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Verfahren und Vorrichtung zum Bleichen und Reinigen von Zellstoff u. dgl.
Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zum Bleichen und Reinigen von Zellstoff, wie Papierzellstoff oder anderm Zellulosematerial, bei welchem sich der zu bleichende Stoff mit Bleichmitteln gemischt ohne wesentliche mechanische Einwirkung unter dem Einfluss der Schwere bewegt.
Es sind Verfahren bekannt, bei welchen die mit Bleichmittel versetzte Faserstoffmasse ohne Rühreinwirkung durch einen turmähnlichen Bleichraum bewegt wird. Es ist auch bekannt, das Bleichen von Zellstoff bei hoher Stoffdichte und darauffolgend oder vorhergehend bei niedriger Stoffdichte durchzuführen.
Die vorliegende Erfindung betrifft insbesondere ein Verfahren zur Behandlung von Zellstoff niedriger Stoffdichte. Der Ausdruck "niedrige Stoffdichte" soll ein Material bezeichnen, dessen Trockengehalt 15% nicht übersteigt, obgleich dieser Prozentsatz je nach der Art des Zellstoffes schwanken kann.
Bei der Verarbeitung von Zellstoff mit niedriger Stoffdichte besteht die Gefahr, dass sich die Faser aus der gleichförmigen Suspension absetzt. Zur Vermeidung des Absetzens ist es bekannt, den Stoff mehr oder weniger kontinuierlich mechanisch in Bewegung zu halten. Diese Bewegung benötigt einen beträchtlich höheren Kraftaufwand als die Zirkulation des Zellstoffes. Ferner hat eine mechanische Bewegung der Zellstoffasern eine Hydrolyse zur Folge und damit die Erzeugung von brüchigeren und härteren Fasern sowie höhere Zellstoffverluste.
Die Verarbeitung von Stoffen der genannten Art in grossen Mengen verursacht hohe Einrichtungund Instandhaltungskosten. Auch die Betriebskosten für die Zirkulation und das Durchrühren sind infolge der Länge der Behandlungsdaucr sehr hoch. Verbesserungen, welche eine wesentliche Verringerung dieser Unkosten herbeiführen und gleichzeitig den Wirkungsgrad erhöhen, bedeuten mithin einen erheblichen technischen Fortschritt.
Die Erfindung bezweckt in erster Linie, die Wirtschaftlichkeit des Bleichen und Reinigens von Zellstoff od. dgl. zu erhöhen und gleichzeitig die Wirkung zu veibcssern. Die mechanische Bewegung des Zellstoffes kommt in Wegfall, und ein Absetzen der Zellstoffasern wird vermieden, da sich der Zellstoff unter der Einwirkung der Schwerkraft kontinuierlich bewegt. Eine weitere Aufgabe der Erfindung besteht darin, die zur vollständigen Raffinierung erforderliche Zeit herabzusetzen. Die Erfindung ist ganz allgemein auf solche Verfahren zum Bleichen und Reinigen von Zellstoff anwendbar, bei welchen der Stoff mehr oder weniger lange mit einem Reagens in Berührung verbleiben muss. Im nachstehenden wird als besonderer Anwendungsfall das Bleichen von Zellstoff beschrieben.
Die Erfindung ist insbesondere für das Bleichen und Reinigen bei niedriger Stoffdichte bestimmt, ist aber auch auf die Behandlung des Zellstoffes bei niedriger Dichte in einer oder mehreren Stufen in Kombination mit der Behandlung bei hoher Stoffdichte anwendbar.
Gemäss der Erfindung besteht das Verfahren zum Bleichen und Reinigen von Zellstoff od. dgl. darin, dass der mit dem Bleichmittel versetzte Zellstoff niedriger Stoffdichte in einem stetigen Strom in seichter Schichte, zweckmässig in einer Schichte, deren Höhe zur Breite im Verhältnis 1 : 2 steht, durch eine schräg nach abwärts geneigte Leitung geführt wird, deren Länge im Verhältnis zur Strömungsgeschwindigkeit so gewählt wird, dass das Bleichen bzw. eine Stufe des Bleichen während des Aufent-
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haltes in der Leitung im wesentlichen beendet ist. Am Einlassende jeder Leitung sind Mischer und am Auslassende Ausflussregler vorgesehen. Diese Mischer und Regler sind derart gebaut, dass jede nennenswerte Bewegung oder Aufwirbelung des Zellstoffes vermieden wird.
Auf der Zeichnung ist der Erfindungsgegenstand beispielsweise dargestellt. Die Fig. 1 veranschaulicht in vollen Linien die aufeinanderfolgenden Stufen der Behandlung bei niedriger Stoffdichte und in strichpunktierten Linien ein zusätzliches Aggregat für eine Behandlung bei hoher Stoffdichte.
Fig. 2 zeigt eine Stufe für hohe Stoffdichte mit anschliessenden Stufen für niedrige Stoffdiehte. Fig. 3 und 4 zeigen schematisch den Grundriss und Aufriss eines Behälters zur Behandlung bei niedriger Stoffdichte, die sich durch ihren kleinen Raumbedarf auszeichnet. Fig. 5 ist ein senkrechter Schnitt nach der Linie 1 von Fig. 6. Fig. 6,7 und 8 sind Grundrisse, teilweise im Schnitt, nach den Linien 6-6, 7-7 und 8-8 von Fig. 5.
Aus dem Vorratsbehälter A gelangt der Zellstoff in den Dichteregler B und sodann in den Mischer C, wo er mit dem Bleichmittel aus dem Behälter D vermischt wird. In den Mischer kann aus dem Behälter E Heisswasser eingeleitet werden. Der Mischer ist vorzugsweise von der bekannten Bauart, wie sie in der amerikanischen Patentschrift Nr. 1767102 beschrieben ist. Aus dem Mischer strömt der Zellstoff mit
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bestimmt ist. Dieser Behälter ist lang und schmal und schräg nach abwärts geneigt, so dass eine kontinuierliche Strömung des Zellstoffes ohne mechanische Bewegung und ohne die Gefahr des Absetzens von Fasern gewährleistet wird.
In den Fig. 3 und 4 ist eine Ausführungsform eines solchen langen Blechbehälters für niedrige Stoffdichte dargestellt, welcher wenig Raum beansprucht. Der Zellstoff strömt in Richtung der Pfeile, bis er den Auslass erreicht, der durch einen Regler G gesteuert wird. Dieser Regler übt auf den Zellstoff keinerlei Kräfte aus, welche eine Zirkulation oder Bewegung des Stoffes verursachen könnten. Er regelt
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kann der Zellstoff einem Vorratsbehälter oder einer andern Stelle der Papierfabrik zwecks weiterer Behandlung zugeleitet werden.
Einer niedrigen Stoffdichte des Zellstoffbreies entspricht ein Trockengehalt bis zu etwa 15%.
Aber diese Grenze kann bekanntlich beträchtlich sehwanken, je nach den Arbeitsbedingungen der betreffenden Fabrik.
Falls eine einzige Bleichstufe niedriger Stoffdichte ungenügend ist, wird der Zellstoff einer zweiten Bleichstufe für niedrige Dichte zugeführt, wie es in den voll ausgezogenen Linien angedeutet ist, oder wahlweise einer Bleichstufe für hohe Stoffdichte, wie in strichpunktierten Linien dargestellt. Im ersteren Fall strömt der Zellstoff aus dem Wäscher H in den Mischer 01, wo zusätzliches Bleichmittel aus dem Behälter Di zugefügt wird, worauf die Mischung unter dem Einfluss der Schwere durch einen zweiten Blechbehälter Fi für niedrige Stoffdichte hindurchströmt, an dessen Ende sich der Regler Gy befindet.
Der Zellstoff wird im Behälter Bj gewaschen, gelangt dann zum Mischer C2, wo der letzte Anteil an Bleichmittel aus dem Behälter D2 zugefügt wird, worauf die Mischung unter dem Einfluss der Schwere durch den Bleichbehälter F2 hindurehströmt und schliesslich im Behälter H2 gewaschen wird. Er ist dann für die weitere Verarbeitung in der Papierfabrik verfügbar.
Das Strömen des Zellstoffes findet kontinuierlich unter dem Einfluss der Schwere statt, ohne dass eine mechanische Bewegung veranlasst wird, durch welche eine Hydrolyse des Zellstoffes mit den daraus folgenden Stoffverlusten verursacht würde. Der statische Druck des Zellstoffes von geringer Dichte ist sehr klein, so dass auch keine Abscheidung der Fasern stattfindet.
Wenn die zweite Behandlungsstufe bei hoher Stoffdichte durchgeführt werden soll, wird der Zellstoff aus dem Blechbehälter F in den Behälter I geleitet, aus welchem er dem Wäscher und Eindicker J zugeführt wird, um die Stoffdichte über 15% zu erhöhen. Der eingedickte Zellstoff gelangt dann in den Mischer K, wo zusätzliches Bleichmittel hinzugefügt wird. Die Mischung wandert dann durch den Bleichbehälter M für hohe Stoffdiehte, beispielsweise einem der bekannten Bleiehtürme.
Bei Anwendung von zwei oder mehreren Bleiehstufen wird die erforderliche Menge an Bleichmittel entsprechend den aufeinanderfolgenden Stufen unterteilt. Das zwischen den Stufen eingeschaltete Auswaschen befreit den Zellstoff von löslichen Bestandteilen, welche bei der vorhergehenden Behandlung gebildet wurden und erleichtert die Einwirkung des erneut zugesetzten Bleichmittels auf den Zellstoff.
In den Zellstoff kann ein Reagens, wie z. B. Ätzalkalilösung, Kalkmilch od. dgl., eingeführt werden, um die Entfernung der während des Bleichen gebildeten Reaktionsprodukte zu unterstützen, oder solche Stoffe bzw. überschüssiges Bleichmittel zu neutralisieren. Letzteres ist besonders wünschenswert, wenn Chlor als Bleichmittel benutzt wird, weil hiedurch das Entweichen des Chlorgases in die übrige Anlage vermieden wird. Ein derartiges Reagens kann nach irgendeiner oder nach sämtlichen Bleichstufen ein-
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nahe dem Regler G mündet, und in Fig. 2 mittels der Rohrleitung N3, welche in den Zellstoffstrom beim Verlassen des Bleiehbehälters M3 für hohe Stoffdichte mündet.
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Wie aus Fig. 2 ersichtlich, strömt der Zellstoff aus dem Vorratsbehälter oder Stoffkasten Ag zufolge der Schwere in den Eindicker Je, who die Stoffdichte auf etwa 20% oder darüber erhöht wird. Der Zellstoff mit hoher Stoffdichte strömt dann in den Mischer Ka, wo Bleichmittel aus dem Behälter Lg dem Stoff einverleibt wird. Im Mischer kann ferner heisses Wasser aus dem Behälter Eu zugesetzt werden.
Die Stoffmischung strömt durch den Bleichturm Mg für hohe Stoffdichte, welcher vorzugsweise nahe dem Boden einen umlaufenden Arm aufweist, um die kontinuierliche Strömung des Stoffes in dem Behälter 1a zu unterstützen, aus welchem der Stoff dem Wäscher und Dichterregler Bg zugeführt wird. Von hier strömt der Zellstoff in den Mischer Cg, wo zusätzliches Bleichmittel aus dem Behälter Ds einverleibt wird, und die Mischung strömt nun mit niedriger Stoffdiehte unter der Wirkung der Schwerkraft durch den Bleichbehälter F3, Regler G3, Wäscher Ha zum Mischer C4, wo weiteres Bleichmittel aus dem
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ist der Zellstoff für weitere Behandlung bereit.
Zwecks Regelung der Temperatur des Stoffes kann Luft, Dampf oder ein anderes Medium an
Stelle des heissen Wassers oder neben diesem verwendet werden. Dieses flüssige Medium kann heiss oder kalt sein, je nach der herrschenden Temperatur des Zellstoffes und jener Temperaturen, welche in den nächsten Bleichstufen erwünscht sind. Hilfsmittel zur Einführung dieses temperaturregelnden Mittels sind in Fig. 1 durch die Rohrleitung e angedeutet, welche in den Mischer C mündet, und in Fig. 2 durch die Rohrleitung eh welche in den Mischer jK'g mündet. Ähnliche Hilfsmittel können bei jeder Bleichstufe vorgesehen sein.
Es ist klar, dass auch andere Kombinationen als die dargestellten in Betracht kommen können.
Das Bleichen bei hoher Stoffdichte gefolgt vom Bleichen bei niedriger Stoffdichte mit einer andern Bleichstufe hoher Dichte kann für gewisse Zellstoffarten geeignet sein, während unter andern Be- dingungen das Bleichen bei niedriger Stoffdichte gefolgt von Bleichen bei hoher Stoffdichte und einer andern Bleichstufe niedriger Dichte vorzuziehen ist.
Es ist bekannt, dass die Schwierigkeiten beim Bleichen je nach der Beschaffenheit des Zellstoffes sehr stark variieren. Die Erfindung gibt aber die Möglichkeit, durch entsprechende Kombination der Bleichstufen in allen Fällen günstige Ergebnisse zu erzielen.
Zur Zeit sind verschiedene Bleichmittel in Verwendung, u. zw. in fester, flüssiger und gasförmiger Form. Ein Vorteil der Erfindung besteht nun darin, dass das Bleichmittel an irgendeiner Stelle zugesetzt werden kann und dass in aufeinanderfolgenden Stufen verschiedene Bleichmittel verwendbar sind. Beispielsweise kann in der ersten Bleichstufe ein flüssiges Bleichmittel benutzt werden, in der nächsten Stufe ein gasförmiges und in der darauffolgenden Stufe ein festes Bleichmittel.
In den Blechbehältern für niedrige Stoffdichte ist der hydrostatische Druck des Stoffes klein, und es besteht mithin praktisch keine Neigung zum Absetzen der Fasern während des kontinuierlichen Durchströmen des Stoffes. Der Stoff soll in einem kontinuierlichen, ununterbrochenen Strom durch jeden Behälter hindurchfliessen, damit zwischen den Fasern und dem Bleichmittel eine gleichmässige Berührung stattfindet. Da eine mechanische Durchrührung unterbleibt, wird die Hydrolyse des Zellstoffes und damit Zelluloseverlust vermieden.
Die Erfindung ermöglicht somit eine sehr beträchtliche Herabsetzung des Kraftbedarfes der Bleicherei.
Die Regelung der Temperatur in den verschiedenen Verfahrensstufen ist besonders in solchen Fällen wichtig, wo die Reaktion in der einen Stufe nicht die Temperatur auf einer Höhe lässt, die für die Reaktion in der folgenden Stufe am besten geeignet ist. Erfindungsgemäss werden die Temperaturen durch Einführung von Flüssigkeiten geregelt.
Die Apparatur gemäss den Fig. 5 bis 8 ist in einem Gebäude untergebracht, dessen Wände mit 1, dessen Böden mit 2, 3 und 4 und dessen Dach mit 5 bezeichnet sind.
Auf den Boden 2 ist ein Stoffkasten 6 (Fig. 7) untergebracht, der den Zellstoff oder ein anderes zu bleichendes Material enthält. Der Kasten 6 ist durch eine Rohrleitung 7 mit einem Dichteregler 8 verbunden, welcher den Stoff an einen Mischer 9 abgibt. Ein Gefäss 10, das das Bleichmittel enthält, ist durch eine Rohrleitung 11 mit dem Mischer 9 verbunden. Ein Behälter 12 für Heisswasser kann in ähnlicher Weise durch eine Rohrleitung 1. 3 mit dem Mischer in Verbindung stehen.
Die Behälter 6, 10 und 12 (Fig. 7) können auf einer erhöhten Plattform 14 angeordnet sein, zu der man über eine Leiter 15 gelangen kann.
Unterhalb des Mischers 9 befindet sich ein zylindrischer Bleichturm 16 für hohe Stoffdichte, der im Boden eine Auslassöffnung 17 aufweist. Nahe dem Boden ist eine Vorrichtung. M angeordnet zur Unterstützung und Regelung des Ausflusses durch die Öffnung 17. Die Vorrichtung ist so ausgebildet, dass der Zellstoff keiner nennenswerten Bewegung unterworfen wird. Eine Rinne 19 verbindet den Auslass 17 mit dem Einlass 20 eines Behälters 21.
In den Behälter 21 mündet die Saugleitung einer Pumpe 22. Die Druckleitung ist mit einer Rohrleitung 23 verbunden, die zu einem Behälter 24 führt, welcher oberhalb des Bodens 2 angeordnet ist.
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Der Behälter 24 ist durch eine Rohrleitung 25 mit einem Wäscher und Dichteregler 26 verbunden, welcher den Stoff auf ein Förderband 27 entleert, das ihn dem Mischer 28 zuführt.
Der Mischer gibt den Stoff an das obere Ende eines langen, verhältnismässig schmalen, nach abwärts geneigten rohrartigen Bleichgefässes 29 für niedrige Stoffdichte ab, welches zum Zwecke der Raum- ersparnis so ausgebildet ist, dass es einem gewundenen Weg folgt. Wie ersichtlich, zeigt diese Leitung an einem Ende einen halbkreisförmigen Grundriss in Verbindung mit parallelen geradlinigen Teilen, welche ihrerseits mit einem halbkreisförmigen Teil von geringerem Durchmesser in Verbindung stehen, der den Turm 16 umgibt. Die Leitung 29 gibt den Stoff durch einen Regler 30 an einen Trog 31 ab, welcher seinerseits mit einem Stoffwäscher 32 in Verbindung steht, der auf dem Boden 3 angeordnet ist und das
Gut an eine Fördervorrichtung 33 abgibt.
Letztere fördert den Stoff in einen Mischer 34, von wo der
Stoff in eine Leitung 35 gelangt, die ebenso gestaltet ist wie die Leitung 29 und unmittelbar unterhalb dieser verläuft.
Die Leitung 35 führt den Stoff einem Regler 36 zu, von dem eine dritte Bleichleitung 37 für niedrige Stoffdiehte ausgeht. die gleiche Gestalt aufweist wie die Leitungen 29 und 35. Aus der Leitung 37 gelangt
Stoff über einen Regler 38 in einen Vorratskasten oder Behälter 39 im Erdgeschoss 4 (Fig. 8), von wo der Zellstoff durch eine Pumpe 40 irgendeiner gewünschten Stelle zugeführt werden kann.
In Fig. 8 ist mit 41 ein Abdichtkasten für den Wasserschenkel des Dichtereglers 8 bezeichnet.
Ein ähnlicher Dichtungskasten 42 kann erforderlichenfalls für den Wasserschenkel der Wäscher 26 und 32 vorgesehen sein.
In der Zeichnung sind einzelne Apparate, wie z. B. die Wäscher, Mischer und Regler, welche von bekannter Bauart sind, nur schematisch dargestellt. Es sind ferner Hilfsmittel vorgesehen, die zur Einführung irgendeines geeigneten Bleichmittels in die Mischer dienen.
Die Anordnung und Gestalt der zum Bleichen dienenden Leitungen kann in mannigfache Weise geändert werden. Das wesentliche Erfordernis besteht darin, dass sie ein allmähliches Abwärtsströmen des Stoffes, ausschliesslich unter dem Einfluss der Schwere in einer verhältnismässig niedrigen Schicht (zweckmässig verhält sieh die Höhe zur Breite der Schichte wie 1 : 2) gestatten, um so ein Absetzen von Fasern zu vermeiden.
Die Wirkungsweise der dargestellten Anordnung ist folgende :
Aus dem Vorratsbehälter 6 strömt der Stoff durch die Rohrleitung 7 in den Dichteregler 8, wo der Stoff auf eine vergleichsweise hohe Dichte, beispielsweise 20% oder darüber, gebracht wird. Der Stoff wird dann kontinuierlich in den Mischer 9 entleert, wo er mit Bleichmittel aus dem Behälter 10 und erforderlichenfalls mit Heisswasser aus Behälter 12 vermischt wird. Der Zellstoff fällt vom Mischer 9 in den Bleichturm 16 für hohe Stoffdichte, durch welchen er unter der Einwirkung der Schwere hindurchwandert.
Der Arm 18 wird langsam gedreht, um den Durchtritt des Stoffes durch den Auslass 17 ohne wesentliche Bewegung zu regeln.
Der Stoff fliesst dann durch die Mündung 20 in den Behälter 21, aus welchem er in den Behälter 24 hoehgepumpt wird. Aus dem Behälter 24 fliesst er dann in den Wäscher und Diehteregler 26, in welchem er auf geringe Stoffdichte gebracht wird. Der Stoff wird hierauf durch den Conveyer 27 dem Mischer 28 zugeführt, in welchem ein Bleichmittel eingeführt werden kann. Aus dem Mischer 2 strömt der Stoff in verhältnismässig niedriger Schicht über den Boden der schräg nach abwärts gerichteten Leitung 29.
Der Regler 30 steuert den Austritt des Stoffes aus der Leitung 29, ohne auf den Stoff eine nennenswerte Kraft auszuüben.
Der Stoff wird sodann in Wäscher 32 gewaschen und durch Fördereinrichtung 33 dem Mischer 34 zugeführt, wo weiteres Bleichmittel eingeführt wird, worauf die Mischung unter dem Einfluss der Schwere längs der Leitung 35 dem Regler 36 zuströmt und schliesslich durch die Leitung 37 zum Regler 38 und in den Vorratsbehälter 39 gelangt.
Dem Stoff kann nach der letzten oder irgendeiner andern Bleichstufe ein Reagens beigemischt werden, zwecks Entfernung oder Neutralisierung von Reaktionsprodukten, die während der Bleichung gebildet wurden, oder zwecks Absorbierung überschüssigen Bleichmittel. Ein solches Reagens kann Kalkmilch sein, Ätzalkalilösung od. dgl. Ein Hilfsmittel zur Einführung solcher Reagenzien ist durch die Rohrleitung 19a angedeutet, welche in die Rinne 19 am Boden des Bleichturmes 16 mündet. Ähnliche Hilfsmittel können hinter einer andern oder mehreren Bleichstufen vorgesehen sein.
Statt Heisswasser oder zugleich mit diesem kann Luft, Dampf oder irgendeine andere geeignete Flüssigkeit zur Regelung der Temperatur benutzt werden. Luft ist vorteilhaft, weil hiedurch die Bleich-
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gewünschtenfalls auch an andern Stellen, beispielsweise an den Reglern 30 und 36. Falls die Temperatur des Stoffes am Ende einer Bleichstufe zu hoch ist, um in der folgenden Stufe die grösste Wirksamkeit zu erzielen, kann ein Kühlmittel und umgekehrt, falls die Temperatur zu gering ist, ein Heizmittel verwendet werden.
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Die Aufeinanderfolge der beschriebenen Operationen kann natürlich geändert werden. Einige
Stufen können umgangen oder fortgelassen oder weitere Stufen zugefügt werden. Die Vorrichtung kann auch leicht abgeändert werden, etwa durch Fortlassen der Bleichstufe bei hoher Dichte oder durch Anordnung derselben hinter der oder den Stufen für niedrige Dichte.
Ein geeigneter Mischer ist beispielsweise in der amerikanischen Patentschrift Nr. 1767102 beschieben.
Die beschriebene Vorrichtung ist besonders zum Bleichen von Zellstoff geeignet, kann aber auch zum Bleichen anderer Materialien verwendet werden.
PATENT-ANSPRÜCHE :
1. Verfahren zum Bleichen und Reinigen von Zellstoff od. dgl., bei welchem sich der zu bleichende Stoff mit Bleichmitteln gemischt ohne wesentliche mechanische Einwirkung unter dem Einfluss der Schwere bewegt, dadurch gekennzeichnet, dass der mit dem Bleichmittel versetzte Zellstoff niedriger Stoffdichte in einem stetigen Strom in seichter Schichte, zweckmässig in einer Schichte, deren Höhe zur Breite im Verhältnis 1 : 2 steht, durch eine schräg nach abwärts geneigte Leitung geführt wird, deren Länge im Verhältnis zur Strömungsgeschwindigkeit so gewählt wird, dass das Bleichen bzw. eine Stufe des Bleichen während des Aufenthaltes in der Leitung im wesentlichen beendet ist.