus einer Siebtrommel
2, Zwischenbehältern 3, Primärwärmetauschern 4, Sekundärwärmetauschern 5a und 5b,
einer Schälzentrifuge 6, einem Separator 7, einer aus dem Flockungsbehälter 8a und
einem Wasserspeicher 8b bestehenden Wasseraufbereitungsvorrichtung sowie einem Reinölbehälter
9. Der Siebtrommel 2 ist ein Kompressor für Druckluft lo mit einem Windkessel 11
zugeordnet. Eingegeben werden die Industrieschlämme in den Eingangsstutzen 12 für
die Siebtrommel, wobei die Förderung in die Siebtrommel von einer Pumpe 13 übernommen
wird.
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Den Austrag des flüssigen Anteils aus der Siebtrommel übernimmt die
Pumpe 14. Zur Abnahme der verbliebenen Feststoffe dient ein Behälter 15. Der Schälzentrifuge
6 ist ein Pufferbehälter 16 nachgeschaltet und eine Pumpe 17 zur Weiterförderung
des flüssigen Anteils. Zwischen dem Separator 7 und der Schälzentrifuge 6 ist ein
weiterer Speicher in Form eines Pufferbehälters 18 angeordnet. Das Abpumpen aus
dem Zwischenlagerbehälter 3 erfolgt über eine Pumpe 19 zu den Sekundärwärmetauschern
5a und 5b. Die Primärwärmetauscher erhalten ihre Heizwärme aus einem Wälzgaserhitzer
20. Den Primärwärmetauschern 4 ist ein Sicherheitsbehälter 21 nachgeschaltet. Die
Pumpe 22 dient zur Weiterförderung der aufgeheizten, vorgereinigten Schlämme zur
Schälzentrifuge 6. Eine Wasserpumpe 23 ist dem Separator 7 angeschlossen, die den
Wasseranteil durch den Sekundärwärmetauscher 5a schickt. Aus dem Reinölbehälter
9 wird das Oel über eine weitere Pumpe 24 angesaugt und zum Abfüllstutzen 25 gepumpt.
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In dem gezeichneten Beispiel ist die Anlage zwar für die Verarbeitung
von Oelschlämmen ausgelegt, durch geringfügige Aenderungen kann die Anlage jedoch
ebenso für die Behandlung von anderen Industrieschlämmen eingesetzt werden.
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Erfahrungsgemäss sind in den angelieferten Industrieschlämmen Feststoffe,
wie Metallteile, Schrauben, Putzwolle, Bohrspäne tilweia sehr Werkzeuge enthalten,
die empfindliche
Maschinen der technischen Einrichtung beschädigen
würden.
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Aus diesem Grunde ist die Pumpe 13 als elektrisch angetriebene Schraubenradpumpe
mit Getriebemotor ausgeführt. Sie fördert die angegebenen Schlämme nach der Eingabe
in den Einfüllstutzen 12 in die Siebtrommel 2. Darin werden die groben Feststoffe
abgeschieden und in einen Behälter 15 gegeben. Die groben Feststoffe können durch
die in dem Kompressor lo erzeugte Druckluft abgeblasen werden. Der sich in einer
Auffangwanne der Siebtrommel 2 gesammelte, vorgereinigte Stoff wird mit der Pumpe
14, die im wesentlichen der Pumpe 13 entspricht, in die Zwischenlagertanks 3 gepumpt.
Die gesamte Rohranlage, die die Zwischenlagertanks 3 mit der Wärme- und Aufbereitungstechnik
verbindet, wurde aus Stahlflanschrohien aufgebaut. Als Absperrorgane sind pneumatisch
angetriebene Schnellschlussschieber eingebaut, die von einer ebenfalls installierten
Druckluftanlage mit Pressluft versorgt werden. Dadurch wird ein vollautomatischer
Betrieb der Gesamtanlage möglich.
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Jeder einzelne Zwischenlagertank 3 ist durch eine Trennwand 3a in
zwei Kammern unterteilt. Dadurch bietet sich die Möglichkeit, Rohstoffe, die sich
in ihrer Zusammensetzung wesentlich voneinander unterscheiden, getrennt zu speichern,
so dass das Behandlungsverfahren optimal auf die jeweilige Rohstoffzusammensetzung
eingestellt werden kann. Die angelieferten Schlämme enthalten Mineralöl verschiedener
Viskositäten. Um eine optimale Reinigungsleistung zu erreichen, muss jedoch ein
bestimmter enger Viskositätsbereich eingestellt werden können. Zu diesem Zweck ist
die Aufwärmung des zu behandelnden Stoffes erforderlich. Dafür sind die Primär-und
Sekundärwärmetauscher 4 und 5a bzw. 5b vorgesehen. Zu diesem Zweck wird der vorgereinigte
Stoff aus den Zwischenlagertanks 3 über eine Pumpe 19 durch einen dreistufigen
Sekundärwärmetauscher
5a und 5b geleitet. Von dort gelangt der Rohstoff zu einem zweistufigen Primärwärmetauscher
4.
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Der Primärwärmetauscher erhält die erforderliche Wärmeenergie aus
einem Wälzgasgebläse, das mit dem im Betrieb selbst erzeugten Reinöl geheizt wird.
Die Aufheiztemperatur im Primärwärmetauscher wird bei ca. 900 bis looO liegen. Obwohl
grundsätzlich kein Destillationseffekt beabsichtigt ist, kann nicht mit Sicherheit
ausgeschlossen werden, dass aus dem Rohstoff geringfügige, leicht flüchtige Fraktionen
abdestilliert werden. Zu diesem Zweck ist ein Sicherheitsbehälter 21 mit einem Rektifizieraufsatz
vorgesehen. Aus dem Sicherheitsbehälter 21 gelangt der vorgereinigte Stoff in die
Schälzentrif-uge 6. Die Schälzentrifuge übernimmt die Aufgabe, die im Rohstoff enthaltenen
Feststoffe abzuscheiden. Sie kann je nach Feststoffanteil als Ueberlaufzentrifuge
oder ausschliesslich im Taktbetrieb gefahren werden. Die zeitlichen Intervalle zwischen
dem eigentlichen Zentrifugenbetrieb und dem Austragen des Feststoffes werden durch
den Feststoffgehalt bestimmt.
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Nachdem eine bestimmte Stärke der Feststoffschicht im Zentrifugenmantel
erreicht ist, wird der Befüllungsvorgang durch ein entsprechendes Ventil unterbrochen
und der Feststoff durch ein automatisch arbeitendes Schälwerkzeug ausgeschält und
aus der Zentrifuge in den Behälter 15 befördert.
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Die Schälzentrifuge gibt durch eine Pumpe den flüssigen Anteil durch
eine Austrittsöffnung drucklos ab. Dieser Flüssigstoff wird in einem Zwischenbehälter
16 aufgefangen. Aus dem Zwischenbehälter wird der Separator 7 über die Pumpe 17
gefüllt, wobei noch ein weiterer Pufferbehälter 18 zu passieren ist. Der Separator
hat die Aufgabe, in dem gezeigten Beispiel die Oelphase von der Wasserphase zu trennen.
Dabei ist der Separator durch seine besondere Bauart in der Lage, neben der Trennung
der Oel-und Wasserphase noch restliche feinste Feststoffe abzuscheiden, die in der
Schälzentrifuge nicht abgeschieden wurden. Die restlichen Feststoffe fallen als
Dünnschlamm an und werden in den Reinigungsprozess der Schälzentrifuge zurückgeführt.
Die
Feststoffpartikel können sich hier an die grösseren Feststoffe
anlagern, so dass der Dünnschlamm nicht als Abfallprodukt anfällt, sondern im vorbeschriebenen
Kreislauf ebenfalls in eine feste und eine flüssige Phase separiert wird. Die Oelphase
fällt praktisch wasserfrei an, während die Wasserphase einen Oelanteil von bis zu
2 % enthalten kann. Das aus dem Separator 7 austretende Reinöl wird nach dem Passieren
des Sekundärwärmetauschers 5a und 5b in Reinöltanks 9 gespeichert.
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Der in eine Wasser- und Oelphase getrennte Flüssigstoff weist noch
eine Resttemperatur von ca. 70° C auf. Zur wärmewirtschaftlichen Ausnutzung dieser
Energie werden die Wasser- und Oelanteile durch den Sekundärwärmetauscher geleitet.
Darin erfolgt die Vorwärmung der vorgereinigten Schlämme, bevor sie in den Primärwärmetauscher
gelangen. Nach dem Passieren des Sekundärwärmetauschers weisen die vorgereinigten
Schlämme eine Temperatur zwischen 400 und 500 C auf.
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Der Wasseranteil, der maximal 20 mg/l petrolätherextrahierbare Stoffe
enthält, gelangt in einen Flockungsbehälter 8a zur weiteren Ausfällung von Oelanteilen.
Diese Reinigung erfolgt durch eine Zugabe von durch entsprechende Additive ergänztem
Calziumoxyd. Aus dem Flockungsbehälter gelangt das Wasser über die Pumpe 26 in einen
Wasserbehälter 8b, von wo das Wasser zur weiteren biologischen Reinigung abgezogen
werden kann.
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oder Gehäuses Gemäss Fig. 2 sind innerhalb des Gebäudes/l wiederum
eine Vorbehandlungsanlage und die Hauptbehandlungaeinrichtungen, wie Schälzentrifuge
6 und Separator 7, angeordnet. Die Vorbehandlungsanlage besteht im wesentlichen
aus Siebpressen 30, denen die Schlämme nach einer Erhitzung im Wärmetauscher 31
zugeführt werden. Die Schlämme passierten zuvor nach dem Eingeben in den Entladerichter
12 und dem Filtern im Grobfilter 32 die als Konustanks 33a und 33b ausgestalteten
Lagerbehälter. Aus den Siebpressen gelangen die Schlämme in den Puffertank 34, von
wo sie über eine erneute Aufwärmung im Wärmetauscher 35 in die
Schälzentrifuge
6 gelangen. Von dort über eine entsprechende Pumpe fliesst die flüssige Phase mit
einem geringen Rest von Feinschlamm in die Puffertanks 36a und 36b. Diesen nachgeschaltet
ist der Separator 7, der die flüssige Phase nach abermaliger Erwärmung im Wärmetauscher
37 erhält und nunmehr den Flüssigkeitsanteil in Oel und in Wasser trennt.
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Das Oel wird, wie auch bereits in der Anlage gemäss Fig. 1 gezeigt,
in einen Reinöltank 9 gepumpt, von wo es zur weiteren Aufbereitung abgesaugt werden
kann. Der Wasseranteil gelangt in die eigentliche Wasseraufbereitungsanlage mit
einem Abwassertank 38 und den eigentlichen Aufbereitungsstationen 39, 40 und 41,
nach deren Durchlaufen das Wasser in den Wassertank 42 gelangt und von dort beispielsweise
zur biologischen Klärung abgesaugt werden kann. Die Heizungsanlage 43 kann sowohl
als Wälzgas- wie auch als Dampf-, Thermoöl- oder Elektroheizungsanlage ausgebildet
sein.
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Bei der in Fig. 3 gezeigten Anlagevariante werden in Inputprodukte
in einem Sieb 300 grob in Feststoff- und Flüssigkeitsanteile zerlegt. Die Flüssiganteile
werden in einem Wärmeaustauscher 310 erwärmt. In einem Separator 700 werden denn
Oel und Abwasser separiert und noch vorhandene feine Feststoffanteile abgeschieden.
Das Oel gelangt in Tanks 9oo, das Abwasser in eine Aufbereitungsanlage 800. Der
wesentlichste Unterschied gegenüber den in Fig, 1 und 2 gezeigten Anlagen besteht
in einer zusätzlichen Pyrolseanlage looo, welche die aus dem Sieb und dem Separator
stammenden ölhaltigen Feststoffe zugeführt werden. Die bei der Pyrolyse frei werdende
Energie wird zur Aufheizung der Flüssiganteile im Wärmeaustauscher ausgenutzt. Gleichzeitig
können auch andere brennbare Abfälle z.B von Auto-Shredderanlagen, verarbeitet werden,
was einen besonders wirtschaftlichen Betrieb der Recycling-Anlage ermöglicht.
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L e e r s e i t e