DE704863C - Vorrichtung zum Waschen oder Absorbieren von Gasen - Google Patents

Vorrichtung zum Waschen oder Absorbieren von Gasen

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DE704863C
DE704863C DEG96433D DEG0096433D DE704863C DE 704863 C DE704863 C DE 704863C DE G96433 D DEG96433 D DE G96433D DE G0096433 D DEG0096433 D DE G0096433D DE 704863 C DE704863 C DE 704863C
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Germany
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liquid
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gases
gas
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DEG96433D
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English (en)
Inventor
Friedrich Zink
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SCHUETZE AKT GES GIESSEREI und
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SCHUETZE AKT GES GIESSEREI und
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    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01DSEPARATION
    • B01D47/00Separating dispersed particles from gases, air or vapours by liquid as separating agent
    • B01D47/02Separating dispersed particles from gases, air or vapours by liquid as separating agent by passing the gas or air or vapour over or through a liquid bath

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  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • Physical Or Chemical Processes And Apparatus (AREA)

Description

  • Vorrichtung zum Waschen oder Absorbieren von Gasen Die bisher gebräuchlichsten Vorrichtungen zum Waschen oder Absorbieren von Gasen bestehen in der überwiegenden Mehrzahl aus mehr oder weniger hohen Kolonnen oder Türmen.
  • Ein Vorteil dieser Kolonnen besteht darin, daß in den meisten Fällen das Gas unter keinem nennenswerten Druck zu stehen braucht.
  • Die Nachteile derartiger Vorrichtungen sind verschiedener Art und zum Teil auch abhängig von der Art der in Berührung stehenden Medien. So ist es besonders dann ein Nachteil, wenn das flüssige Medium in großer Menge anfällt und mittels Pumpen auf den obersten Kolonnenteil gepumpt werden muß. Ein weiterer Nachteil ist das meist sehr große Gewicht solcher Kolonnen, der Anschaffungswert und die schlechte Zugänglichkeit zum Kolonneninnern, was sich besonders bei der Reinigung und bei Reparaturen bemerkbar macht.
  • Es gibt aber auch Fälle, in denen die Verwendung derartiger Kolonnen wegen der auftreten den Verschlammung und Verkrustung unmöglich gemacht wird. In solchen Fällen hat man sich damit begnügt, das gasförmilge Medium unter Druck in den untersten Teil eines mit flüssigem Medium gefüllten Behälters hineinzupumpen. Das Gas muß also erst entsprechend dem manometrischen Druck von Flüssigkeitssäule mal spez. Gewicht plus der auftretenden Widerstände verdichtet werden. Das eingepumpte Gas steigt dabei sehr rasch an die Oberfläche und kommt somit nur für ganz kurze Zeit mit dem flüssigen Medium in Berührung.
  • Dieser Vorgang hat bezüglich der Gesamtwirkung zwei Hauptnachteile: I. ist ein mehr oder weniger erheblicher Gasdruck vor der Verteilung nötig, der den Dispersitätsgrad herabmindert; 2. ist die Verweilzeit in vielen Fällen zu kurz und daher die Reaktionsgeschwindigkeif bzw. Raum-Zeit-Ausbeute nachteilig beeinflußt.
  • Den ersten Nachteil hat man durch die Anwendung von Injektoren oder Venturischiebern bei kleineren Gasmengen und mittels der sog. Rotorverteiler bei der Verarbeitung größerer Gasmengen erfolgreich beseitigt.
  • Die Rotorverteiler haben jedoch anch in baulicher Hinsicht verschiedene Nachteile.
  • Um die Verweilzeit des dispersen Gases einigermaßen günstig zu gestalten. müssen die Gefäße derartiger Rotorverteiler möglichst hoch gebaut werden. Hierdurch ist eine lange Antriebsweille mit Lagerung im Diespersionsmittel notwendig. Besonders letzteres ist in sehr vielen Fällen ein Übelstand, der die Verwendungsmäglichkeit nachteilig beeinflußt.
  • Als weiterer Nachteil kommt hinzu, daß das Dispersionsmittel nur eine mäßige Rotationsbewegung haben darf, um nicht den Venturieffekt ungünstig zu beeindussen. Diese Tatsache verhindert das rasche Zu- und Abführen des Dispersionsmittels.
  • Noch weit geringer als die Bewegungsgeschwindigkeit in der Radial- und Tangentialkomponente ist die Bewegungsgeschwindigkeit in senkrechter Richtung. Diese Tatsache führt zu einem nur mäßigen Wirkungsbereich, auf den waagerechten und senkrecht ten Querschnitt des ganzen Gefäßes bezogen.
  • Es ist an sich bekannt.Rotorverteiler allein zu verwenden. Hierbei ergeben sich jedoch die bereits geschilderten Nachteile Auch die Verwendung von Kreiselröhren. die durch eine besondere Anordnung der Beschaufelung eine Mischung von Flüssigkeiten untereindander oder von Flüssigkeiten mit Gasen oder festen Körper erreichen sollen. konnten in der Praxis nicht befriedigen. da eine Mischung tatsächlich mit diesen Einrichtungen nicht erzielt werden konnte. Die aus den einzelnen Schanfelrädern austretenden Teilströme er geben zusammen eine Abströmbewegung unter einem resultierenden winkel, ohne daß die in den einzelnen Teilströmen bewegten Medien tatsächlich miteinander vermischt werden konnten.
  • Durch den Gegenstand der Erfindung werden die bestehenden Nachteile der bisher bekannten Vorrichtungen zum Waschen oder Absorbieren von Gasen beseitigt, und es wird eine Vorrichtung geschaffen bei der eine beliebige Verweilzeit des Gases in der Flüssigkeit, geringe Drücke auch bei schwer zu absorbierenden Gasen und daher auch bei großer Leistung ein geringer Platzhedarf bei kleinen Abmessungen erreicht wird. Die Vorrichtung nach der Erfindung gibt durch den eingeleiteten Umlauf die Gewähr. daß der ganze Gefäßinhalt an der Absorption bwz. dem Waschen teilnimmt. Ein wesentlicher Vorteil ist, daß eine ununterbrochene Arbeitsweise durchgeführt werden kann, wodurch die Vorrichtung eine gute Anpassungsfähigkeit an die verschiedenen Betriebe bzw. Betriebsverhältnisse besitzt. Es wird auch eine besonders große Raum-Zeit-Ausbeute erreicht, da bei der Anordnung gemäß der Erfindung kleine gasblasen durch die Flüssigkeit hindurchgetrieben werden.
  • Das wesentliche Merkmal des Erfindung gegenstandes besteht darin, daß bei einer Vorrichtung zum \Vaschen oder Absorbieren von Gasen mit einer Fördervorrichtung für die Flüssigkeit und einem Rotorverteiler für die Gase die Fördervorrichtungen und der Rotorverteiler auf einer gemeinsamen Welle im oberen Teil eines mit Einbauten zur Flüssigkeitsführung versehenen Behälters derart angeordnet und gemeinsam oder getrennt angetrieben sind. daß die Fördervorrichtungen eine axiale Strömung der Flüssigkeit hzw. des Gemisches längs der Rotorwand bewirken, die sich beispielsweise dann bei zwei oder mehreren Fördervorrichtungen als Radialströmung vom Rotor trennen und die zu absorbierenden Gasteilchen, welche durch den Rotor angesaugt werden. in der Flüssigkeit verteilen.
  • Mit der Vorrichtung nach der Erfindung kann sowohl im Gleichstrom als auch im Gegenstrom gearbeitet werden.
  • Die Erfindung ist in den beiliegenden Zeichnungen beispielsweise veranschaulicht, und es stellen dar: Abb. 1 einen Schnitt durch eine Vorrichtung zum Mischen und Absorbieren von Gasen.
  • Abb. 2, 3 und 4 einen Längsschnitt, eine Teilansicht und einen Querschnitt durch einen Einzelteil der Vorrichtung in vergrößertem Maßstabe, Abb. 5 bis 10 und 13 Schnitte durch verschiedene Ausführungen der Vorrichtung, Abb. 11 und 12 Schnitte durch einen weiteren Einzelteil der Vorrichtung in vergrößertem Maßstabe.
  • Die in Abb. 1 schematisch dargestellte Anordnung zeigt eine Vorrichtung für eine Gleichstrom- und unterbrochene Arbeitsweise. Diese Vorrichtung zeigt einen Behälter a, in dem sich zentral ein zylindrisches Rohr b zur Führung der angesaugten flüssig gen Medien und gleichzeitig als Führung der in Berührung gebrachten flüssigen und gasförmigen Medien dient. Im oberen Teil des Führuitgsrohres b befindet sich auf der von außen her antreibharen Welle c eine Fördervorrichtung, z. B. Schraubenflügel d, und ein Rotorverteiler c. Die Welle c ist oberhalb des höchsten Flüssigkeitsspiegels in einem Doppelhalslager f gelagert un bei g durch eine Stopfbüchse abgedichtet. Die Stopfbiichse g und das Lagerf sind an demDeckellt und dieser an dem Gaszuführungsdomi befestigt, der seinerseits mit dem Gefäßdeckel k ein Ganzes bildet.
  • Die Gaszufuhr erfolgt durch den Stutzen l und der Gasaustritt durch einen Stutzen.
  • Das Gefäß a wird durch einen Stutzen o nach Offnen eines Ventils p entleert.
  • Die Schraubenflügel d bringen das flüssige Medium in der Pfeilrichtung in Umlauf. Das gasförmige Medium wird durch den Venturi effekt des Rotorverteilers in den Flüssigkeitsstrom gebracht und von diesem im Sinne der Flüssigkeitsbewegung mitgeführt. Strombrecher s verhindern das Mitrotieren der außerhalb des Rotorverteilers befindlichen Medien, was die Venturiwirlung erhöht. Damit die Gase nicht erneut angesaugt werden, sind zwei Führungszylinder q und r eingebaut. Dadurch scheiden sich die Gase über dem Flüssigkeitsspiegel ab und werden durch den Stutzen m an eine andere Stelle geleitet. soll das Gas mehrmals ganz oder teilweise erneut in Umlauf gebracht werden, so ist eine Absperrvorrichtung s zu öffnen. Durch letztere Maßnahme entsteht die sog. halbkontinuierliche Arbeitsweise.
  • Der Rotorverteiler e ist in Abb. 2 im senkrechten Schnitt, in Abb. 3 in der Seitenansicht und in Abb.4 im waagerechten Schnitt dargestellt. Er besteht aus einem zylindrischen Mantel 1, aüßeren Venturikörper 2, inneren Venturileitkörper 3, einem oberen Versteifungsring 4 auf der Gaseintrittsseite und einer unteren Bodenscheibe 5.
  • In Abb. 5 ist der Aufbau einer ununterbrochen arbeitenden Vorrichtung der Gleichstromgruppe dargestellt. Auch diese Vorrichtung ist ihren Buchstabenbezeichnungen nacll aus den gleichen Teilen zusammengesetzt wie die Vorrichtung unter Abb. 1. Es kommen lediglich noch zwei weitere Führungszylinder b1 und b2 sowie ein Zulaufrohr t und ein Ablaufrohr u für flüssige Medien und eine waagerechte Trennwand v hinzu. Auch hier laufen flüssige und gasförmige Medien im Sinne der angegebenen Pfeilrichtungen um.
  • Durch die in beliebiger Anzahl einbaubaren Führungszylinder b1 und b2 usw. kann der Umlaufweg verlängert und dadurch die Verweilzeit gesteigert werden. Gelangt das gasförmige Medium zwischen die Wände a und b2 über den Flüssigkeitsspiegel, so kann das Gas durch den Stutzen m abgeleitet oder über die Absperrvorrichtung s erneut in Umlauf gesetzt werden. Die flüssigen Medien gelangen durch das Zulaufrohr t in ununterbrochener Folge über den Stutzen u zum Ablauf.
  • In Abb. 6 ist im wesentlichen eine Vorrichtung ähnlich wie in Abb. 5 dargestellt. Die Uinlaufbewegung wird hier durch ein Zentrifugalflügelrad d2 erzeugt. Der Gasflüssigkeitsstrom wird dem Flügelrad senkrecht zugeführt und nach Verlassen dieses aus der waagerechten Richtung durch die Zwischenw and v1 senkrecht nach unten geleitet, um von hier aus im Sinne der Pfeilrichtungen die Vorrichtung ähnlich wie bei Abb. 5 zu durchlaufen. Das Gefäß a ist in der Mitte des Bodens zylindrisch durch die Wand a1 und den Boden a2 räumlich verkleinert. An Stelle der Flügelschraube d der Abb. I und 5 ist bei Abb. 6 ein Zentrifugalflügelrad d2 getreten.
  • In Abb. 7 ist eine Vorrichtung schematisch dargestellt, deren Arbeitsweise sich mit der der Vorrichtung nach Abb. 5 deckt, dessen innerer Aufbau aber nicht aus zylindrischen Führungszylindern, sondern aus waagerecht angeordneten Ringscheiben b5 und b6 besteht.
  • Der Umlaufweg ist auch hier durch die Pfeile angegeben.
  • Die Abb. 8 stellt eine Vorrichtung der Gegenstromgruppe dar und Abb. 9 und 10 zwei Vorrichtungen, die einer besonderen Bauart angehören.
  • In den Grundzügen ähnelt die Vorrichtung nach Abb. 8 der Vorrichtung nach Abb. 5.
  • Das Hauptunterscheidungsmerkmal besteht darin, daß, an beiden Enden des Rotorverteilers e je ein Schraubenflügel angeordnet ist.
  • Beide Schraubenflügel arbeiten gegeneinander, so daß die flüssigen Medien im Gegenstrom umlaufen und im Bereiche des Rotorverteilers zusammenströmen, um von dort aus durch die bereits bekannten Einbauten wie bei Abb. 5 umzulaufen. Das flüssige Medium wird dem unteren Schraubenflügel d1 zunächst durch den Ringraum zwischen a und b4, dann durch den Raum zwischen a und v2 dem mittleren Zuführungsrohr b zugeführt. Die umlaufenden flüssigen und gasförmigen Medien verlassen gemeinsam den Ringraum zwischen b3 und b4, wobei sich die Gase über dem Flüssigkeitsspiegel abscheiden, um je nach Wahl entweder durch den Stutzen 11D abgeleitet oder über die Absperrvorrichtung s erneut in Umlauf gesetzt zu werden. Die an gleicher Stelle anfallende Flüssigkeit wird nach zwei Richtungen hin aufgeteilt, wobei der eine Strom zum oberen und der andere Strom zum unteren Schraubenflügel führt.
  • Die Buchstahenbezeichnungen decken sich auch hier mit denen der Abb. 5, wobei noch zwei weitere Führungszylinder bs und b4 sowie ein Zwischenboden v2 hinzugekommen sind.
  • In Abb. g ist eine Vorrichtung ähnlich wie in Abb. 6 dargestellt; der Unterschied besteht darin, daß der Zulauf der flüssigen Medien tangential zum Rotorverteiler e erfolgt und von hier aus der Gesamtflüssigkeitsgasstrom durch zwei axial am Rotorverteiler e angebrachte Zentrifugalflügelräder d2 und d3 abgesaugt wird, um wiederum gemeinsam zusammengeführt durch die einzelnen Ringräume hindurchzulaufen. Sonst ist der Aufbau und die Arbeitsweise wie bei der Ausführung nach Abb. 6.
  • Die Vorrichtung nach Abb. 10 ist identisch mit der Vorrichtung nach Abb. 8. mit dem Unterschied, daß an Stelle der Flügelschrauben d und d1 zwei Zentrifugalräder d2 und d3 angeordnet sind und daß die Flüssigkeitse lltritte in die Räder wohl axial. der Austritt aber radial erfolgt und infolgedessen die Zusammenführung nicht mie bei Abb. S rein axial gegeneinander, sondern linear gleichlaufend erfolgt. Im übrigen ist der Aufbau und die Arbeitsweise wie bei Abb.8.
  • Abschlißend sei nich bemerkt, daß die Lage des rotierenden Teiles, wie eingangs begründet, knapp unter dem Flüssigkeitsspiegel die günstigste Anordnung darstellt; dies schließt jedoch nicht aus. auch die Lage dieses Teiles zu ändern, also z. B. in der Mitte oder knapp über dem Gefäßboden anzuordnen.
  • Ebenso kann auch in Sonderfällen der Antrieb für Jede Rotorlage von unten erfolgen.
  • In den Abb. 11 und 12 ist eine Maschine dargestellt, in der nur der rotierende Teil. also Rotorverteiler c und Zentrifugalflügelräder d2 und d0 bzw. Schraubenräder, untergebracht sind. Diese Maschine hat besonders bei großen Leistungen den Vorteil, daß die hewegten Teile nicht in eine Vorrichtung eingebaut, sondern außerhalb der Vorrichtung untergebracht werden. Dadurch ist die gesamte Lagerung der rotierenden Teile leichter durchführbar. und es kann an die Maschine jedes beliebige Vorrichtungssystem. in Sonderfällen auch mehrere Vorrichtungen. angeschlossen werden.
  • Diese Maschine besteht aus einem inneren Gehäuse 6 und aus einem äußeren Gehäuse 7 der Welle 8. dem Gaszuführungsstutzen 9. den Zentrifugalflügelrädern 10 und 11 oder an deren Stelle aus zwei Schraubenflügelrädern wie bei Abb. 8, außerdem aus dem Rotorverteiler 12. dem Flüssigkeitszulaufstutzen 13. dem Abgansstutzen 14 für die flüssigen und gasförmigen Medien und den Strombrechern 15.
  • In Abb. 13 ist eine derartige Maschine 16 mit einer Stromführungsvorrichtung 17 schematisch dargestellt. 18 bezeichnet die Zuleitung für die in Mischung gebrachten gasförmigen und flüssigen Medien, 19 die Rückleitung des flüssigen Anteiles zur Maschine 16. 20 die Rückleitung des überflülligen Gases. 21 Frischgaseintritt, 22 Zulauf für frische Flüssigkeit, 23 Ablauf für gesättigte Flüssigkeit und 24 Abgang für Gas, das an dem Umlauf nicht mehr teilnehmen soll.
  • Einige wichtige Anwendungsgebiete der Vorrichtung nach der Erfindung sind nachstehend aufgeführt: Bei der Herstellung von Salz- und Schwefelsäure als Absorptionsmachine. bei der Reinigung von Salz- und Schwefelsäure, Kohlenoxyden. Leuchtgas, Kohlensäure usw.

Claims (3)

  1. P A T E N T A N S P R Ü C H E: 1. Vorrichtung zunl Waschen oder Absorbieren von Gasen mit einer Fördervorrichtung für die Flüssigkeit und einem Rotorverteiler für die Gase, dadurch gekennzeichnet. daß die Fördervorrichtungen und der Rotorverteiler auf einer gemeinsamen Welle im oberen Teil eines mit Einbauten zur Flüssigkeitsführung versehenen Behälters derart angeordnet und gemeinsam oder getrennt angetrieben sind, daß die Fördervorrichtung bzw. -vorrichtungen eine axiale Strömung der Flüssigkeit bzw. des Gemisches längs der Rotorwand bewirken, die sich beispielsweise dann bei zwei oder mehreren Fördervorrichtungen als Radialströmung vom Rotor trennen und die zu absorbierenden Gasteilchen. welche durch den Rotor angesaugt werden, in der Flüssigkeit verteilen.
  2. 2. Vorrichtung nach Anspruch 1 mit zwei Fördervorrichtungen für die Flüssigkeit, dadurch gekennzeichnet, daß die Fördervorrichtungen an den Enden des Rotorverteilers angeordnet sind. jedoch im entgegengesetzten Sinne arbeiten, so daß die Flüssigkeit in zwei Flüssigkeitsströmen im Bereich des Rotorverteilers im Gegenstrom bewegt wird.
  3. 3. Vorrichtung nach den Ansprüchen 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Fördervorrichtungen und der Rotorverteiler in einem doppelwandigen Gehäuse derart angeordnet sind, daß das erzeugte Gemisch einem selbständigen Behälter mit Einbauten zur Flüssigkeitsführung zugeführt wird. aus dem eine Leitung für Flüssigkeit und eine Leitung für überschüssige Gase wieder zu dem Gehäuse führen.
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