DE7400734U - Vorrichtung zum Aufbereiten ölhaltiger Abwässer - Google Patents

Description

jvninelderin: Stuttgart, den 27· Dezember 1973

Firma V/alter Gütling Gm 773

Abwasser-Verfahronstechnik

+ Kunststoff-Apparatebau

7013 öffingen/Stuttgart

Hofener Straße 47

Vorrichtung zum Aufbereiten ölhaltiger Abwässer

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum Aufbereiten öl- und öleiauisionshaltiger bzw. ölähnlicher Abwässer, mit einem Rohrsystem aus Ultrafiltermembranma1;erial und Permeat-Auffangbehältern, sowie einem Abwasserspeicherbehälter und einer Pumpe, wobei der Abwasserspeicherbehälter, die Pumpe und das FiIt err ohr sys tem zu einem Kreislauf zusammengeschaltet sind«

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Es ist bereits eine Vorrichtung vorgeschlagen worden« bei der zwischen ein 3?ilterrohrsystem und einen Abwasserbehälter eine Pumpe geschaltet ist und die Ablaufseite des PiIterrohrsystemes über eine Drossel wieder mit dem Abwasserspeicherbehälter verbunden ist. Die Pumpe saugt das Wasser aus dem Behälter an und preßt es durch das Rohrsystem, von dem es über die Drossel, wo es entspannt wird, wieder zum Abwasserbehälter zurückfließt. Die einzelnen Rohre des Röhrsysttms bestehen aus einem Ultrafiltermembranmaterial, deren Membranporen einen Querschnitt aufweisen, der kleiner ist als der Querschnitt der Moleküle des auszufilternden Stoffes«, Der Porendurchmesser geht herunter bis zu 2 χ 10~° mm. Nach außen hin sind die Membranfilterrohre durch ein Schutzrohr umgeben, das sie gegen den inneren Überdruck abstützt, wobei sich das durch die Membranfilterporen durchtretende Wasser zwi schen der Membran und dem Stützrohr sammelt und von dort in einen Permeat-Behälter abfließt. Das Fermeat, also die durch die Poren durchtretende Flüssigkeit, ist völlig frei von den zu separierenden Stoffen, beispielsweise Ölen und ölemulsionen· Das Abwasser wird sehr oft, meist mehrere tausend Mal durch das Filtersystem gepreßt, bis es eine ausreichend hohe öl- oder Olemulsionskonzentration erreicht hat« Danach, wird es abgeleitet. Das Permeat, also das durch die Membranporen hindurchgetretene Wasser, kann entweder O.a Industriewasser wieder verwendet werden oder es kann, da es ölfrei ist, ohne Bedenken der Kanalisation zugeführt werden. Von Vorteil ist bei dieser bekannten Vorrichtung, daß die ölhaltigen Abwässer nicht durch

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Zugabe von Salzen oder Säuren aufgespalten werden, wodurch die Abwässer mit weiteren Chemikalien und Schadstoffen belastet werden, die ihrerseits außerdem häufig noch neutralisiert werden müssen, wodurch die Abwässer in unerwünschter Weise zusätzlich noch mit Neutralsalzen» wie Natriumchlorid, Natriumsulfat und dgl. befrachtet werden. Alle diese Nachteile der früher bekannten Vorrichtungen und Anlagen werden bei der vorstehend beschriebenen Vorrichtung vermiedene Diese bekannte Vorrichtung hat jedoch den Nachteil, daß ein großer Teil der von der Pumpe zugeführten Energie in der Entspannungsdrossel zwischen Filterrohrsystem und Abwasserbehälter verlorengeht. Die Pumpe erzeugt einen Druck zwischen etwa 2 una 5 atu, der am zuläuxse neigen EeLuo ^6S Iiohrfiltsrsystsstss. Am ablauf se it igen Ende des ii^ärf iltersyetemes herrscht ein um etwa 1 bis 3 atü niedrigerer Druck· Der hier herrschende Druck wird erschließend in. der Drossel abgebaut und es fließt das Abwasser nahezu drucklos in den offenen Abwasserspeicherbenälter. Dadurch beträgt der Leistungsbedarf der Pumpe etwa 20 kW bei einer Leistung von etwa Λ mr je Stunde Permeat.

( Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, die oben

beschriebene Vorrichtung derart zu verbessern, daß der Leistungsbedarf vermindert wird·

Gelöst wird diese Aufgabe erfindungsgemäß dadurch, daß der Abwasserspeicherbehälter als geschlossener Druckbehälter ausgebildet ist, in dem etwa der am Austritt des Filterrohrsystemes herrschende Druck

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herrscht, und daß dar Pumpensauganschluß unmittelbar an den Druckbohül-oer äiiiiesohlooasji Ιοί, gc daß an der Pumpensavgoeite etwa der Druckbehälterinnendruok herrscht.

Durch die erfindungegemäße Vorrichtung ist es möglich, den Leistungsbedarf um bis zu 5CP/0 zu vermindern. Bei einer erfindungsgemäß ausgebildeten Vorrichtung ist beispielsweise der Druck an den Zulauf des Filterrohrsy3temes 3 &tü und der Druck an der Ablaufseite des Filterrohrsyctemes 1,5 atü. Der Leistungsbedarf lag dabei bei etwa 12 kV/ je nr pro Stunde Permeat. Die Ersparnis an Leistungsbedarf hängt ab von den Druckverhäitnissen am riiterrohrsystem. i>a zur Erzielung s ins ξ aucreichenatn Periaeatllusses ein gewisser Mindestdruck am Ende des Filterrohraystemes herrschen muß, ergib«· sich in jedem Fall eine erhebliche Leistungseinsparung. Diese Lei3t\;ngseinsparung führt
nicht nur zu einer Einsparung elektrischer Energie, sie führt auc'x zu einem kleineren Anschlußwert und damit zu verminderten Anschlußkosten und verminderten, an das Energieversorgungsunternehmen abzuführenden Anschlußgebuhren. Durch die erfindungsgemäße Ausbildung der Verrichtung i. *-· es möglich, das ganze Systsm auf den Druckwert am Ausgang des Rohrfiltersystemos anzuheben, wodurch diese Schwelle nicht bei jedem Durchlauf des Abwassers, der bei einem Reinigungsvorgang mehrere tausend Mal erfolgt, überwunden -werden muß.

Auch bei der erfindungsgenäßen Vorrichtung wird jedoch die zugeführte Pumpenergie im wesentlichen im

Abwasser in Wärme umgewandelt;, was zu einer Teiaperaturerhöhung des Abwassers führt. Bei einer bevorzugten
Ausführungsform der Erfindung ist daher ein Wärme—
tauscher zwischen Pumpendruckseite und Filterrohrsystem angeordnet. Der Wärmetauscher schafft die Möglichkeit, die Temperatur des umlaufenden Abwassers auf r einen solchen Wert abzusenken, bei dem keine Beein- j trächtigung des Filtrationsergebnisses zu befürchten ι ist und die Filtermembranen keinen Schaden nehmen > können. Die angegebene Anordnung des Wärmetauschers
ist besonders vorteilhaft, weil der Ort mit dem hoch- ■* sten Temperaturniveau der Pumpenauslaß ist. Es iat je- ' doch auch möglich, den Wärmetauscher an einer anderen
Stelle im Kreislauf anzuordnen, weil der Temperatur- _: anstieg auf ein unerwünschtes Haß erst im Verlauf
vieler Umwälzungen des Abwassers erfolgt, weil sich ^ das ganze System allmählich aufheizt. Ebenso ist es j auch möglich und bei anderen Ausführungsformen vorge- ί sehen, den Wärmetauscher im Abwasserspeicnerbehälter
unterzubringen. Diese Ausführungsform kann so ausge- '. staltet sein, daß eine Rohrschlange mit einem Zulauf- > und einem Ablaufanschluß innerhalb des Abwasserspeicherbehälter untergebracht ist. Das Kühlmedium fließt ; durch die Rohrschlange. ;

Das Erzeugen des gewünschten Druckniveaus im Abwasserspeicherbehälter kann unterschiedlich erfolgen. Bei- ; spielsweise kann so viel zu reinigendes Abwasser in
den Speicherbehälter eingepumpt werden, bis das darin ' eingeschlossene Luftvolumen auf den gewünschten Druck I

komprimiert ist. Bei einer "bevorzugten Ausführungsform der Erfindung dagegen ist an der Oberseite des Abwasserspeicherbehälter eine zu einer Preßluftquelle führende Leitung angeschlossen. Diese Anordnung hat den Vorteil, daß unabhängig von dem Füllvolumen an Abwasser, das je nach Anfall und je nach Volumen eines Zwischenspeicherbehälter unterschiedlich sein kann, der gewünschte Systemdruck eingestellt werden kann· Dabei ist bevorzugt zwischen der zu der Preßluftquelle führenden Leitung und den Abwasserspeicherbehälter ein Druckminderventil angeordnet. An diesem Druckminderventil kann unabhängig von dem Druck der zuströmenden Luft der gewünschte Systemdruck eingestellt und ggf· auch verändert werden·

Bei einer bevorzugten weiteren Ausführungsform der Erfindung ist der Abwasserspeicherbehälter mit mindestens einem Anschluß für eine Dosierpumpe zum Zuführen von Neutralisationsmitteln versehen, deren Dosierung in Abhängigkeit von dem pH-Wert des Permeate ge steuert ist. Dabei ist die Steuerung so ausgelegt, daß das Permeat einen pH-Wert von etwa 6 "bis 7 erhält· Sauere Abwässer werden also mit Lauge und alkalische Abwässer mit Säure zumindest annähernd neutralisiert => Dadurch können auch Beschädigungen der Filtermembranen durch längeres Einwirken von zu sauren oder zu alkalischen Abwässern vermieden werden. Darüber hinaus kann auf diese Weise sichergestellt werden, daß das Permeat unmittelbar in die Kanalisation abgeleitet werden darf*·

eine ausreichende Filtrierleistung zu erreichen, ist eine relativ große Filterfläche erforderlich. Es isr daher bei bevorzugten Ausführungsformen der Erfindung eine Trennkolonne vorgesehen; es "besteht
dabei das Filterrohrsystem aus einer Vielzahl teils parallel teils in Serie geschalteter Filterrohre mit Hüllmantel· Durch entsprechende Serienschaltung kann eine ausreichende Filterlänge erreicht werden, wobei darauf geachtet werden muß, daß der Druck zulaufseitig nicht zu hoch wird und der Druck ablaufseitig nicht so niedrig ist, daß die Abscheidemenge je Flächeneinheit zu klein wird. Durch die Parallelschaltung wird eine ent3prechende Vergrößerung der Filterfläche erreicht. Durch die Wahl der Zahl der Einzelrohre, die einander parallel, geschaltet sind, kann auch eine Anpassung an die jeweilige Pumpleistung erfolgen, bzw. können bei einzelnen zu- und abschaltbaren Rohren Förderleistung dsr Pumpe und Druckabfall an den Rohren entsprechend angepaßt werden.

Im allgemeinen werden die Kennwerte so eingestellt, daß die Durchflußgeschwindigkeit etwa zwischen 1 und 5 m/sec innerhalb der Filterrohre liegt.

Der Systemdruck kann innerhalb bestimmter Grenzen frei gewählt werden, die von dem jeweils verwendeten Filter material abhängen· Bei bevorzugten Aus führung s formen, der Erfindung ist der Druck in dem Abwasserspeicherbehälter auf etwa 1 bis 3 atü eingestellt und es ist der Förderetrom dor Pumpe aο bemessen, daß der Druckabfall an dem Filterrohrsystem ebenfalls etwa 1 bis 3 atü beträgt. Diese Werte haben eich als günstig
herausgestellt.

'weitere Einzelheiten und Ausgestaltungen der vorliegenden Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung eines in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispieles. In der Zeichnung ist eine erfind^uigsgemäße Vorrichtung in stark schematisierter Darstellung gezeigt.

Von einem nicht dargestellten Zwischenbehälter.oder einem Abwassersammler führt eine Zuleitung 1 über ein Handsteiierventil 2 zu einem Grobfilter 3, das alle festen Teilchen mit mehr als 0,5 mm ausscheidet. Das Grobfilter 3 ist an ein weiteres Handsteuerventil 4-angeflanscht, das seinerseits an einem Anschlußstutzen eines Abwasser-speicherbehälters 6 befestigt ist. Der Abwasserspeicherbohälter 6 ist als geschlossener Druckhelm '3r ausgebildet. Er ist außer mit dem Anschlußstutzen 5 rait einem durch einen Deckel verschlossenen. Mannloch 7 sowie einem Ansch.lu3stutzen 8 versehen_s an den über eir.e Leitung 9 ein Druckmesser 10 und ein Sicherheitsventil 11 angeschlossen sind. An der Oberseite des Abv/asserspeicherbehälters 6 ist außer den bereits genannten Anschlüssen noch ein Anschlußstutzen 12 angebracht, an den ein Ste3lventil 13 angebaut ist, an das ein Druckminderventil 14 anschließt, von dem eine Preßluftleitung 15 zu einer nicht dargestellten xreßluftquelle führt. Schließlich ist noch ein Anschlußstutzen 16 an dem Abwasserspeicherbehälter 6 angebracht, dem ein Rückschlagventil vorgeschaltet ist. An das Rückschlagventil 17 ist eine Rücklaufleitung 18 angeschlossen. An einen weiteren Anschlußstutzen 19 cLes Abwaeserspeicherbehälters 6 ist eine Nebenschlußleitung 20 angeschlossen.

Ιΐα öudeüuer-eich des AbViSccsrspeicherbshalters 6 ist ein Sammeltopf 21 vorgesehen, an den ein Handateuerventil 22 angeschloscen ist, an das eine Pumpe 23 anschließt, der ein weiteres Kandsteuerventil 24 und ein Rückschlagventil 25 nachßeschaltet sind. An das Rückschlagventil 25 ist ein Wärmetauscher 26 unmittelbar angeschlossen, an dessen -'«.usgangssexte ein Temperaturmesser 27 vorgesehen ist. Vom Ausgang des Wärmetauschers 26, dem Kühlwasser über eine Kühlwasaerleitung 28 zugeführt wird, das ihn über eine Ableitung 29 wieder verläßt, führt eine Leitung 30 zu einer Verteilerleitung 31« Die Verteilerleitung 31 ist an die Leitung 30 über ein Kandsteuerventil 32 angeschlossen. Über ein weiteres Handsteuerventil 53 ist die Nebenschlußloitung 20 an die Leitung 30 anschließbar. Außerdem ist an die Leitung 30 eine Ableitung 35 über ein Handsteuerventil 34- angeschlossen, die zu einem Konzentratbecken. 36 führt·

Eine Trennkolonne 37 umfaßt eine Vielzahl von Ultrafilterrohren 38, die aus einem Rohr aus Ultrafiltermembranmaterial bestehen, die von einem Hüllrohr, das gleichzeitig als Stützrohr dient, umhüllt sind. Die Hüllrohre sind über Anschlußleitungen 39 mit einem Sammler: 40 verbunden. Die Küllrohre sammeln aas durch die Ultrafilterrohre hindurchtretende Permeat (Reinwasser) das durch die Anschlußleitungen 39 dem Sammler 40 zugeleitet wird. Jeweils sv/ei Ultrafilterrohre 38 sind über einen Rohrbogen 41 miteinander verbunden, die jeweils an dem der Zulaufseite abgewandten Ende der Ultrafilterrohre 38 vorgesehen sind. Die Ultrafilterrohre 38 sind zulaufseitig über je ein einstellbares Ventil 42 mit der "Verteilerleitung 31 verbunden, über je ein weiteres ein-

stellbares Ventil 43 ist die AbI auf seit β jedes Doppolfiiterrohres mit einer Sammelleitung ⁴W- verbunden· «» die die Rücklaufleitung 16 angeschlossen ist. Sowohl an die Sammelleitung 44- als auch an die Verteilerleitung 31 sind Je ein Druckmesser 4·5 bzw· 46 angeschlossen·

Der Sammler 40 ist mit einem Überlauf versehen, von dem eine Ab - flußleitung 47 zu einem Permeatsammelbehälttr 48 führt. An den Sammler 40 ist ein Durchflußmesser 49 angeschaltet, der die Menge an den Sammler 40 durchfließenden Fermeat festzustellen gestattet· Außerdem ist in den Sammler 40 eine pH-Wert-Meßeonde 50 eingebaut, die über eine Meßleitung >1 einem Verstärker 52 ein Meßaignal liefert, dessen V/ert vca des pH-*«?* des Permeate abhängt. Der Verstärker 52 steuert über eine Steuerleitung 53 eine Dosierpumpe 54- und eine Dosierpumpe 55, denen de ein Überströmventil 56 brw. 57 nachgeschaltet ist. Die Saugseite der Dosierpumpe 5^ bzw. 55 ist mit einem Säurebehälter 58 bzw. einem Laugenbehälter 59 verbunden. Voxdden Überströmventilen. 56 bzw· 57 führt eine Säureleitung 60 bzw· eine Laugenleitung 61 an entsprechende Anschlußstutsen 62 bzw. 63, die an der Oberseite des Abwasserspeicherbehältere 6 angebracht sind.

In den Abwasserspeicherbehälter 6 wird eine entsprechende Menge ölhaltiger oder ölemulsionshaltiger Abwässer durch die Zuleitung Λ eingepumpt. Grobe Verunreinigungen werden von dem Grobfilter 3 zurückgehalten· Sobald die gewünschte Menge an Abwasser in den Abwasserspeicherbehälter 6 eingefüllt ist, werden die Handsteuerventile 2 und/oder 4- geschlossen« Danach wird Preßluft, die durch

die Preßluftleitung 15 zugeführt und im Druckminderventil 14 auf einen gewünschten Druck entspannt wird, durch Offnen des Stellventiles 15 in den Abwasserspeicherbehälter 6 eingeleitet, bis der Druck in dem Behälter 6 dem am Druckminderventil 14 eingestellten Wert entspricht. Der Druck ist am Druckmesser 10 ablesbar. Bei einem Versagen des Druckminderventiles öffnet das Sicherheitsventil 11, um eine Gefährdung des Abwasserspeicherbehälters 6 durch Überdruck zu verhindern.

O Die durcn einen nicht dargestellten Antriebsmotor ange

triebene Pumpe 25 wird nach öffnen der Ventile 22 und in Betrieb gesetzt. Sie fördert das Abwasser aus dem Abwasserspeicherbehälter 6 duroh dan 'nännetäüscher 28 in die Leitung 30; die Ventile ^5 und 54 sind geschlossen, das Ventil 52 ist geöffnet. Des durch die Pumpe geförderte Abwasser fließt von der Leitung 30 zur Verteilerleitung 31 und von dort durch die geöffneten Stellventile 42 in die entsprechenden Ultrafilterrohre 38 der Trennkolonne 37· Am Ende der Ultrafilterrohre wird durch die Rohrbogen 41 das Abwasser umgeleitet und fließt durch ein benachbartes Ultrafilterrohr 38 zurück

x_N und durch die geöffneten Stellventile 43 zur Sammel

leitung 44. Von dort fließt das Abwasser durch die Rücklaufleitung 18 zurück in den Abwasserspeicherbehälter 6. Der Zulaufdruck zur Trennkolonne 37 ist an dem Druckmesser 45 und der Ablaufdruck am Druckmesser 46 abzulesen. Dabei wird bevorzugt der Druck am Druckmesser 45 auf etwa 3 &tü und der Druck am Druckmesser 46 auf etwa 1,5 atü eingestellt· tibersteigt der Druck am Druckmesser 45 den gewünschten Wert, weil die Pumpe

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zv; viel fördert, dann kacn durch entsprechendes Offnen aes Haru^^euerveivfciieQ 33 ein Teil des geförderten Abwassers durch die FebenschluBleitung 20 ■in den Abwaeaerspei Jhej/Uehtilter 6 abgeleitet werden. Das in den "Jltrafilterrohron $3 aua dor;» Abwasser durch, die Filterwand hindurch austretende Permecb, bei dem es sich um Reinwaoser handelt, fließt durch die Anschlußleitun«;en 39 zu dem Sammelbehälter 40. Wird dort ein zu geringer r>H~Y/ert, beispielsweise ein pH-Wert von weniger alt* 4,5 festgestellt, so steuert der Verstärker 52 die Pumps 55 ^an> die Lauge aus dem Laugenbehältor 59 in den Abwasserspeicherbehälter 6 einmischt, wodurch der pH-Wert angehoben wird. Kufesprechend wird bei einem pH-Wert von mehr als 8 die Säurepumpe 5**- von dem Verstärker 52 angesteuert. Dabei kann zusätzlich von dem Durchflußmesser 49 aie Laufzeit oder Fördermenge der Pumpen beeinflußt werden. Das Permeat fließt "<^ron dem üanualer 40 über die Abflußleitung 47 zu einem Permeatsaamelbehälter 48. Von hier aus kann das Reinwasser zu einer Aufbereitungsanlage geleitet oder der Kanalisation zugeführt werden.

Zeigt der l'emperaturmesser 27 eine unerwünscht hohe Temperatur an, was zu einer Beeinträchtigung der FiI-trationsergebnisses oder zu Schädigungen der Ultrafilterrohre führen könnte, wird durch den Wärmetauscher 26 Kühlwasser geleitet. Dabei kann der Kühlwasserdurchfluß selbsttätig in Abhängigkeit von der an der Ausgangsseite des Wärmetauschers 26 gemessenen Temperatur gesteuert sein.

Ss versteht sich, daß die Erfindung nicht auf das vorliegende Ausführungsbeispiel Deschränkt ist, sondern Abweichungen davon möglich sind, ohne den Rahmen der Sr finding zu verlassen. Insbesondere können einzelne der Erfindungsmerkinale für sich oder zu mehreren kombiniert Anwendung finden·

Claims (6)

- -14 - S chutzansprüche

1. Vorrichtung zum Aufbereiten öl- und ölemulsionshaitigor bzw. ölähnlicher Abwässer, mit einem Rohrsystem aus Ultrafiltermembranmaterial und Permeatauffangbehältern sowie einem Abwasserspeicherbehälter und einer Pumpe, wobei der Abwasserspeicherbehälter, die Pumpe und das Filterrohrsystem zu einem Kreislauf zusammengeschaltet sind- dadurch gekennzeichnet, daß der Abwasserspeicherbehälter (6) als geschlossener Druckbehälter ausgebildet ist, in dem etwa der am Austritt des Piltersystenes (37) herrschende Druck herrscht, und daß der Pumpensauganschluß mittelbar an den Druckbehälter (6) angeschlossen ist, so daß an der Pumpensaugseite etwa der Druckbehält erinnendruck herrscht. /

2· Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß ein Wärmetauscher (26) zwischen Pumpendruckseite und Filterrohrsystem (37) angeordnet is««/

3. Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß an der Oberssite des Abwasserspoicherbehälters (6) eine zu einer Preßluftquelle führende Leitung (15) angeschlossen ist. /

4. Vorrichtung nach Anspruch 3» dadurch gekennzeichnet, daß «wischen der zu der Preßluftquelle führenden Leitung (15) und den Abwasserspeicherbehälter (6) ein Druckminderventil (14) angeordnet iot.,

5· Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Abv/asserspeicherhehälter (6) mit mindestens eineia Anschluß (62 bzw» 63) für eine Dosierpumpe (5^ bzw. 55) zum Zuführen von Neutralisationsmitteln versehen ist, deren Dosierung in Abhängigkeit von dem pH-Wert des Permeats gesteuert ist. .

6. Vorrichtung nach eine:: der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das Rohrsystem (37) aus einer Vielzahl teils parallel teils in Serie geschalteter Filterrohr© (38) mit Hüllmantel besteht.. ""

7· Vorrichtung nach einem der vorhergehenden AnsOrüche, dadurch gekennzeichnet, daß dor Druck in dem Abwasserspeioherbehälter (6) auf etwa 1 bis 3 atü eingestellt ist und der Förderstrom der Pumpe (23) so bemessen ist, daß der Druckabfall an dem Filterrohrsystem (37) ebenfalls etwa Λ bis 3 &tü ist/