Rotierender Biologischer Kontaktor
Hintergrund
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Diese Erfindung bezieht sich auf einen rotierenden biologischen
Kontaktor.
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Rotierende biologische Kontaktoren sind bekannt für biologische
Behandlung von Fluiden, zum Beispiel, flüssigem Abwasser.
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Eine bekannte Art von rotierendem biologischem Kontaktor (R.B.K.)
besteht aus mehreren Blöcken aus plastischen Medien, die in der form von
mehrfachen axialgetrennten Ringen angeordnet werden, je mit mehreren
solchen Blöcken in jedem Ring, und auf einem Gestell gesetzt oder davon
unterstützt, damit es sich um eine waagerechte Achse dreht. Jeder Block ist
in der Form von zusammengesetzten Scheiben aus plastischen Medien und
benachbarte Paaren der gesagten Scheiben bilden Rinnen dazwischen, damit
die Flüssigkeit, die behandelt wird, dadurch fließt. Biologisches Stoff,
das sogenannte Biomass, wächst auf den plastischen Medien in Gegenwart von
der Flüssigkeit unter Behandlung von dem Biomass. Die Umdrehung von dem RBK
verursacht abwechselnde Ausstellung des Biomasses zur Flüssigkeit und zur
umgebenden Luft, wobei die Behandlung der Flüssigkeit durch das Biomass
verbessert wird.
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EP-A-0 185 542, US-A-4 444 658 und US-A-4 385 987 decken je einen
rotierenden biologischen Kontaktor auf, der aus einer Mehrzahl von Blöcken
aus plastischen Medien besteht, die in der Form einer Mehrzahl von
axialgestellten
Ringen angeordnet werden, mit einer Mehrzahl von gesagten
Blöcken in jedem betreffenden Ring, wobei die Blöcke auf einem Gestell
gesetzt oder davon unterstützt werden, damit es sich um eine waagerechte
Achse dreht, mit einer axial-verlängernden Welle an der gesagten Achse, um
das Gestell zu unterstützen, wobei jeder Block eine Zusammensetzung von
Scheiben aus plastischen Medien ausbildet, mit angrenzenden Paaren von
gesagten Scheiben, die zwischen sich Rinnen für Flüssigkeitsströmung
aufweisen, worin das Gestell aus einer Mehrzahl von axial-getrennten Rahmen
besteht, wobei jeder gesagte Ring von Blöcken zwischen ein zugeselltes Paar
der gesagten Rahmen eingeordnet wird, und wobei jeder Rahmen aus einer
Mehrzahl von Radialarmen und wenigstens einem zusammenbindenden Glied
besteht, das sich zwischen den Radialarmen ausdehnt, wobei das Gestell aus
axial-verlängernden Unterstützungsgliedern besteht, mit den gesagten
Unterstützungsgliedern von den Rahmen unterstützt, wobei die gesagten
Unterstützungsglieder sich durch Löcher in den zusammengesetzten Scheiben
in jedem Block verlängern, damit sie sie unterstützten, mit den Radialarmen
an Flansche an der Welle verbolzt.
Zusammenfassung der Erfindung
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Die Erfindung beschafft einen rotierenden biologischen Kontaktor nach
jedem der Ansprüche 1 bis 7.
Ziele und Vorteile der Erfindung
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Diese werden sichtbar aus der folgenden Beschreibung eines
rotierenden biologischen Kontaktors, mit Hinsicht auf Darstellungen wie
folgt:
Die Darstellungen
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Fig. 1 ist eine Seitenansicht eines rotierenden biologischen
Kontaktors, der die Erfindung verkörpert;
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Fig. 2 ist ein Querschnitt durch 2 - 2 in Fig. 1;
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Fig. 3 ist ein vergrößerter Querschnitt durch 3 - 3 in Fig. 1;
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Fig. 4 ist ein vergrößerter Querschnitt durch 4 - 4 in Fig. 1;
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Fig. 5 ist ein axialer Längsschnitt von einem Muster einer Scheibe
aus plastischen Medien und ist schematisch darin, daß teils ringförmige
Rippen ausgelassen werden, und Flankenwellen werden auch ausgelassen;
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Fig. 6 ist ein vergrößertes Detail bei Pfeil 6 in Fig. 5;
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Fig. 7 ist ein Querschnitt durch 7 - 7 in Fig. 6;
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Fig. 8 ist ein Querschnitt durch 8 - 8 in Fig. 6;
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Fig. 9 ist ein axialer Längsschnitt eines anderen Musters einer
Scheibe aus plastischen Medien, auch (wie Fig. 5) ohne Rippen und
Flankenwellen;
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Fig. 10 ist ein vergrößertes Detail bei Pfeil 10 in Fig. 9;
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Fig. 11 ist ein Querschnitt durch 11 - 11 in Fig. 10;
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Fig. 12 ist ein Querschnitt durch 12 - 12 in Fig. 10;
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Fig. 13 ist ein vergrößerter Querschnitt durch 13 - 13 in Fig. 5;
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Fig. 14 ist ein vergrößertes Detail in Richtung des Pfeiles 14 in
Fig. 13; und
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Fig. 15 ist ein Querschnitt durch 15 - 15 in Fig. 14.
Beschreibung der vorgezogenen Verkörperung
1. Allgemeines (1)
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Mit Bezug auf Figur 1 und 2 besteht der dargestellte rotierende
biologische Kontaktor ("RBK") 20 aus mehreren Blöcken 22 aus plastischen
Medien, die in der Form einer Anzahl von Ringen 24 mit 5 solchen Blöcken
in jedem Ring 24 angeordnet werden. Die Blöcke 22 werden auf einem Gestell
(26) gesetzt oder darauf unterstützt, das auf einer waagerechten
rotierenden Welle 28 unterstützt wird, mit den Ringen 24 längs der Welle
28 axial verteilt und zentrisch dazu. Ein Ende 28a der Welle 28 wird so
gerichtet, damit sie von einem elektrischen Motor (nicht dargestellt)
getrieben werden kann, entweder direkt oder durch ein Getriebegehäuse
(nicht dargestellt), um den RBK 20 zu rotieren. Zu behandelnde Flüssigkeit
fließt im allgemeinen axial des RBK, damit ein Ende sich stromauf befindet
und das andere stromab.
2. Die Blöcke 22 aus elastischen Medien (1)
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Mit Bezug auf Figur 7 und 11, weist sich jeder Block 22 aus
plastischen Medien wie zusammengesetzte Scheiben 30, 32 (oder 30, 32, 34)
aus plastischen Medien auf. Benachbarte Paare 30, 32 oder 32, 34 oder 30,
34 von diesen Scheiben aus plastischen Medien bestimmen dazwischen
teilsringförmige Rinnen 36, die wesentlich zentrisch zur Achse der Welle 28
sind, und wesentlich zentrisch zueinander, und die radial miteinander in
Verbindung stehen, wie später beschrieben wird. Diese Rinnen 36 sind für
die Durchströmung der Flüssigkeit, die in Gebrauch biologisch behandelt
werden muß, wenn der RBK rotiert wird.
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Mit Bezug auf Figur 4, wird die Zusammensetzung von plastischen
Scheiben 30, 32 (oder 30, 32, 34) in jedem Block 22 zwischen zwei
"drachenförmige", sechseckige Endstützplatten 37 eingeordnet. Die Scheiben
30, 32 (oder 30, 32, 34) zusammen mit den Endstützplatten 37 werden durch
zwei Durchglieder 38, 40 zusammengehalten, jedes in der Form einer
plastischen Röhre, die mit zwei Endschellen 42 - 42 versehen ist. Die
Stützplatten 37 helfen in der Unterbringung der Scheiben 30, 32 (oder 30,
32, 34) zu den plastischen Durchgliedern 38, 40.
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Ein Dichtungsmittel und/oder Heftverband wird zwischen einer Anzahl
von Scheiben, zum Beispiel sechs, an jedem Axialende der Zusammensetzung
vorgesehen, um übermäßige Bewegung und/oder Schwingung zu vermeiden, die
zu Ermüdungs-problemen jener Endscheiben führen könnte.
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Diese Endschellen 42, 42 (siehe Figur 1), die aus Plastik sind und
zu den plastischen Röhren geschweißt werden, dienen als Endabsperrungen,
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wobei die Scheiben 30, 32 (oder 30, 32, 34) in der Zusammensetzung
zusammengehalten werden. Die Röhren 38, 40 mit Schellen 42 werden nicht mit
dem Gestell 26 verbunden, ausgenommen durch die Scheiben 30, 32 (oder 30,
32, 34) aus plastischen Medien. Die Röhren 38, 40 werden wesentlich auf
einer radialen Mittelebene des Blockes 22 eingeordnet, wobei die Röhre 38
ein radial-mittleres Durchglied ist und die Röhre 40 ein radial-äußeres
Durchglied.
3. Die Scheiben 30. 32. 34 aus elastischen Medien
Figur 5 bis 15
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Jede Scheibe 30, 32, 34 aus plastischen Medien, (siehe Fig. 5 und 9),
ist im allgemeinen in der Form eines Kreissektors, wo jede Scheibe 30, 32,
34 zwei radiale Ränder 44, 46 hat, einen äußeren peripherischen Rand 48 und
einen inneren peripherischen Rand 50. Jede Scheibe 30, 32, 34 ist zentrisch
und auch normal zur Achse der Welle 28.
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Die meisten der Scheiben 30, 32, 34 sind gewellt, entweder in einem
Muster (Scheiben 30, Fig. 5 bis 8) oder in einem anderen ziemlich
unähnlichen Muster (Scheiben 32, Fig. 9 bis 12) aber einige der Scheiben
sind flach (Scheiben 34, nicht für sich dargestellt). Die Scheiben 30, 32,
34 haben alle dieselben äußeren Dimensionen.
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Beide Muster der Scheiben 30 und 32 (Fig. 5, 6, 9 und 10), sind
gleich, außer mit Hinsicht auf die Unterbringung der hervortretenden
Stellen 52, 54, wie unten beschrieben.
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Jedes Muster der Scheiben 30, 32 besteht aus zentrischen, teils
ringförmigen Rippen 56 (wie auf einer Flächen der Scheibe 30, 32 zu sehen
ist), die mit zentrischen teils ringförmigen Rillen 58 abwechseln. Die
Scheiben 30 wechseln mit den Scheiben 32 in der Zusammensetzung ab und alle
liegen nach derselben Richtung zu. Das heißt, alle die Rippen 56 liegen
nach derselben Richtung zu. Die Rippen 56 werden aus Figur 5 und 9
ausgelassen aber sie werden in Figur 6 bis 8 und 10 bis 12 und 14
dargestellt.
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Die Hervortretungen 52, 54, die oben erwähnt worden sind, sind
Hervortretungen aus den untersten Teilen der Rillen 58 und treten in
dieselbe Richtung wie die Rippen 56 hervor.
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Das Muster der Hervortretungen 52 der Scheiben 30 (Fig. 5 bis 8) ist
dennoch anders als das Muster der Hervortretungen 54 der Scheiben 32, so
daß die Hervortretungen 52 alle in versetztem Stellungsverhältnis zu den
Hervortretungen 54 angeordnet sind, wie in axialem Querschnitt gesehen
wird, das heißt beim Vergleich von Fig. 5 und 9.
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Daher, mit Bezug auf Fig. 5 bis 12, kommen die Hervortretungen 52 der
Scheiben 30 in Berührung mit den Böden der Rillen 58 der Scheiben 32 und
die Hervortretungen 54 der Scheiben 32 kommen in Berührung mit den Böden
der Rillen 58 der Scheiben 30, dadurch, daß sie die Scheiben 30, 32 axial
räumlich einteilen und gegenseitige Unterstützung bilden. Diese Berührung
ist direkt oder, durch dazwischenkommendes Biomass (nicht dargestellt),
indirekt. Das Zusammensetzen der Scheiben 30 und 32 abwechselnd miteinander
bestimmt also die zentrisch teils ringförmige Rinnen 36, die radial
miteinander in Verbindung stehen. Die Hervortretungen 52, 54 sperren teils
(aber nicht völlig) die Rinnen 36 ab, wobei sie Flüssigkeiten radial nach
innen und/oder radial nach außen von Rinne zu Rinne ablenken, so daß der
Flüssigkeit sehr viel Schub gegeben wird und in maximaler Berührung Fläche
an Fläche mit dem Biomass (nicht dargestellt) und mit Luft gebracht wird,
als der RBK 20 in Gebrauch rotiert.
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Die Flanken 60 der Rippen 56 und Rillen 58 sind wie dargestellt
gewellt, um gleichzeitig die Kraft und den Flächeninhalt von jeder Scheibe
30, 32 zu vermehren. Vorzugsweise aber dehnen sie sich über die ganze Seite
von jeder Flanke aus. Dadurch dehnen sich die Wellen über all die Rippen
56 und Rillen 58 aus, mit Ausnahme der Grate 62 der Rippen 56 und der Boden
64 der Rillen 58.
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Jede Hervortretung 52, 54 hat vier Flanken, nämlich radial innere und
äußere Flanken 66, 68 und Seitenflanken 70, 72 und einen wesentlich flachen
Grat 74. Der Grat 74 von jeder Hervortretung 52, 54 ist in gleicher Höhe
mit den Graten 62 der Rippen 56. Es ist der Grat 74 von jeder Hervortretung
52, 54, der mit dem Boden der Rille 58 der nächstliegenden Scheibe 32, 30
(siehe oben) einschaltet.
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Jede Scheibe 30, 32, 34 (Fig. 5 und 9) wird mit zwei Löchern 76, 78
an einem Zentralradius gebildet, wodurch die Durchglieder 38,
beziehungsweise 40 kommen. Damit ist Loch 76 ein radial inneres Loch, indem
Loch 78 ein radial äußeres Loch ist.
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Jede Scheibe 30, 32, 34 wird auch mit zwei Löchern 80, 80 für
Einsetzungszwecke, wie unten beschrieben, gebildet. Die Löcher 80, 80
werden symmetrisch an jeder Seite des Zentralradius angeordnet, gleich weit
radial entfernt zueinander aber auf anderen Radien.
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Die Ränder der Löcher 76, 78, 80, 80 (siehe Fig. 13 und 15) haben
alle Flansche 84 mit Gurt verstärkt.
4. Die Blöcke 22 aus elastischen Medien (2)
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Mit Bezug wieder auf Fig. 5 bis 12, wechseln die Scheiben 30, wie
oben erwähnt, mit Scheiben 32 in den Blöcken 22 ab. Die Grate 74 der
Hervortretungen 52, 54 (der Scheiben 30 beziehungsweise 32) schalten mit
den Böden 64 der Rillen 58 ein.
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Eingestreut zwischen ausgewählten Paaren von angrenzenden Scheiben
30, 32 (oder 32, 30) dürfen gelegentliche, flache Scheiben 34 eingesetzt
werden, und in diesem Fall schalten (direkt oder, durch Biomass, indirekt)
die Grate 62 der Rippen 58 und Grate 74 der Hervortretung 52, 54 auf die
flachen Scheiben 34 ein.
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Eine flache Scheibe 34 darf natürlich zwischen ein Paar identisch
gemusterter Scheiben 30, 30 oder 32, 32, eingesetzt werden.
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Die Löcher 76, 78 ordnen sich zusammen ein, um die Durchglieder 38,
40 an sich zu nehmen. Ähnlich ordnet sich Loch 80, 80 ein.
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Die Blöcke 22 brauchen nicht alle die Scheiben 30, 32 derselben Tiefe
der Rillen 58 (und entsprechenden Höhe der Rippen 56) zu haben. Obgleich
es vorzüglich ist, daß alle Scheiben 30, 32 in einem gegebenen Block 22
gleichmäßige und identische Rillentiefe (und Rippenhöhe) haben, doch darf
ein sogenannter "Grobschraffurblock" 22 größere Rillentiefe (und
Rippenhöhe) in jeder Scheibe 30, 32 haben als ein sogenannter
"Feinschraffurblock" 22. Grobschraffurblöcke 22 werden in den einen oder
zwei Ringen 24 am stromaufliegenden Ende gebraucht und Feinschraffurblöcke
22 in den übrigen Ringen 24. Die Grobschraffurblöcke 22 tragen mehr Biomass
als die Feinschraffurblöcke.
5. Das Gestell 26
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Das Gestell 26 (Fig. 1 und 2) ist aus Metall und besteht aus einem
betreffenden Paar axial getrennter Rahmen 90 für jeden Ring 24 von Blöcken
22, der sich zwischen dem Paar von Rahmen 90 befindet. Jeder Rahmen 90,
außer den zwei Endrahmen 90, befindet sich zwischen und ist normal zu zwei
angrenzenden Ringen 24 von Blöcken 22.
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Jeder Rahmen 90 besteht aus fünf miteinander verbundenen Nebenrahmen
92. Jeder Nebenrahmen 92 entspricht und unterstützt einen Betreffenden der
fünf Blöcke 22 in dem Ring 24 oder jeden zugesellten Ring 24.
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Jeder Nebenrahmen 92 besteht aus einem Paar Radialarme 94, 94 und
äußeren und inneren miteinander verbundenen Gliedern 96, 97, die in der
allgemeinen Form eines Trapezes zusammengeschweißt werden. Die Radialarme
94 werden wie mit Bolzen bei 98 zu ringförmigen Flanschen 100 an der Welle
28 gesichert, und es gebe einen betreffenden ringförmigen Flansch 100 für
jeden betreffenden Rahmen 90.
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Das Gestell 26 (Fig. 1 bis 3) besteht auch aus einem betreffenden
Paar von Stützgliedern 102, 102 aus röhrenförmigem Metall für all und jeden
Block 22 aus plastischen Medien. Die Stützgliedpaare 102, 102 verlängern
sich parallel zur Achse der Welle 28 durch die Löcher 80, 80 der Scheiben
30, 32 (oder 30, 32, 34) in der Zusammensetzung, zu derselben Radialweite
wie einander von der Wellenachse. Die metallenen Stützglieder 102, 102
werden durch Träger 104 (Fig. 1 und 3) an ihren entgegengestellten Enden
mit den äußeren zusammenbindenden Gliedern 96 der zwei axial angeordneten
Nebenrahmen 92 verbunden, wozwischen jeder Block 22 aus plastischen Medien
betreffend eingesetzt wird. Jeder Träger 104 besteht aus einer
Auflagefläche 106, die zu dem zusammenbindenden Glied 96 geschweißt wird,
einer Klemmstange 108, zwei Bolzen 110 und zwei entsprechenden Federringen
112. Das Ende des betreffenden Stützgliedes 102 wird zwischen die
Auflagefläche 106 und die Klemmstange 108 geklemmt, die selbst durch die
zwei mit Federringen 112, 112 ausgestatteten Bolzen 110, 110 gesichert
wird, die durch zwei Löcher in Klemmstange 108 in Gewindelöcher in
Auflagefläche 106 hinein hervorspringen.
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Die Stützplatten 37 (Fig. 1 bis 4) in den Blöcken 22 aus plastischen
Medien verschaffen einigermaßen bauliche Unterstützung zwischen den
plastischen Durchgliedern 38, 40 und den metallenen Stützgliedern 102, 102.
6. Allgemeines (2)
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Es bezieht sich hier auf Fig. 1, 2 und 5 bis 12.
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Mit dem Gestell 26, das die Ringe 24 von Blöcken 22 wie oben beschrieben
unterstützt, wird der RBK 20 von einem Motor (nicht dargestellt) rotiert,
mit der waagerechten Welle 28 gerade über dem Niveau der Flüssigkeit, die
behandelt werden muß. Daher wird jeder Block 22 von Scheiben 24
abwechslungsweise in die Flüssigkeit eingetaucht und in die Luft gehoben.
Die Flüssigkeit fließt also durch die Rinnen 36, indem sie radial nach
innen und/oder nach außen von Rinne zu Rinne durch die Hervortretungen 52,
54 abgelenkt wird. Daher wird die Flüssigkeit dem Schub unterworfen und
gewirbelt, wobei guter Kontakt Fläche an Fläche mit der Luft und mit dem
Biomass, das an den plastischen Medien wächst, hervorgebracht wird. Das
Biomass hat auch guten Flächenkontakt abwechslungsweise mit der Flüssigkeit
und mit der Luft. Daher wird die Flüssigkeit durch den rotierenden RBK 20
biologisch behandelt.