Abluftreinigungsanlage EMMI Pig

k.B. = keine Bewertung

* Der DLG-Prüfrahmen gibt folgende Bewertungsmöglichkeiten vor:
■■■ oder besser = erfüllt, übertrifft oder übertrifft deutlich den festgelegten DLG-Standard,
■■= genügt den gesetzlichen ­Anforderungen für die Marktfähigkeit,
■ = nicht bestanden

Bewertungsbereich: Anforderung erfüllt (✔) / Anforderung nicht erfüllt (X)

[1]    Die Wintermessung wurde bei einer Filterdicke (Chemostufe) von 30 cm durchgeführt, während die darauffolgende Sommermessung bei 48,4 cm stattfand. Da die technischen Voraussetzungen somit im Winter ungünstiger waren, kann die Wintermessung anerkannt werden, weil die Schichtdicke nun generell auf 48,4 cm festgelegt wird.
[2]    Der Mindestabscheidegrad bezüglich Staub ist der niedrigste Wert, der im Messzeitraum ermittelt wurde. Der Mindestabscheidegrad bezüglich Ammoniak ist der gemittelte Abscheidegrad abzüglich der Standardabweichung.
[3]    Aufgrund begrenzter, technischen Möglichkeiten wurde Gesamtstaub und Feinstaub nur hinter der Biostufe gemessen. Somit ist eine Anerkennung für Staub und/oder Geruch nur incl. aller Reinigungsstufen möglich.
[4]    Erfahrungsgemäß kann der Waschprozess zur Bildung von Tröpfchen im Größenbereich 2,5 bis 10 µm führen, welche im Kaskadenimpaktor einen erhöhten Befund für die Partikelfraktion PM10 bewirken. Die Partikelfraktion PM2,5 ist von diesem Effekt weniger betroffen. Daher wird für diese Partikelfraktion ein höherer Abscheidegrad berechnet als für die Fraktion PM10.
[5]    Die N-Bilanz und die Berechnung der N-Entfrachtung im Winter konnte nicht verwertet werden. Aus diesem Grund ist nur die Bilanz der Sommermessung angegeben. Die Grenzen der Bilanz lagen zum einen nur über der Chemostufe und zum anderen über der gesamten Anlage.
[6]    Da bei der Nachmessung im Jahr 2021 und 2022 keine Veränderungen an der Biostufe vorgenommen wurden, wurde diese nicht erneut auf Geruchsreduktion untersucht. Die Messdaten beziehen sich auf die ursprüngliche Messung 2004 und 2005. Die Daten der Wintermessung sind hierbei historisch bedingt beim Landkreis Cloppenburg hinterlegt.
[7]    Alle Jahresverbrauchsdaten beziehen sich auf eine Betriebsdauer 365 Tagen im Jahr, um einen Vergleich mit anderen Anlagen zu ermöglichen. Aufgrund von Service- und Ruhezeiten kann der Verbrauch in der Praxis geringer ausfallen.
[8]    Die Chemostufe wurde immer bei einer Leitfähigkeit von max. 220 mS/cm abgeschlämmt.
[9]    Der spezifische Energieverbrauch einer Abluftreinigungsanlage ist stark abhängig von der Anlagengröße und sinkt mit steigenden Tierzahlen.

Die Abluftreinigungsanlage „EMMI Pig“ ist ein zweistufiges System mit einer chemischen und einer biologischen Stufe zur Reinigung der Abluft aus Ställen der einstreulosen Schweinehaltung mit Oberflur-Entlüftung. Beide Reinigungsstufen werden jeweils durch einen Tropfenabscheider ergänzt. Dieses System wird im Druckverfahren betrieben. Als Futtermittel kommt Standardfutter zum Einsatz.

Die Abluft gelangt aus dem Tierbereich in einen Rohgas-Sammelkanal und über die synchron angesteuerten Ventilatoren in die erste Reinigungsstufe, die aus Gitterfüllkörpern mit einer effektiven Ober­fläche von 130 m²/m³ bestehen. Die senkrechte Filterwand der ersten Stufe ist 48,4 cm dick und wird permanent mit Waschwasser berieselt, welches über eine Pumpe kontinuierlich im Kreislauf gehalten wird. Das Waschwasser wird auf einen pH-Wert von 2,4±0,5 gebracht, wozu 96%ige Schwefelsäure in den Waschkreislauf zugesetzt wird („Chemostufe“). In dieser Stufe wird ein Großteil des Staubes (Gesamtstaub- und Feinstaub) abgeschieden und hier findet auch die Abscheidung des Ammoniaks statt. Wasserlösliches Ammoniak reagiert in angesäuerter Waschlösung zu Ammoniumsulfat, welches sich im Prozesswasser als gelöstes Salz anreichert. 

Um einen Übertritt von Wassertröpfchen (Aerosolen) in die zweite Stufe zu verhindern, ist ein Tropfenabscheider zwischengeschaltet. Die zweite Reinigungsstufe (hier auch Bio-, Geruchs- oder Wasserstufe genannt) ist ebenfalls eine senkrechte Wand, welche aus PP-Folienfüllkörpern besteht und eine spezifische Oberfläche von etwa 240 m²/m³ aufweist. Auch diese Filterwand wird permanent mit Waschwasser berieselt, wobei ein pH-Wert von 6,3 bis 6,9 im Wasser eingestellt wird. Hierzu werden Schwefelsäure und Natrium­hydrogencarbonat verwendet. Die Wasserkreisläufe beider Stufen sind voneinander getrennt. Durch die Ansiedelung von Mikroorganismen auf der Kontaktoberfläche der zweiten Reinigungsstufe werden die im Prozesswasser gelösten Abluftinhaltstoffe von den Mikroorganismen in ihren zelleigenen Stoffwechsel und zum Aufbau neuer Biomasse verarbeitet. Somit findet ein effektiver Abbau der Geruchsstoffe statt. Ein nachgeschalteter Tropfen­abscheider reduziert die Wasserverluste beim Aus­tritt in die Umgebung.

Die einzelnen Ventilatoren werden synchron angesteuert, fördern also zur selben Zeit ungefähr den gleichen Luftvolumenstrom. Die Auslegung der Abluftreinigungsanlage darf eine maximale Filter­flächenbelastung von 5.000 m³/(m² · h) nicht überschreiten.

Zur Vermeidung von Salzanreicherungen im Wasserkreislauf der Chemo- und Biostufe muss das Waschwasser in regelmäßigen Abständen abgeschlämmt werden. Die Abschlämmung erfolgt jeweils in beiden Stufen automatisiert in Abhängigkeit des Salzgehaltes des Waschwassers, d.h. in Abhängigkeit der elektrischen Leitfähigkeit. Das abgeschlämmte Waschwasser wird in regelmäßigen Abständen durch Frischwasser ersetzt. Die Leitfähigkeit des Waschwassers der chemischen Stufe ist auf 220 mS/cm begrenzt, das Wasser der biologischen Stufe darf maximal 20 mS/cm betragen, bevor die automatische Abschlämmung einsetzt.

Um ein Ansteigen des pH-Wertes im Waschwasser der Chemostufe während des Betriebes zu verhindern, wird bei Überschreiten des maximal erlaubten pH-Wertes über eine Säuredosiertechnik Säure zudosiert, was ein sofortiges Absinken des pH-Wertes zur Folge hat. Analog dazu wird auch der pH-Wert in der Biostufe geregelt, mit dem Unterschied, dass sowohl Säure als auch Base bedarfsmäßig zur Aufrechterhaltung des notwen­digen pH-Wertes eingesetzt werden. Für einen ordnungsgemäßen Betrieb müssen Säure und Base in ausreichender Menge vorgehalten werden. 

Um einen stabilen Prozessablauf innerhalb des Systems aufrecht zu erhalten, ist eine kontinuierliche Berieselung der Füllkörperpackung beider Stufen mit Umlaufwasser erforderlich. Die erforderliche Berieselungsdichte muss mindestens bei 2,0 m³/(m² · h) für die Chemostufe und 1,0 m³/(m² · h) für die Biostufe betragen.

Da es durch den Wäscherbetrieb auch zu erhöhten Wasserverdunstungen kommt, müssen Frisch­wassereintrag und Abschlämmmenge im elektronischen Betriebstagebuch (EBTB) aufgezeichnet und gespeichert werden. Die Kontrolle des Wasser­standes wird über einen elektronischen Füllstand­sensor durchgeführt, der auch die eingesetzten Umwälzpumpen vor dem Trockenlaufen schützt.

Die ursprünglichen Messungen unter Sommerbedingungen wurden 2005 an einer Referenzanlage in den Niederlanden durchgeführt. Im Vorfeld fanden bereits Messungen im Jahre 2004 statt, die im Rahmen des Zulassungsverfahrens im Landkreis Cloppenburg an demselben Referenzbetrieb durchgeführt wurden. Die DLG-Prüfungskommission hat einen Teil dieser Messwerte als gültige Wintermessung anerkannt. 

Die Prüfungsergebnisse wurden zunächst im DLG-Prüfbericht 5629 niedergeschrieben, später im Bericht Nr. 5880 aktualisiert und nun durch den vorliegenden Bericht ergänzt. Die Firma SCHULZ Systemtechnik nutzt dabei das Prüfzeichen des bereits durch Firma Uniqfill geprüften Chemowäscher (+).

Aufgrund von technischen Neuerungen (Austausch des Lamellenpaketes der ersten Waschwand gegen ein Gitterfüllkörper aus Kunststoff PP, einer leitfähigkeitsgesteuerten Abschlämmung, pH-Wert-Regulierung im Waschwasser, Umstellung von intermittierenden auf kontinuierliche Berieselung) wurde 2020 eine Nachmessung beantragt, die 2021 und 2022 als Winter- und Sommermessung durchgeführt wurde. 

In einer Entscheidung der DLG-Prüfungskommission wurden zweimal vier Wochen als Messzeitraum festgelegt. Da die baulichen Änderungen nur die Reinigungsleistung der ersten Stufe betreffen, wurden nur Ammoniak, Staub, Aerosolaustrag und die N-Entfrachtung geprüft. 

Eine explizite Über­prüfung der Geruchsstufe (Bio­stufe) wurde nach einstimmigem PK-Beschluss nicht durchgeführt. Als Referenzanlage diente eine Anlage in Nieder­sachsen. An diesem Betrieb wurden 1.100 Mastschweine einstreulos im abteilweise Rein-Raus-Verfahren gehalten. 

Eine Umfrage bei Besitzern typengleicher Abluft­reinigungsanlagen konnte während des Prüfungszeitraums nicht durchgeführt werden, da es sich bei der geprüften Anlage um eine Prototypanlage handelt. 

Die Abluftreinigungsanlage ist für den Druckbetrieb zugelassen.

Die Messungen fanden von Februar bis März 2021 (Wintermessung) und vom Juli bis August 2022 (Sommermessung) statt. 

Staub

Die Probenahme erfolgte nach VDI-Richtlinie 2066, Blatt 1 und nach DIN EN 13284-1. Hierzu wurde ein isokinetisches Probenahmesystem nach Paul Gothe mit Planfilterkopfgerät (Ø 50 mm) installiert. Als Abscheidemedium wurde ein Rundfilter aus Glasfaser mit Ø 45 mm ausgewählt.

Die Feinstaubbestimmung (PM10 und PM2,5) erfolgte nach VDI-Richtlinie 2066, Blatt 10 und nach DIN EN ISO 23210. Es wurde ein Kaskadenimpaktor Johnas II nach Paul Gothe mit drei Planfiltern (Ø 50 mm) eingesetzt. Als Abscheidemedium wurde wieder ein Rundfilter aus Glasfaser, nun mit einem Filterdurchmesser von 50 mm, eingesetzt. Die Auswertung erfolgte über die gravimetrische Bestimmung der Staubbeladung. 

Nach DLG-Prüfrahmen darf ein Abscheidegrad von 70 % nicht unterschritten werden. Dies gilt für Gesamtstaub und Feinstaub (PM10-Fraktion). Die Er­gebnisse der PM2,5-Messung werden informativ dargestellt. Als Mindestabscheidegrad wird die kleinste Abscheideleistung anerkannt, die sich aus allen durchgeführten Messungen an den Messtagen ergibt.

Ammoniak

Die Ammoniakmessungen im Roh- und Reingasbereich erfolgten über den gesamten Untersuchungszeitraum kontinuierlich mittels FTIR-Spektroskopie in Anlehnung an die KTBL-Schrift 401 und die DIN EN 15483, wobei die Messungen mit einer Messzelle durchgeführt wurden. Um Kondensation in den gasführenden PTFE-Leitungen zu vermeiden, wurden die Messgasleitungen auf der Reingasseite auf ihrer Gesamtlänge beheizt. 

Die dargestellten Ergebnisse beziehen sich auf gemessene Werte. Sofern in der Abluft einer Abluftreinigungsanlage weniger als 1,0 ppm gemessen wird, wird dieser Wert auf 1,0 ppm angehoben. Dies hat seine Begründung in der Messunsicherheit des eingesetzten Messgerätes. Unterhalb dieses Wertes ist eine sichere Messung nicht quantifizierbar.

Zum Nachweis der Einhaltung der Tierschutz-Nutztierhaltungsverordnung TierSchNutztV (max. 20 ppm NH₃ im Tierbereich) wurde an den Messtagen die Ammoniakkonzentration auf Tierhöhe kontinuierlich erfasst.

Gemäß den Bewertungskriterien des DLG-Prüfrahmens muss der Mindestabscheidegrad hinsichtlich Ammoniak dauerhaft über 70 % liegen. Der anzuerkennende Mindestabscheidegrad wird aus dem mittleren Abscheidegrad aller Ergebnisse abzüglich deren Standardabweichung ermittelt. 

Aerosolaustrag

Stickstoffhaltige Aerosole werden durch die Befeuchtung der Füllkörperpakete als Ammonium-Aerosole aus den Füllkörpern von Abluftreinigungsanlagen ausgetrieben und vom Abluftstrom mitgerissen. So gelangt der ursprünglich abgeschiedene Stickstoff unbeabsichtigt wieder in die Umgebung. 

Zur Aerosolbestimmung während des Untersuchungszeitraumes im Sommer wurden die Staubfilter der Gesamtstaubmessungen auf Ammoniumsulfat (NH₄)₂SO₄ untersucht. Die Umrechnung auf Ammoniumstickstoff (NH₄-N) erfolgt über die molaren Massen der Verbindungen. Die molare Masse von Ammoniumsulfat beträgt 132,1332 g/mol und die molare Masse des enthaltenen Stickstoffes (2 x N) 28,0134 g/mol. Dies entspricht einem Anteil von 21,2 %.

Somit wurde der Gehalt an Ammoniumsulfat mit dem Faktor von 0,212 multipliziert, um den Ammoniumstickstoffanteil zu ermitteln.

Zur Ermittlung des N-Austrages mit den Aerosolen wurde während der Wintermessung eine Messung mittels Planfilter im Reingas hinter dem zweiten Tropfenabscheider durchgeführt. Hierbei wurden zwei Probenahmeeinrichtungen installiert, wobei eine von beiden mit einem Partikelfilter zur Aerosolabscheidung vorgeschaltet wurde. Die Probennahme erfolgte nach VDI 3496-1 (Messen gasförmiger Emissionen). 

Nach DLG-Prüfrahmen darf der Aerosolaustrag nicht über 0,50 mg Stickstoff pro Normkubikmeter liegen. 

Stickstoffbilanz, N-Entfrachtung

Die Ammoniakabscheidung der Abluftreinigungs­anlage wurde über eine N-Bilanzierung unter Berücksichtigung der Ammoniak-Frachten (im Roh- und Reingas), sowie der im Waschwasser gelösten anorganischen Stickstoffverbindungen verifiziert. Der Bilanzierungszeitraum lag im Sommer bei 18 Tagen. Im Winter konnte keine plausible N-Bilanz erstellt werden, da die Messungenauigkeiten bei der Erfassung von geringeren Volumenströmen und schwankenden Wasserfüllständen an dieser Anlage zu hoch waren.

Bei Bilanzierungen an chemisch betriebenen Wäschern wird das Prozesswasser nur hinsichtlich der NH4-N-Konzentration untersucht, da in der Regel keine biologische Oxidation stattfindet.

Zur Bestimmung der eigentlichen N-Entfrachtung wird die entnommene anorganische N-Masse mit der rohgasseitig eintretenden N-Fracht ins Verhältnis gesetzt. 

Eine Bilanzierung der Ströme des Stickstoffs innerhalb der Anlage ist deshalb wichtig, weil 

• alle relevanten Stickstoffverbindungen und deren Verbleib nachgewiesen werden, 
• der Stickstoffgehalt des Abschlämmwassers bekannt und dessen Düngewert quantifiziert wird. 

Nach DLG-Prüfrahmen muss die N-Entfrachtung innerhalb der Stickstoffbilanz während der Winter- und Sommermessung jeweils mindestens 70 % betragen.

Die Wiederfindungsrate an Stickstoff (N-Bilanz) muss laut Prüfrahmen mindestens 80 %, höchstens jedoch 120 % betragen.

Geruch

Die Ermittlung der Geruchsstoffkonzentration wurde mittels dynamischer Olfaktometrie in Anlehnung an die DIN EN 13725 nach dem Ja/nein-Verfahren durch Verdünnung bis zur Geruchsschwelle durchgeführt.  Die Probenentnahme auf der Roh- und Reingasseite wurde mittels Unterdruckprobennehmer (CSD-30) durchgeführt. Die Geruchsprobenauswertung fand an einem Olfaktometer T07 der Firma Ecoma GmbH statt. Die Überprüfung der Probanden mit Standardgeruchsstoff (n-Butanol) wurde an jedem Messtermin durchgeführt. Zum Nachweis der Geruchsabscheidung wurden zweimal pro Messperiode Geruchsproben gezogen.  Nach DLG-Prüfrahmen darf die Geruchsstoff­konzentration bei jeder Messung nicht über 300 GE/m³ liegen und es darf kein typischer Roh­gasgeruch (Schwein) in der Probe vorhanden sein (kRw).

Verbrauchswerte, Umgebungsbedingungen und Anlagenbelastung

Der Verbrauch von Frischwasser, Abschlämmung und elektrischer Energie wurde über die Erfassung der entsprechenden Zählerstände bestimmt (Stromzähler für die Abluftreinigung und separat für die Lüftung). 

Der Säureverbrauch sowie der Verbrauch an Alkalien wurde mittels Wiegesystem (Kraftaufnehmer bzw. Wiegezelle oder Waage) ermittelt. 

Während der Messungen wurden die Umgebungs­bedingungen (Temperatur außen/innen, relative Luftfeuchte außen/innen) erfasst. An den Tagen der Staub- und Geruchsstoffkonzentrationsmessungen wurden zusätzlich folgende Parameter dokumentiert: 

• Tiergewichte (geschätzt) und Tierzahlen
• Frischwasser- und elektrischer Energieverbrauch (Zählerstände)
• Luftvolumenstrom (kalibrierte Messventilatoren und separate Lüfterkennlinie)
• Druckverlust über die Anlage sowie der Druckverlust über den Ventilator
• pH-Wert und Leitfähigkeit im Prozesswasser

Weiterhin wurden die Messwerte, die seitens des Herstellers im elektronischen Betriebstagebuch aufgezeichnet werden, auf Plausibilität überprüft.

Betriebssicherheit und Haltbarkeit

Die Betriebssicherheit und Haltbarkeit wurden beurteilt. Eventuell aufgetretene Störungen an der Gesamtanlage sowie an technischen Komponenten wurden im Prüfungszeitraum dokumentiert.

Betriebsanleitung, Handhabung und Arbeitszeitbedarf, Wartungsaufwand

Eine detailgenaue Funktionsbeschreibung der Anlage mit einer bildlichen Darstellung sowie eine klare Beschreibung der regelmäßigen Wartungsarbeiten wurden geprüft und aus Anwendersicht beurteilt. 

Im Prüfbereich Handhabung und Arbeitszeitbedarf wird beurteilt, ob eine Unterweisung seitens des Herstellers bei Inbetriebnahme und welcher Aufwand für regelmäßig wiederkehrende Kontrollen und Arbeiten im Turnus von Tagen, Wochen, Monaten etc. beziehungsweise bei auftretenden Störungen nötig ist.

Beim Wartungsaufwand werden die Serviceintervalle sowie deren Pflichtenlisten beurteilt.

Dokumentation

Im elektronischen Betriebstagebuch sind folgende Parameter als Halbstundenmittelwerte oder Halbstundenwerte zu erfassen und abzuspeichern:

• Druckverlust über die Anlage [Pa]
• Luftdurchsatz [m³/h]
• Pumpenlaufzeit (Umwälzung, Abschlämmung) [h]
• Berieselungsmenge [m³/h]
• Gesamtfrischwasserverbrauch der Anlage [m³], kumulativ
• Abschlämmmenge [m³], kumulativ und getrennt für Chemo- und Biostufe
• Roh- und Reingastemperatur [°C]
• pH-Wert [–] und elektrische Leitfähigkeit in der Chemo- und der Biostufe [mS/cm], jeweils als Halbstundenmittelwerte
• Stromverbrauch der Abluftreinigungsanlage [kWh], kumulativ

Des Weiteren sind Sprühbildkontrollen, Wartungs- und Reparaturzeiten sowie Kalibrierungen der pH-Wertsonde zu erfassen. Nachweise über den Verbrauch von chemischen Betriebsstoffen (Säure, Basen, Antischaummittel) als Additive sind zu er­bringen.

Diese Daten dienen dem Nachweis eines ordnungsgemäßen Betriebes der Abluftreinigungsanlage und wurden an der Referenzanlage überprüft.

Umweltsicherheit

Der Prüfungsbereich Umweltsicherheit umfasste eine Beurteilung eventueller, für den Anlagenbetrieb nötiger Betriebsstoffe wie Säuren und Alkalien. Weiterhin wird die stofflichen Verwertung anfallender Betriebsabfälle, hier beispielsweise das abgeschlämmte Prozesswasser, sowie die Demontage und Entsorgung von Anlagenteilen untersucht und beurteilt. Außerdem wurde geprüft, in welche Ver­antwortungsbereiche diese Aspekte fallen.

Sicherheitsaspekte

Zur Beurteilung der Anlagensicherheit wurde die Übereinstimmung der Anlage mit den aktuell gültigen Vorschriften in den Bereichen Feuer- und Anlagen­sicherheit kontrolliert.

Staub

Die in der Nachmessung 2021 und 2022 ermittelten Messwerte ersetzen teilweise die Messdaten der ursprünglichen Messung aus dem Jahr 2004 und 2005. Die eingesetzte Minderungstechnik konnte die Anforderungen an den DLG-Prüfrahmen einhalten. In Tabelle 3 sind die Messdaten der Winter- und Sommermessung dargestellt.

Im Winter wurden insgesamt zwei Gesamtstaub- und zwei Feinstaubmessungen (PM₁₀ und PM_2,5) durchgeführt. Im Sommer fanden ebenfalls zwei Gesamtstaubmessungen und zwei Feinstaubmessungen statt. 

Bei Gesamtstaub wurde ein Mindestabscheidegrad von 87,8 % (Winter) und 74,8 % (Sommer) gemessen. 

Es wurden zudem mindestens 82,9 % im Winter und 72,4 % im Sommer an Feinstaub PM₁₀ abgeschieden.

Erfahrungsgemäß kann der Waschprozess zur Bildung von Tröpfchen im Größenbereich 2,5 bis 10 µm führen, welche bei der Staubmessung mit dem Kaskadenimpaktor einen erhöhten Befund für die Partikelfraktion PM10 bewirken. Die Partikelfraktion PM_2,5 ist von diesem Effekt weniger betroffen. Daher wird für diese Partikelf­raktion meist ein höherer Abscheidegrad berechnet als für die Fraktion PM₁₀.

[1]   Die Daten wurden zum Zeitpunkt der Staubmessung erhoben.
[2]   Die dargestellten Werte sind teilweise auf eine Nachkommastelle gerundet. Die Abscheidewerte wurden jedoch mit den ungerundeten Werten berechnet. Die Reingasergebnisse wurden nach dem Biofilter ermittelt

Ammoniak

Eine mindestens den Anforderungen entsprechende Ammoniakabscheidung kann nur sichergestellt werden, wenn das Prozesswasser der Chemostufe bei einem maximalen Leitwert von 220 mS/cm automatisch abgeschlämmt und der pH-Wert im Wasser bei 2,4±0,5 eingeregelt wird.

In der Prüfung wurde durchgängig ein pH-Wert von 1,9 in der ersten Waschstufe gemessen. Es kann nicht ausgeschlossen werden, dass sich der Ammoniak-Abscheidegrad bei einem pH-Wert von 2,9 geringfügig verschlechtern könnte.

Die regelmäßige Überprüfung der Ammoniakkonzentration auf Tierhöhe ergab einige Auffälligkeiten. Einige Überschreitungen von über 20 ppm im Winter und Sommer hatten ihre Ursache in regelmäßigen Teilaustallungen gegen Ende der Mast. Der Durchschnitt im Sommer lag bei 12,7 ppm. Die Auswertung der Daten ergab, dass am Standort tendenziell zu wenig gelüftet wurde. Vor allem bei niedrigen Außentemperaturen (Winter bzw. Sommer nachts) konnte sich Ammoniak im Stallbereich aufkonzentrieren und so teilweise 20 ppm überschreiten. Um den Einfluss von erhöhten Ammoniakkonzentrationen von über 20 ppm im Rohgas auf die Berechnung des Abscheidegrades auszuschließen, wurden in der Winter- und Sommermessung alle Messwertpaare eliminiert, bei denen im Rohgas mehr als 20 ppm gemessen wurde. Es lagen letztendlich im Winter 1201 und im Sommer 1069 Wertepaare als Halbstundenmittelwerte zur Bewertung vor.

In der Wintermessung wurde nach der Chemostufe ein Mindestabscheidegrad von 89,7 % gemessen. Im Sommer wurden immer mindestens 86,5 % erreicht. Eine weitere Ammoniakreduzierung in der Biostufe konnte kaum festgestellt werden (Gesamtabscheidung Chemostufe + Biostufe: Winter 90,7 %, Sommer 87,0 %). Die relativ geringe Ammoniakabscheidung der Biostufe in der Sommermessphase könnte seine Ursache darin haben, dass die Anlage unmittelbar vor Aufnahme der Messungen gereinigt werden musste und somit keine ausreichende Biologie in der Wasserstufe entstehen konnte. 

Geruch

Da es sich bei der Prüfung um die Nachmessung eines bestehenden Systems handelte, hat sich die DLG-Prüfungskommission einstimmig für ein reduziertes Messprogramm entschieden. Die baulichen Überarbeitungen des Systems betreffen überwiegend die Chemostufe, die nicht zum Geruchsabbau beiträgt. Moderate Änderungen in der Biostufe (z.B. Erhöhung der Berieselungsdichte) führen nicht automatisch zu schlechteren Geruchsminderungen als damals an der ursprünglich geprüften Anlage. Aus diesem Grund wurde festgelegt, dass keine neuen Geruchsmessungen notwendig sind und die vormals erhaltenen Ergebnisse aus Prüfbericht 5629 und Prüfbericht 5880 noch Bestand haben. In Tabelle 4 sind die Ergebnisse der Sommermessung aus dem Jahr 2005 dargestellt. Die DLG hat damals die Zertifizierungsmessung während des Prüfverfahrens nach der Wintermessung übernommen und die Messungen weiter fortgeführt. 

Bei Rohgaskonzentrationen von bis zu 1426 GE/m³ im Sommer wurden an allen Messtagen 300 GE/m³ im Reingas unterschritten. Rohgasgeruch wurde nie wahrgenommen (kRw). 

Insgesamt wurden die Kriterien des DLG-Prüfrahmens eingehalten (300 GE/m³ und kRw). Bei allen Proben hat das Probandenkollektiv oder eine Mehrheit des Probandenkollektives keinen Rohgasgeruch im Reingas wahrgenommen.

Da es sich beim geprüften Stall um einen gemischten Aufzuchtstall für Schweine handelt, können keine konkreten Angaben zu den Tierplätzen während der Geruchsmessung gemacht werden. Im Mittel befanden sich 90 Sauen und Jungsauen im Stall. Zudem waren 64 Abferkelplätze und 400 Aufzuchtferkelplätze bei einer installierten Luftleistung von insgesamt 51.648 m³/h eingestallt.

Verbrauchswerte, Umgebungsbedingungen und Anlagenbelastung

Die im Prüfbericht (Tabelle 1) angegebenen Verbrauchswerte pro Messzeitraum (Winter/Sommer) sind auf Jahresverbrauchswerte (Betrieb an 365 Tagen im Jahr) normiert, um einen Vergleich mit Daten anderer Hersteller zu ermöglichen. Da sich diese zum Teil deutlich unterscheiden (Winter-/Sommerunterschiede) wird nachfolgend nur auf den durchschnittlichen Verbrauch (Mittelwert der Verbrauchsdaten von Winter und Sommer) eingegangen. Die Umrechnung auf die

Verbräuche pro Tierplatz und Jahr beziehen sich auf den genehmigten Tierbestand von 1100 Mastschweine an der Referenzanlage.
Die Abluftreinigungsanlage EMMI Pig ist für eine Berieselungsdichte von 2,0 m³/(m² · h) für die Chemostufe ausgelegt. Dieser Wert wurde in der Sommermessung durchgängig gemessen. In der Wintermessung wurde im Mittel ein Wert von 2,4 m³/(m² · h) gemessen. Aufgrund der Rahmenbedingungen (geringe Luftrate im Winter) kann aber davon ausgegangen werden, dass eine Berieselungsdichte von 2,0 m³/(m² · h) sowohl im Sommer als auch im Winter ausreichend ist.

Wasserverbrauch

Der Wasserverbrauch richtet sich nach der Abschlämmrate und der Verdunstung. Je mehr abgeschlämmt wird und je mehr verdunstet, desto mehr Frischwasser muss zugegeben werden, um die Prozesswassermenge im System konstant zu halten. Die Abschlämmrate richtet sich nach dem Stickstoffeintrag über den Abluftstrom sowie dem Grenzwert für die maximale Leitfähigkeit im Prozesswasser. Dieser lag im Messzeitraum bei 220 mS/cm für die Chemostufe und 20 mS/cm für die Biostufe. Aus dem Wasservorlagebecken der Chemostufe wurden im Prüfzeitraum gemittelt 0,090 m³ pro Tierplatz und Jahr abgeschlämmt. Während des regulären Prüfzeitraumes im Winter und Sommer konnten keine repräsentativen Messwerte der Abschlämmung aus der Biostufe generiert werden. Aus diesem Grund wurde der Messwert aus einer zusätzliche Messreihe (Sommerdurchgang 2021) herangezogen. In der Biostufe wurden in dieser Messung 0,025 m³/(TP · a) abgeschlämmt.

Der Gesamtverbrauch an Frischwasser für die Chemostufe lag bei 1,17 m³/(TP · a). In der biologischen Stufe wurde 0,21 m³/(TP · a) zugeführt. Das Frischwasser wurde jeweils direkt im Wasservorlagebecken zugegeben.

Der leicht erhöhte Frischwasserverbrauch rührt vermutlich von den ungewöhnlich hohen Rohgastemperaturen her, die zu einer vermehrten Verdunstung beigetragen haben dürften. Aufgrund des erhöhten Stickstoffeintrages im System (hohe Rohgaskonzentrationen) liegt auch die Abschlämmung etwas höher als an vergleichbaren Anlagen.

Verbrauch an elektrischer Energie

Die größten elektrischen Verbraucher der geprüften Abluftreinigungsanlage sind die kontinuierlich betriebenen Umwälzpumpen für Chemo- und Biostufe. Im Stallbereich sind die Ventilatoren die größten Verbraucher. Im Referenzbetrieb wurden fünf druckstabile Abluftventilatoren eingesetzt. Alle Ventilatoren waren an einem Frequenzumformer angeschlossen, um die Drehzahl der Ventilatoren an den zu fördernden Abluftvolumenstrom anzupassen.

Die maximal ermittelten Druckverluste bei der von Fa. SCHULZ installierten Luftleistung (105.000 m³/h) lagen bei 82 Pa für beide Reinigungsstufen. Einschließlich des Druckverlustes über die Stallanlage wurde ein Gesamtdruckverlust von 140 Pa gemessen.

Die Ventilation war an der Referenzanlage etwas überdimensioniert. In der Prüfung wurde im Sommer bis 115.000 m³/h gelüftet, obwohl laut DIN 18910 bei 1100 Tieren nur maximal 103.840 m³/h (bei kontinuierlicher Mast mit einem ø-Gewicht von 80 kg) notwendig wären. Bei einem Luftvolumenstrom von 115.000 m³/h wurden während der Prüfung Druckverluste von 106 Pa (Abluftreinigungsanlage) bzw. 159 Pa (Stall plus Abluftreinigungsanlage) gemessen. Bei einer Lüftungsauslegung nach DIN 18910 müssen die Ventilatoren mit mindestens 150 Pa ausgelegt werden, wenn die erforderliche Luftmenge gefördert werden soll. 
Im Jahresmittel wurden insgesamt 31,4 kWh pro Tierzahl und Jahr für die Ventilation verbraucht. Hierbei ist zu beachten, dass im Sommer deutlich mehr Energie verbraucht wurde.

Der Verbrauch an elektrischer Energie, die für die Abluftreinigungsanlage angefallen ist, lag im Jahresdurchschnitt bei 34,6 kWh/(TP · a). 
Der Verbrauch an elektrischer Energie entspricht üblichen Werten an vergleichbaren Anlagen. Eine leichte Erhöhung der Werte hat seine Ursache in dem geringeren Tierbesatz gegen Ende der Messphase.

Sonstige Verbrauchswerte

Eine sichere Anlagenfunktion mit den dargestellten Wirkungsgraden ist nur mit einer ordnungsgemäß betriebenen pH-Wert-Regelung bei 2,4±0,5 sowie einer Abschlämmung bei maximal 220 mS/cm in der Chemostufe und 20 mS/cm in der Biostufe möglich. Daher muss an der Anlage eine automatische Säuredosierung sowie eine Leitfähigkeitserfassung in allen Reinigungsstufen ordnungsgemäß installiert und betrieben werden. Zur Absenkung des pH-Wertes wurde an der Referenzanlage Schwefelsäure mit einer Reinheit von 96 % eingesetzt.

Im Jahresdurchschnitt wurde ein Säureverbrauch von 13,9 kg/(TP · a) in der Chemostufe gemessen. Da während der Messphase ein erhöhter Stickstoffeintrag in das System (hohe Rohgaskonzentrationen) stattfand, wurde etwas mehr Säure verbraucht als bei vergleichbaren Anlagen. In der Biostufe wurde ein durchschnitt­licher Jahresverbrauch an Säure von 0,028 kg/(TP · a) festgestellt.

Um ein Absinken des pH-Wertes unter 6,3 zu verhindern, muss in der Biostufe an der Anlage im Bedarfsfall ein alkalisch wirkendes Additiv zugegeben werden. An der Referenzanlage wurde Natriumhydrogencarbonat eingesetzt, wovon in der Messphase 0,088 kg/(TP · a) verbraucht wurden.
Weitere Additive wurden während der Prüfung nicht zugegeben.

Betriebssicherheit und Haltbarkeit

Im Prüfungszeitraum wurden an der Anlagentechnik keine nennenswerten Störungen festgestellt. Auch an der gesamten Abluftreinigungsanlage sind während der Prüfung keine nennenswerten Schäden oder Verschleißerscheinungen aufgetreten.

Der Korrosionsschutz der einzelnen Anlagenteile erscheint, soweit während der Prüfungsdauer zu beobachten war, ausreichend dauerhaft. Die Anlage ist als Komplettsystem fast vollständig aus Kunststoff hergestellt.

Die Haltbarkeit konnte nur über die Dauer der Prüfung (Messzeitraum) beobachtet werden. Eine Umfrage bei Betreibern ähnlicher Anlagen fand nicht statt, da es sich hierbei um eine Pilotanlage handelte.

Betriebsanleitung, Handhabung und Arbeitszeitbedarf, Wartungsaufwand

Die Betriebsanleitung ist ausreichend gut beschrieben und erklärt einfach und verständlich die Funktions­weise der Anlage. In Verbindung mit der Dokumentation erfährt der Betreiber, welche Arbeiten er an der Anlage in täglichem, wöchentlichem und jährlichem Turnus durchzuführen hat. Um die Bedienung besser verständlich zu machen, finden sich im Bedienungshandbuch Fotos der Steuerungsanzeige. 

Zur Bedienung der Anlage ist es erforderlich, sich einer Unterweisung durch den Hersteller zu unterziehen und sich mit der Bedienungsanleitung vertraut zu machen.

Nach erfolgter Inbetriebnahme und ausreichender Einlaufphase ist die Handhabung der Anlage dagegen als einfach anzusehen, da die Abluftreinigungsanlage im Regelbetrieb vollautomatisch läuft. Lediglich eine tägliche Kontrolle der Betriebsdaten und eine wöchentliche Kontrolle der gesamten Abluftreinigungsanlage einschließlich des Sprühbildes sind durchzuführen. 

Bei Fehlermeldungen der Steuerung sind in der Bedienungsanleitung jeweils Anweisungen zur Kontrolle der jeweiligen Anlagenteile beschrieben. Zur Vereinfachung der Handhabung und zur Verringerung des Arbeitszeitbedarfs empfiehlt sich der Abschluss eines Wartungsvertrages mit dem Hersteller.

Die Austrittsöffnungen müssen bei ungleichmäßigem Sprühbild gereinigt werden. Eine wöchentliche Kontrolle ist daher notwendig. Diese Tätigkeit muss im manuellen Betriebstagebuch vermerkt werden.

Dokumentation

Das elektronische Betriebstagebuch ermöglicht eine regelmäßige und den Anforderungen entsprechende Aufzeichnung der für den sicheren Anlagenbetrieb erforderlichen Daten, die als Halbstundenmittelwerte (pH-Wert und Leitfähigkeit) bzw. Halbstundenwerte abgespeichert werden müssen. Die Aufzeichnung erfolgt automatisch und die Daten müssen über 5 Jahre gespeichert werden. Diese Daten können durch den Betreiber, den Hersteller, aber auch durch Behörden mittels USB-Anschluss ausgelesen und in ein gängiges Tabellenformat überführt werden. Eine detaillierte Darstellung der aufgezeichneten Daten findet sich in Tabelle 7.

Wenn Stallentlüftung und Abluftreinigungsanlage von unterschiedlichen Herstellern installiert werden, werden seitens des Herstellers der Abluftreinigung die Lüftungsdaten als Kennlinie aufgenommen und ebenfalls in die Steuerung der Abluftreinigung zur Regelung integriert. Die maximale Lüfterleistung wird in der Steuerung gleich 100 % gesetzt. Eine Anpassung in einem weiteren Leistungsbereich erfolgt jedoch nicht. Da der Luftdurchsatz gemäß Prüfrahmen und den Anforderungen der TA Luft (Kapitel 5.4.7.1) absolut in m³/h angegeben werden soll, muss vor Inbetriebnahme eine Kennlinie der gesamten Lüftungsanlage (Stall plus Abluftreinigung) aufgenommen werden und in das elektronische Betriebstagebuch eingepflegt werden. Die Kennlinie sollte aus mindestens fünf unterschiedlichen Stützstellen zwischen einer Luftrate von 0 und 100 % bestehen.

Hersteller und Anmelder
SCHULZ Systemtechnik GmbH
Schneiderkrugerstraße 12, 49429 Visbek
Deutschland

Kontakt: 
Telefon +49 (0)4445-897-0
info@schulz.st 
www.schulz.st 

Prüfungsdurchführung
DLG TestService GmbH, Standort Groß-Umstadt 
Die Prüfungen werden im Auftrag des DLG e.V. durchgeführt.

Labor- und Emissionsmessungen
Wintermessung: SGS Institut Fresenius GmbH
Im Paesch 1a, 54340 Longuich

Sommermessung: LUFA Nord-West
Jägerstraße 23-27, 26121 Oldenburg

DLG-Prüfrahmen
DLG-Gesamtprüfung  „Abluftreinigungssysteme für Tierhaltungsanlagen“ (Stand 03/2016)

Fachgebiet
Landwirtschaft

Projektleiter
Dr. Ulrich Rubenschuh

Prüfingenieur(e)
Dipl.-Ing. (FH) Tommy Pfeifer*

Prüfungskommission
Friedrich Arends, LWK Niedersachsen
Christian Dohrmann, Landwirt
Doris Düsing, LK Cloppenburg 
Bernhard Feller, LWK Nordrhein-Westfalen
Ewald Grimm, KTBL Darmstadt
Dr. Jochen Hahne, TI Braunschweig
Andreas Schlichting, TÜV Nord Hamburg
Thomas Üffing, Landwirt

*    Berichterstatter