Kommunale Kläranlagen SanoClean und SanoKom von Mall für 50 bis 2500 Einwohner

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1 Kommunale Kläranlagen SanoClean und SanoKom von Mall für 50 bis 2500 Einwohner SanoClean EW: Webcode M4003 SanoKom: Webcode M4006 Die Ableitung und Reinigung von Abwasser ist generell eine Pflichtaufgabe der deutschen Städte und Gemeinden als Aufgabenträger des öffentlichen Rechts. Diese Aufgabe kann die kommunale Verwaltung selbst erfüllen oder sie Abwasserverbänden oder privaten Trägern übertragen. Eine Ausnahme besteht, wenn die Abwasserableitung und Behandlung in Einzelfällen technisch oder wirtschaftlich nicht durchführbar ist. Dann kommen dezentrale Systeme zum Einsatz. Vorteile auf einen Blick + Niedrige Investitions- und Betriebskosten + Einfacher Aufbau + Schrittweise Inbetriebnahme und Erweiterung möglich + Sehr hohe Reinigungsleistung + Unabhängig gegenüber hydraulischen Zulaufschwankungen + Sedimentation verläuft störungsfrei + Ausgleich von Konzentrationsschwankungen im Zulauf + Individuelle Planung und genaue Abstimmung auf Kundenwünsche FO-0517 WO 04/16 S39, Technische Änderungen vorbehalten

2 Zentralität von Kläranlagen eine neue Betrachtungsweise Bis zum Ende des vergangenen Jahrhunderts galt für die Abwassertechnik der Grundsatz: Je zentraler Anlagen und je größer Anlagen geplant, gebaut und betrieben werden, desto besser. Heute ist die Lehrmeinung differenzierter: Neueste Forschungen haben ergeben, dass die Einleitung in die Gewässer besser dezentral an möglichst vielen Stellen erfolgen soll, um den natürlichen Zustand der Gewässer zu erhalten. Insbesondere die aktuelle Gesetzgebung zur Ableitung und Bewirtschaftung von Regenwasser zeigt die Grenzen des Gewässerschutzes mit großen zentralen Systemen auf. Neben den großen Verbandskläranlagen mit mehreren Einwohnerwerten und den Kleinkläranlagen mit wenigen bis maximal 50 Einwohnerwerten haben sich sog. semizentrale Kläranlagen mit einer Kanalisation und einer Kläranlage mit einigen hundert bis tausend Einwohnerwerten einen Platz in der Gedankenwelt der Planer geschaffen, weil sie, richtig betrieben und richtig dimensioniert, einen wirtschaftlichen und ökologischen Betrag zum Gewässerschutz leisten. Andere Definitionen gehen eher von der Art des Abwasseranfalls aus: Dezentral: in der Regel ein Abwassererzeuger (Wohnhaus, Gewerbebetrieb, Gaststätte), kein Fremdwasser, kurze Kanalisation, keine Regenwasserbehandlung Semizentral: einige wenige Abwassererzeuger, kleine, gering verzweigte Kanalisation, wenig Fremdwasser, Regenwasserbehandlung nur in Ausnahmefällen Zentral: viele Abwassererzeuger, große, verzweigte Kanalisation, Fremdwasser, Regenwasser. Einig ist sich die Fachwelt, dass es ein Fehler war, Gebiete mit mehreren 100 Quadratkilometern einschließlich des anfallenden Regenwassers in Megakläranlagen zu behandeln und dem aufnehmenden Gewässer an einer Stelle zwar qualitativ hochwertiges, sauberes Wasser, aber hydraulisch in sehr großen Mengen zuzuleiten. Aktuelle technische Regeln beachten neben den rein chemischen Parametern auch die hydraulischen Bedingungen an der Einleitstelle. Die DWA geht bei der Definition von dezentralen, semizentralen und zentralen Kläranlagen von fixen Einwohnergrößen aus: Dezentral: 4 bis max. 50 Einwohnerwerte Semizentral: 50 bis max Einwohnerwerte Zentral: über 1000 Einwohnerwerte FO-0517 WO 04/16 S40, Technische Änderungen vorbehalten

3 Verfahren für Kleine Kläranlagen Auch für Kleine Kläranlagen bietet das SBR-Verfahren viele Vorteile, wie die Abkopplung des Reinigungsprozesses von aktuell zulaufenden Wassermengen und der aktuellen Verschmutzungssituation oder vielfältige Steuerungsmöglichkeiten und Eingriffsmöglichkeiten in den Reinigungsprozess, auch noch nach Inbetriebnahme der Anlage. Unterer Bereich ( EW) Mittlerer Bereich ( EW) Oberer Bereich ( EW) Vorreinigung Im Bereich kleiner semizentraler Anlagen von 50 bis ca. 200 EW bietet sich die weitgehende Übernahme der Absetzanlagen aus den Kleinkläranlagen an. Wobei hier beachtet werden muss, dass die Wassermengen durch Fremdwasser erhöht werden können. Wenn keine Angaben über die zu erwartende Fremdwassermenge vorliegen, ist ein Ansatz von mindestens 25 % der maximalen Zulaufmenge empfehlenswert. Im mittleren Bereich Kleiner Kläranlagen von EW kann es bereits wirtschaftlich sein, anstatt der Absetzanlagen automatische Rechenanlagen einzusetzen und auf diesem Weg den Anfall von Klärschlamm um den Primärschlammanteil zu reduzieren. Rechengut fällt in geringer Menge an, kann aber in der Regel einfacher entsorgt werden als Klärschlamm. Bei den automatischen Rechenanlagen handelt es sich um serienmäßig hergestellte Maschinen, die in vorgefertigte Stahlbetonrinnen eingesetzt werden. Das Rechengut wird automatisch gereinigt und komprimiert, bevor es in Abfallcontainern gesammelt und entsorgt wird. Im oberen Bereich Kleiner Kläranlagen ( EW) sollte die Vorreinigung in jedem Fall mit einem automatischen Rechen erfolgen. Die Entsorgung von Primärschlamm aus Absetzbecken ist hier unwirtschaftlich und allein durch die mit entsorgte Wassermenge ökologisch nicht mehr tragbar. Insbesondere wenn in dieser Größenklasse bereits Teile oder das gesamte Netz im Mischsystem gefahren werden, ist der Einsatz eines Sandfangs nach dem Rechen dringend zu empfehlen. Biologische Stufe Der Bereich zwischen 50 und 200 EW wird in der Regel als einstraßige Anlagenkonfiguration, bestehend aus Pufferbecken und SBR-Reaktor, betrieben. Dieses System ist einfach zu bauen und zu bewirtschaften. Das erforderliche Pufferbecken kann als Bestandteil der Vorklärung gebaut werden. Die eingesetzte Steuerung ist in der Regel auch von eingewiesenem Personal zu betreuen, so dass die Personalkosten gering gehalten werden können. In diesem Bereich hängt die Entscheidung, ob die biologische Behandlung ein oder mehrstraßig betrieben wird, im Wesentlichen davon ab, wie aufnahmefähig das belastete Gewässer ist. Verträgt es große Abwasserstöße, so kann man einstraßig bauen, besteht die Gefahr, dass große Abwasserblasen Flora und Fauna schädigen, empfiehlt sich der Ausbau in mehreren parallel angeordneten Stufen. Wirtschaftlich ist dies immer dann, wenn dafür auf ein Pufferbecken am Ende verzichtet werden kann. In diesem Bereich lohnt sich der mehrstraßige Aufbau der Anlagen in der Regel, weil auf große Pufferbecken verzichtet werden kann. Die Anzahl der Straßen kann sinnvollerweise auf die Aufnahmefähigkeit des Gewässers abgestimmt werden. Schlammspeicherung Hier ist der Schlammspeicher in der Regel ein Bestandteil der Vorreinigung. Primärschlamm und Sekundärschlamm werden vermischt und gesammelt. Eine abschließende Schlammbehandlung sollte in einer benachbarten großen Kläranlage erfolgen, wenn dies technisch möglich ist. Im mittleren Bereich sollte in jedem Fall eine Trennung von Primärschlamm und Sekundärschlamm erfolgen. Bei Anlagen mit automatischem Rechen und mehrstraßigem Ausbau entsteht nur Sekundärschlamm, der in entsprechend dimensionierten Lagerbehältern gesammelt wird. Trübwasser wird zurück in die Biologie geleitet. Die Prozesswasserbelastung ist entsprechend zu berücksichtigen. Im oberen Bereich Kleiner Kläranlagen wird in der Regel mehrstraßig gefahren. Hier kann es wirtschaftlich sein, das Prozesswasser zu speichern und in belastungsschwachen Zeiten, zum Beispiel nachts, über die Kläranlage abzuleiten. FO-0517 WO 04/16 S41, Technische Änderungen vorbehalten

4 Bemessung einer Kläranlage Zu bestimmen sind die für die einzelnen Verfahrensschritte erforderlichen Beckenvolumen Leistungen der Pumpen Sauerstoffeinträge maßgeblichen Zyklen Als technische Regeln werden die DWA-Blätter Arbeitsblatt DWA-A 222 Grundsätze für Bemessung, Bau und Betrieb von Kleinen Kläranlagen mit aerober biologischer Reinigungsstufe bis Einwohnerwerte (Mai 2011), Merkblatt DWA-M 210 Belebungsanlagen mit Aufstaubetrieb (SBR) (Juli 2009), Arbeitsblatt DWA-A 131 Entwurf Bemessung von einstufigen Belebungsanlagen Entwurf (März 2015) herangezogen. Mall-Anlagen werden auf Basis der Kundenangaben individuell nach den oben genannten technischen Regeln bemessen und geplant. Zulauf zur Anlage Leider ist es bei größeren Anlagen nicht mehr möglich, die zulaufende Wassermenge durch Multiplikation der Zahl der angeschlossenen Einwohner mit dem Trinkwasserverbrauch zu ermitteln. So kann es zu Fremdwasser-, Regenwasser- und gewerblichen Einleitungen kommen, die im Vorfeld nicht bekannt sind. Schmutzwassermenge Häusliches Schmutzwasser Die Schmutzwassermenge aus den Wohnbereichen ist, wie bei den Kleinkläranlagen, durch die Annahme Trinkwasserverbrauch ca. 150 l/ew/d zu ermitteln. Die Einwohnerzahl ist in vielen Fällen nicht genau bekannt. Sie kann entsprechend nachfolgender Tabelle abgeschätzt werden: Häusliches Schmutzwasser Wohnungen < 60 m² Wohnungen > 60 m² Gewerbliches Schmutzwasser 2 EW 4 EW Gaststätten mit Küchenbetrieb und höchstens dreimaliger Ausnutzung eines Sitzplatzes in 24 h Gaststätten ohne Küchenbetrieb Gartenlokale ohne Küchenbetrieb Bürogebäude Mitarbeiter Gewerbebetriebe (ohne Produktionsabwasser) Mitarbeiter Beherbergungsstätten Gewerbliches Schmutzwasser Schwieriger wird die Abschätzung des gewerblichen Anteils des Schmutzwassers. Aus der Vielzahl der möglichen gewerblichen Verwendungen von Wasser entsteht eine ebenso große Vielzahl von möglichen Abwassermengen und -zusammensetzungen. Die nachfolgende Tabelle zeigt einige wichtige Zahlen aus der DIN (Oktober 2010): Die Zahlen können nur als erster Anhaltswert gewertet werden und entbinden den Planer nicht von einer verantwortungsvollen Erhebung der Daten. Produktionsabwasser aus Gewerbe ist anhand der möglichen Ansiedlungen abzuschätzen. Hier sind sorgfältige Erhebungen und Berechnungen unerlässlich. Zu beachten ist immer das Merkblatt DWA-M 115-2, Indirekteinleitung nicht häuslichen Abwassers Teil 2: Anforderungen (Februar 2013). 1 Platz 1 EGW 3 Plätze 1 EGW 10 Sitzplätze = 1 EGW 3 Mitarbeiter = 1 EGW 2 Mitarbeiter = 1 EGW 1 Bett 1 EGW bis 3 EGW je nach Ausstattung FO-0517 WO 04/16 S42, Technische Änderungen vorbehalten

5 Fremdwasser Kanalisationen müssen per Definition wasserdicht erstellt werden. In der Praxis sind Kanalisationen aber umso undichter, je länger und verzweigter sie sind. Für die hydraulische Belastung der Kläranlagen ist daher immer ein Fremdwasseransatz zu berücksichtigen. Dichtheit der Kanalisation Neu gebaute, wasserdicht geprüfte Kanalisationen Bestehende, geprüfte Kanalisationen Sehr lange Kanalisationen (> 4 m/ew) Alte Kanalisationen 25 % 50 % 50 % bei neuen Kanalisationen 75 % bei bestehenden Kanalisationen 100 % oder mehr Die Fremdwassermenge hat einen großen Einfluss auf die Bauwerksgrößen, da sie über 24 h berücksichtigt werden muss. Berechnungsbeispiel Angenommen, eine Kläranlage ist mit 1000 EW bemessen. Mit unterschiedlichen Fremdwasseransätzen ergeben sich entsprechende Wassermengen, siehe Tabelle unten. Regenwasser Die Einleitung von Regenwasser (Ausbau der Kanalisation im Mischsystem) sollte bei kleinen Anlagen nur im Ausnahmefall, bei bestehender Kanalisation und bei fehlender Möglichkeit zur Qualifizierung des Mischsystems erfolgen. Die Wassermengen erhöhen sich erheblich. Es ist dann darauf zu achten, dass die Regenüberläufe der Kanalisation gemäß den Regeln der Technik mit entsprechenden Becken ausgestattet sind. Der gesamte Zufluss zur Anlage muss mit der doppelten Schmutzwassermenge und der einfachen Fremdwassermenge berechnet sein. Diese Wassermenge kann dann tatsächlich über 24 h in die Anlage fließen. Die Tabelle macht deutlich, wie im Mischsystem aus 150 m³ Abwasser aus den Einleitungen bis zu m³ Abfluss aus der Anlage werden können. Fremdwasser Abwasseransatz in der Kanalisation pro 1000 EW / 24 Std EW Schmutzwasser (100% dicht) Fremdwasser 25 % Fremdwasser 50 % Fremdwasser 100 % Q SW = 150 l/ EW/d = 0,04 l/s/ EW 40 l/s (Spitzenlast) 50 l/s 60 l/s 80 l/s Tageswassermenge 150 m³/d 4320 m³/d 5184 m³/d 6912 m³/d Regenwasser Abwasseransatz in der Kanalisation pro 1000 EW / 24 Std EW Schmutzwasser (100% dicht) Fremdwasser 25 % Fremdwasser 50 % Fremdwasser 100 % Q SW = 150 l/ EW/d = 0,04 l/s/ EW 40 l/s (Spitzenlast) 50 l/s 60 l/s 80 l/s Regenwasserzufluss 80 l/s 90 l/s 100 l/s 120 l/s Tageswassermenge 6912 m³/d 7776 m³/d 8640 m³/d m³/d FO-0517 WO 04/16 S43, Technische Änderungen vorbehalten

6 Bemessung einer Kläranlage Sauerstoffeintrag Neben dem Volumen der Becken und der damit verbundenen Aufenthaltszeit in den Reaktoren ist der erforderliche Sauerstoffeintrag in die Becken ein entscheidendes Kriterium für die Wirksamkeit der Anlagen. Gemäß den allgemein anerkannten Regeln der Technik müssen die Sauerstoffeinträge der nachfolgenden Tabelle entsprechen: Sauerstoffeintrag in die Klärbecken Stoffparameter BSB5 Ammonium-Stickstoff (NH4-N) Ansatz 1,6 go2/gbsb5 4,2 go2/gnh4-n Der Sauerstoffeintrag in das Abwasser errechnet sich über die Leistung der Verdichter, die Wassertiefe und produktspezifische Parameter des eingesetzten Belüftungssystems. Die Effizienz des Sauerstoffeintrags lässt sich am einfachsten über die Wahl der Belüfter steigern. Bei allen Mall-Kläranlagen werden feinblasige Druckluftsysteme eingesetzt. Die Effizienz ist hier gegenüber den grobblasigen Systemen um den Faktor 4 verbessert. Dieser Faktor geht direkt in die Energiebilanz der Anlagen ein. FO-0517 WO 04/16 S44, Technische Änderungen vorbehalten

7 Reinigungsleistung einer Kläranlage Die Reinigungsleistung der Kleinen Kläranlagen von Mall ( EW) entspricht standardmäßig der Größenklasse 2 der Abwasserverwaltungsvorschrift, Anhang 1. Siehe Tabelle unten. Gesetzlich gefordert wird diese Reinigungsleistung für Anlagen zwischen 1000 und 5000 EW. Die Reinigungsleistungen höherer Größenklassen sind auf Anfrage lieferbar. Diese können seitens der unteren Wasserbehörden festgelegt werden, wenn die belastete Vorflut nicht aufnahmefähig genug ist. Eine behördlich geforderte Hygienisierung des Ablaufs kann ebenfalls realisiert werden. Reinigungsleistung der Kleinen Kläranlagen von Mall Proben nach Größenklassen der Abwasserbehandlungsanlagen Chemischer Sauerstoffbedarf (CSB) mg/l Biochemischer Sauerstoffbedarf in 5 Tagen (BSB 5 ) mg/l Ammoniumstickstoff (NH4-N) mg/l Stickstoff gesamt, als Summe von Ammonium-, Nitritund Nitratstickstoff (N ges ) mg/l Phosphor gesamt (P ges ) mg/l Qualifizierte Stichprobe oder 2-Stunden-Mischprobe Größenklasse 1 kleiner als 60 kg/d BSB 5 (roh) Größenklasse 2 60 bis 300 kg/d BSB 5 (roh) Größenklasse 3 größer 300 bis 600 kg/d BSB 5 (roh) Größenklasse 4 größer 600 bis kg/d BSB 5 (roh) Größenklasse 5 größer kg/d BSB 5 (roh) FO-0517 WO 04/16 S45, Technische Änderungen vorbehalten

8 Kläranlage SanoKom für 75 EW Anwendungsbeispiel Ø600 Ø600 Ø600 Ø600 Gerätebox GS Zulauf WTPuffer max WTPuffer min 2100 DN 200 WTPuffer max WTSBR max WTPuffer min WTSBR min WTSBR max WTSBR min Ablauf Ø 2500 Ø 2500 Ø 2500 Ø 2500 VK / Puffer 1 VK / Puffer 2 SBR 1 SBR 2 DN 100 Zulauf DN 200 Ablauf Gerätebox GS22 LxBxH = 810x640x1100mm FO-0517 WO 04/16 S46, Technische Änderungen vorbehalten

9 Kläranlage SanoKom für 100 EW Anwendungsbeispiel Ø 600 Ø 600 Ø 600 Ø 600 Ø 600 Ø 600 Gerätebox GS Zulauf DN 500 WTPuffer max WTPuffer min 2190 WTPuffer max WTPuffer min 2190 WTPuffer max WTPuffer min 2190 DN WTSBR max WTSBR min 1830 WTSBR max WTSBR min WTSBR max WTSBR min Ablauf Ø 2500 Ø 2500 Ø 2500 ID Ø 2500 Ø 2500 Ø 2500 VK / Puffer 1 VK / Puffer 2 VK / Puffer 3 SBR 1 SBR 2 SBR 3 VK / Puffer 1 VK / Puffer 2 VK / Puffer 3 Zulauf A A Ablauf DN 100 DN 200 SBR 3 SBR 2 SBR 1 Gerätebox GS22 LxBxH = 810x640x1100mm FO-0517 WO 04/16 S47, Technische Änderungen vorbehalten

10 Kläranlage SanoKom für 150 EW Anwendungsbeispiel VK / Puffer 2 VK / Puffer 3 SBR 1.1 SBR 2.1 DN 100 DN 200 Ablauf A DN 100 DN 200 Gerätebox GS22 LxBxH = 810x640x1100mm Ablauf Zulauf VK / Puffer 1 SBR 1.2 SBR 2.2 Ø 600 Ø 600 Ø 600 Ø 600 Ø 600 Gerätebox GS Zulauf DN 500 WTPuffer max WTPuffer min 2000 Ø 2500 WTPuffer max WTPuffer min 2000 DN 200 WTPuffer max WTSBR max WTSBR max WTPuffer min Ø 2500 Ø 2500 Ø 2500 Ø 2500 VK / Puffer 1 VK / Puffer 2 VK / Puffer 3 SBR 1.1 SBR 2.1 WTSBR min WTSBR min Ablauf FO-0517 WO 04/16 S48, Technische Änderungen vorbehalten

11 Kläranlage SanoKom mit UV-Desinfektionsanlage SanoSept für 125 EW Anwendungsbeispiel Anschluss Leerrohr für Luftschläuche SC 1 SC 2 SC 3 SC WTmin 2250 WTmin Ø 2500 Ø 2500 Ø 2500 Ø Ø 1950 Ø 2000 Bauseits: Verbindungsleitungen ÜS-Leitung DN 100 SBR 1 mit Belüftungseinheit und ÜS-Heber SBR 2 mit Belüftungseinheit, RS-Heber, Klarwasserabzugsheber und Probenahmetopf Zulauf Vorklärung / Puffer 1 SC 1 Vorklärung / Puffer 2 mit Zulaufheber SC 2 Bauseits: Leerrohr für Luftschlauch und Kabel Technikschacht Mall Steuerung/Verdichter/ Dosiertank 100 l und Dosierpumpe/ UV-Station mit Steuerung SC 3 SC 4 Ablauf Ablauf Vorlage UV mit Beschickungspumpe FO-0517 WO 04/16 S49, Technische Änderungen vorbehalten

12 Querschnitt Kläranlage SanoKom für 150 EW SBR-Reaktor Probenahmeschacht Ø Tauchmotorverdichter 700 ÜS- Schlammspeicher Vorklärung Pufferbecken Schlammentnahme Schlammentnahme Ø x800 Ø600 Ø x800 Kabuflex DN 110 schwimmende Klarwasserabzugspumpe Amarex NF Kabuflex DN PEHD Da= Druckleitung PEHD Da=90 Ø Auftriebssicherung Ø2500 Ø4000 Rührwerk ÜS- Pumpe Amarex NF50 Plattenbelüfter Ø Ø2500 FO-0517 WO 04/16 S50, Technische Änderungen vorbehalten

13 Draufsicht Kläranlage SanoKom für 150 EW SBR-Reaktor Pufferbecken ÜS- Schlammspeicher Vorklärung 155 Zulauf EVU Ablauf Probenahmeschacht KG Schaltschrank Kläranlage FO-0517 WO 04/16 S51, Technische Änderungen vorbehalten

14 Querschnitt Kläranlage SanoKom für 300 EW Trübwasserabzug Schlammabzug DN x x Kabelleerr. Da=110 Dekanter x 1000 ÜS- Pumpe 2500 max min Kabelleerr. Da=110 Wirbelmischer Kabelleerr. Da=110 Rührwerk Probenahmeschacht 150 Ø Ø1800 Rührwerk KG DN 250 Ø Lüftung KG Schachtsiebanlage Betriebsgebäude x 800 Kombibecken 800 x x ca. 2% Gefälle Ø2300 FO-0517 WO 04/16 S52, Technische Änderungen vorbehalten

15 Draufsicht Kläranlage SanoKom für 300 EW 6100 Probenahmeschacht 135 Kombibecken 650 Dekanter Rührwerk 4x RMU- Plattenbelüfter SSP VSP/ PB SBR Wirbelmischer ÜS-Pumpe Dosierstation 1m 3 KG DN Betriebsgebäude Los 1 Schachtsiebanlage Zuleitung Elt. Schaltschrank KG DN FO-0517 WO 04/16 S53, Technische Änderungen vorbehalten

16 Querschnitt Kläranlage SanoKom für 1500 EW Pufferbecken SBR-Reaktor x x2980 Zulauf PE 100/ 160x9,5 23, Siebrechenraum Entlüftung Betriebsgebäude 2980x x6000 Druckluft-Ltg. PE 100/ 90x5, Druckluftleitung 5800 Rührwerk Beschickungspumpen Beschickungspumpen ÜS- Pumpe Ø Schlammspeicher Probenahmeschacht GOK 22,00 22,03 Ø ,00 21, Zulauf PE 100/ 225x13, Ø2200 Rührwerk 300 Ø FO-0517 WO 04/16 S54, Technische Änderungen vorbehalten

17 Draufsicht Kläranlage SanoKom für 1500 EW Rührwerk SBR-Reaktor Pufferbecken Schlammspeicher 5990 Betriebsgebäude Gebläseraum Siebrechenraum WC Dosierstation Aufbauschacht VA Schaltschrank 4 Kabuflex DN Kabuflex DN 110 Elt. Elt. 5x Kabuflex DN 110 Befüll- u. Dosierschrank Probenahmeschacht 400 SBR-Reaktor 2 FO-0517 WO 04/16 S55, Technische Änderungen vorbehalten