Hinweise zum Betrieb von Abluftreinigungsanlagen für die Schweinehaltung

Die Betriebsdaten und Verbrauchswerte von zertifizierten Anlagen sind für Tierhalter von erheblicher Bedeutung bei Investitionsentscheidungen und zur Beurteilung der laufenden Betriebskosten. Vor diesem Hintergrund wurden von vielen Praxisanlagen entsprechende Daten erhoben (Tabelle 1). Sie beru­hen einerseits auf der Auswertung von Ergebnissen der Vorortprüfungen durch anerkannte Prüfstellen und andererseits auf einer vertieften Auswertung elektronischer Betriebstagebücher. Wie die Tabelle 1 zeigt, weisen die Ergebnisse erhebliche Streubreiten auf. 

Die Biofilter ohne N-Abscheidung werden nach den Vorortmessungen bei Filterflächenbelastungen von 42 – 486 m³/(m²h) betrieben. Im Regelfall wird die maximale Filterflächenbelastung, die im DLG-Prüfbe­richt anerkannt wurde, eingehalten. Im Mittel betrug die Anlagenauslastung knapp 56 % bei den Vor­ort­messun­gen. Die Druckverluste waren im Mittel mit 25,3 Pascal (Pa) geringer als die, die bei den DLG-Prüfungen ermittelt wurden. Dies hat im Wesentlichen zwei Gründe. Zum einen ist der Tierbesatz in den Ställen und damit die Filterflächenbelastung zurückgegangen (StallhaltungPlus, https://www.haltungsform.de) und zum anderen werden die Biofilter im Praxisbetrieb nicht so intensiv befeuchtet wie bei einer DLG-Prüfung. Dies zeigen auch die Frischwasserverbräuche je Mastplatz und Jahr. Zur Sicherstellung einer ausreichenden Feuchte (95 % Feuchte in der Reinluft) ist ein Frischwasserverbrauch von rund 0,77 m³/(TP*a) erforderlich. Die Daten zeigen, dass nach wie vor einige Biofilter zu trocken betrieben werden. Es wird daher empfohlen, in Abstimmung mit dem Hersteller den Wasserverbrauch zu überprüfen und ggfs. anzupassen. 

Tabelle 1: Wichtige Betriebsdaten verschiedener Abluftreinigungsanlagen aus Praxisbetrieben mit Schweine­mast (Hahne, Stand 2022)

A: Ergebnisse aus Vorortüberprüfungen
B: Auswertungen der EBTB’es 
k. A.: keine Anforderung
k. D. v.: keine Daten verfügbar

Die einstufigen Rieselbettfilter werden nach den Vorortmessungen bei Filterflächenbelastungen von 57 – 4.708 m³/(m² h) betrieben. Einige dieser und insbesondere älterer Filteranlagen weisen damit höhere Filterflächenbelastungen auf als in den neueren DLG-Prüfungen anerkannt worden sind. Filterflächenbelastungen von mehr als 3.500 m³/(m² h) haben keine DLG-Anerkennung, weil die Reinigungsleistung bei höheren Filterflächenbelastungen insbesondere für Geruch nicht dauerhaft gewährleistet ist. Im Mittel liegen die Filterflächenbelastungen mit 1.831 m³/(m² h) aber in einem günstigen Bereich. Die mittleren Druckverluste sind mit 29,3 Pa vergleichsweise gering. Dies liegt vermutlich an einer verbesserten Wartung der Anlagen und einer jährlichen Reinigung der Füllkörperpackung. Hohe Druck­verluste von maximal 170 Pa, die auf partielle Verstopfungen der Filterpackung hinweisen, wurden nur in Einzelfällen festgestellt. Der Frischwasserverbrauch schwankt bei den Praxisanlagen erheblich. Im Mittel liegt er mit 1,26 m³/(TP*a) aber auf einem realistischen Niveau. Angesichts einer Verdunstungsrate von rund 0,77 m³/(TP*a) (s. Biofilter) und einer erforderlichen Mindestabschlämmung von 0,44 m³/(TP*a) zur N-Abscheidung von mindestens 70 % müsste der Frischwasserverbrauch bei rund 1,21 m³/(TP*a) liegen. Die festgestellten Abschlämmraten liegen zwischen 0,11 und 1,17 m³/(TP*a). Im Mittel beträgt die Abschlämmrate 0,57 m3/(TP*a) und liegt damit oberhalb der erforderlichen Mindestabschlämmung. Bei einigen Anlagen wird jedoch nach wie vor zu wenig abgeschlämmt und somit keine ausreichende N-Abscheidung gewährleistet. Der spezifische Stromverbrauch je Mastplatz und Jahr ist in erheblichem Maße von der Anlagengröße abhängig und fällt mit diesem (Quelle: Hahne, J.: Bewertung der Wirksamkeit von Biotrickling-Filtern zur Abluftreinigung in der Mastschweinehaltung, Gefahrstoffe 82 (2022) Nr. 05-06, S. 148 – 154). Bei Anlagen bis zu 500 TP liegt der mittlere Stromverbrauch bei rund 30,5 kWh/(TP*a). Bei Anlagen zwischen 500 – 1.000 TP fällt er auf rund 27 kWh/(TP*a) und beträgt bei 1.000 – 1.500 TP 19,1 kWh/(TP*a). Anlagen mit mehr als 1.500 TP haben einen Verbrauch von ca. 16,1 kWh/(TP*a). Die Ammoniakabscheidung der Rieselbettfilter ist im Regelfall mit mehr als 90 % sehr gut. Diese Praxisergebnisse bestätigen die Ergebnisse verschiedener DLG-­Prüfungen von Rieselbettfiltern (DLG-Tests 5702, 5879, 6178, 6284). Bei einzelnen Anlagen ist die pH-Regelung jedoch mangelhaft und muss verbessert werden. Für die pH-Regelung sind Säuren und Laugen bzw. Nitrifikationshemmer immer in ausreichender Menge vorzuhalten. Die Funktion der Prozess-Steue­rung mit pH-Messung und Dosierpumpen sollte über Wartungsverträge sichergestellt werden.

Die Ammoniakabscheidung ist jedoch nicht mit der N-Entfrachtung gleichzusetzen, da es bei Rieselbettfiltern in einem gewissen und unvermeidbaren Umfang zur Freisetzung sekundärer Spurengase (NO_x, N₂O) kommt. Die N-Entfrachtung dieser Anlagen liegt im Regelfall zwischen 70 und 80 %.  

Die zweistufigen Anlagen mit biologischer Wäsche und Biofiltration werden in der Praxis bei Filterflächenbelastungen von 72 – 2.340 m³/(m² h) betrieben. Im Mittel liegt die Filterflächenbelastung bei rund 1.444 m³/(m² h) und damit innerhalb der Richtwerte der entsprechenden DLG-Anerkennung (DLG-Test 6220). Die Druckverluste sind im Mittel mit 13,4 Pa sehr gering und liegen somit deutlich unterhalb der maximalen Werte von 65 Pa, wie sie in der DLG-Prüfung ermittelt wurden. Auch in diesem Fall ist von einer verbesserten Wartung der Anlagen auszugehen (regelmäßige Reinigung der Füllkörperwände), die zu einer Reduzierung der Druckverluste führt. Der mittlere Frischwasserverbrauch von 1,18 m³/(TP*a) entspricht in etwa dem Verbrauch der Rieselbettfilter. Hinsichtlich der Abschlämmung ist festzustellen, dass diese im Mittel mit 0,50 m³/(TP*a) zwar ausreichend ist, es aber eine Reihe von Anlagen mit zu geringer Abschlämmung gibt. Eine Abschlämmung von weniger als 0,44 m³/(TP*a) ist ein sicheres Indiz für eine zu geringe N-Entfrachtung. Die bei diesen Anlagen zu geringe Abschlämmung reduziert auch den Frischwasserverbrauch. Der spezifische Stromverbrauch sinkt mit der Anlagengröße, vergleichbar mit den Daten für einstufige Rieselbettfilter. Die in der Praxis ermittelte mittlere Ammoniakabscheidung von 97,1 % ist sehr gut und z. T. auf die höhere Betriebssicherheit zweistufiger Anlagen zurückzuführen. Die N-Entfrachtung dieser Anlagen ist wie bei den Rieselbettfiltern mit 70 – 80 % anzusetzen.

Die zweistufigen Anlagen mit Chemowäscher und biologischer Wäsche werden in der Praxis bei Filterflächenbelastungen von 720 – 5.940 m³/(m² h) betrieben. Im Mittel liegt die Filterflächenbelastung bei rund 3.440 m³/(m² h) und damit innerhalb der Richtwerte der entsprechenden DLG-Anerkennung (DLG-Test 5880). Dieser Verfahrenstyp hat also im Mittel eine um den Faktor 1,9 – 2,4 höhere Filterflächenbelastung als die anderen Abluftreinigungsverfahren. Dies erklärt auch die im Mittel mit 49,6 Pa höheren Druckverluste. Der Frischwasserverbrauch ist mit durchschnittlich 0,54 m³/(TP*a) deutlich geringer als bei den anderen Verfahren mit Abluftwäsche. Dies liegt an der Chemowäsche, die eine deutliche Aufkonzentrierung des Stickstoffs im Waschwasser erlaubt und damit auch den Frischwasserverbrauch reduziert. Dementsprechend geringer ist auch die mittlere Abschlämmung mit nur 0,068 m³/(TP*a). Sie liegt damit um den Faktor 7,4 – 8,4 unter den Werten der biologischen Abluftwäsche. Die mittlere Ammoniakabscheidung dieses Verfahrenstyps ist mit 94,9 % sehr gut, vor allem auch vor dem Hintergrund der deutlich höheren Filterflächenbelastung. 

Nachfolgend werden Hinweise zur Reduzierung der Betriebskosten an bestehenden und eignungsgeprüften Anlagen zur Reinigung von Abluft aus Schweinemastanlagen gegeben. Bei der Planung von Neuanlagen hingegen können die zukünftigen Betriebskosten bereits durch eine Vielzahl von baulichen Maßnahmen in der Planungsphase reduziert werden. Zu diesen Maßnahmen gehören u. a. die Zuluftkonditionierung über Unterflurzuluftsysteme, die sich aber in vielen Fällen nicht nachträglich integrieren lässt oder auch Maßnahmen zur Wärmerückgewinnung aus der Abluft. 

Die Betriebskosten von Abluftreinigungsanlagen (Abluftwäscher, mehrstufige Anlagen mit Waschstufen) werden maßgeblich vom Stromverbrauch, den Additiven zur pH-Regelung (Säure, Lauge, Nitrifikationshemmer), dem Frischwasserbrauch sowie von der Lagerung und Verwertung des Waschwassers bestimmt (KTBL (2023): Abluftreinigung für Schweinehaltungsverfahren. Verfahren – Leistungen – Kosten). Besonders kostenrelevant ist der Stromverbrauch für die Umwälzung des Waschwassers aufgrund des weit­gehend durchgehenden Dauerbetriebes. Da bei Biofiltern nur eine intermittierende Berieselung des Biofilter­materials erfolgt, fallen bei Biofiltern deutlich geringere Stromverbräuche an.

Der Verbrauch an Additiven hängt im Wesentlichen von der Ammoniakfracht aus dem Stall und dem Management der Abluftreinigungsanlage selbst ab. Alle Maßnahmen, die zur Reduzierung der Ammoniakfracht aus dem Stall beitragen, führen zu einer Minderung des Verbrauches an Additiven und zur Verringerung des Waschwasseranfalls.  

3.2.1 Optimierung der Fütterung

Die bedarfsgerechte und möglichst stark N-reduzierte Fütterung stellt eine wichtige Maßnahme zur Verminderung von Ammoniakemissionen aus dem Stall und damit zur Minderung der Betriebskosten von Abluftreinigungsanlagen dar. Je geringer der Ammoniakeintrag in die Abluftreinigungsanlage ist, desto geringer ist der Verbrauch an Additiven zur pH-Stabilisierung und desto weniger Waschwasser fällt an, das gelagert und verwertet werden muss. Beispielsweise kann die N-Ausscheidung in der Schweinemast (28 – 118 kg Lebendmasse) bei einer Tageszunahme von 850 g von 12,2 kg N/(TP*a) bei Standardfutter auf 11,7 kg/(TP*a) bei N-reduziertem bis auf 10,6 kg/(TP*a) bei stark N-reduziertem ­Futter verringert werden (Quelle: UBA und KTBL (Hrsg.): Ammoniakemissionen in der Landwirtschaft mindern, September 2021: www.umweltbundesamt.de/publikationen/ammoniakemissionen-in-der-landwirtschaft-mindern, Zugriff am 20. 7. 2022). Die Absenkung des Rohproteingehaltes um 1 % führt nach Experteneinschätzung zu einer Minderung der Ammoniakemissionen aus dem Stall um ca. 10 %.

3.2.2 Optimierung des Stallmanagements

Es gibt eine Fülle von Möglichkeiten, die Emissionen aus dem Stall zu reduzieren. Neben Maßnahmen zur Wärmedämmung können Kühlungsmaßnahmen bei hohen Temperaturen im Sommer emis­sions­mindernd wirken. Generell sollen emittierende Flächen klein gehalten werden und nur mit geringer Geschwindigkeit überströmt werden. Maßnahmen, die zur Verbesserung der Sauberkeit im Stall beitragen, wirken generell auch emissionsmindernd. Gleiches gilt auch für eine schnelle und regelmäßige Entmistung und Gülleabfuhr in ein abgedecktes Außenlager. Eine wichtige Bedeutung für das Emis­sionsverhalten hat die Be- und Entlüftung des Stalls. Erfahrungen haben gezeigt, dass bei falsch dimensionierter und betriebener Unterflurentlüftung die Emissionen um ein Mehrfaches ansteigen können. Wichtige Hinweise zur Optimierung des Stallklimas liefert ein Leitfaden der Landwirtschaftskammer Niedersachsen (Quelle: www.lwk-niedersachsen.de/lwk/news/24179_Optimierung_des_Stallklimas_in_der_Mastschweinehaltung, Zugriff am 20. 07. 2022). 

3.3.1 Optimierung des Stromverbrauches

Umfangreiche Auswertungen von Prüfberichten von Abluftreinigungsanlagen in der Praxis zeigen folgende wesentliche Ergebnisse: 

• Der spezifische Stromverbrauch je Tierplatz (TP) sinkt bei steigender Anlagengröße. Der mittlere Stromverbrauch (Richtwerte) liegt beispielsweise bei einstufigen Rieselbettfiltern bei bis zu 1.000 Tieren bei rund 27,2 kWh/(TP*a) und sinkt bei bis zu 1.499 Tieren auf 19,2 und bei Anlagen > 1.500 Tieren auf 16,9 kWh/(TP*a). Bei 2-stufigen Anlagen (biologische Waschwand plus Biofilter) wurden entsprechende Werte von 19,5, 18,3 bzw. 15,1 kWh/(TP*a) gemessen.
• Es gibt eine erhebliche Schwankungsbreite bei den Stromverbräuchen, wenn man Anlagen gleicher Größe vergleicht. So wurden bei einstufigen Rieselbettfiltern bei 1.000 Tieren Stromverbräuche zwischen 10 und 40 kWh/(TP*a) gemessen.
• Zum Stromverbrauch zweistufiger Anlagen mit einer chemischen Waschstufe als zentraler Funktionseinheit (Chemowäscher plus biologische Waschstufe) liegen bislang nur wenige Ergebnisse von 

  Praxisanlagen vor. Während bei Anlagen bis zu 1.000 Tieren mit rund 44 kWh/(TP*a) sehr hohe Verbräuche gefunden wurden, sanken diese unter 27 kWh bei Beständen zwischen 1.000 und 1.500 TP, auf rund 19 kWh/(TP*a) bei Beständen > 1.500 TP.

Vor diesem Hintergrund ist es für den Betreiber zunächst wichtig, in Rücksprache mit dem Hersteller den zu erwartenden Stromverbrauch seiner Anlage zu klären. Liegt der Stromverbrauch deutlich über den zu erwartenden Richtwerten, bieten sich folgende Maßnahmen zur Reduzierung des Stromverbrauches an:

• Prüfung des elektronischen Betriebstagesbuches (EBTB) hinsichtlich des Stromverbrauches (zeit­licher Verlauf, Auffälligkeiten etc.).

• Austausch der Umwälzpumpe gegen eine sachgerecht ausgelegte energieeffiziente Pumpe sowie

• eine hydraulische Optimierung des Wasserverteilsystems inklusive der verwendeten Düsen mit möglichst geringem Betriebsdruck. Der Düsendruck sollte im Regelfall nicht höher als 0,5 bar sein. 

• Zur Vermeidung von Ablagerungen im Wasserverteilsystem ist die Installation und regelmäßige Reinigung eines ausreichenden Wasserfilters im Ansaugbereich der Umwälzpumpe empfehlenswert. 

3.3.2 Optimierung des Druckverlustes

Der Stromverbrauch für die Lüftungsanlage steigt erheblich an, wenn die freie Austauschfläche (die freie Durchtrittsfläche der Füllkörper) aufgrund des Staubeintrages und des Wachstums von Biomasse abnimmt. Der mittlere Druckverlust bei einstufigen Rieselbettfiltern liegt bei Filterflächenbelastungen bis zu 1.000 m³/(m² h) bei ca. 15 Pa, bei 1.000 – 2.000 m³/(m² h) bei rund 27 und bei Filterflächenbelastungen von mehr als 2.000 m³/(m² h) bei rund 41 Pa. Bei zweistufigen Anlagen (biologische Waschwand plus Biofilter) liegen die mittleren Druckverluste bei entsprechenden Filterflächenbelastungen bei 7,14 bzw. 23 Pa. Bei einstufigen Rieselbettfiltern wurden in der Praxis Druckverluste von bis zu 170 Pa gemessen, die auf eine partielle oder gar weitgehende Verstopfung der Filterpackung hindeuten. Die mittleren Druckverluste bei zweistufigen Anlagen (Chemowäscher plus biologische Waschstufe) lagen bei Filterflächenbelastungen zwischen 1.000 und 2.000 m³/(m² h) bei rund 33 Pa und bei Filterflächenbelastungen > 2.000 m³/(m² h) bei rund 54 Pa.

Zur Vorbeugung gegen zu hohe Druckverluste bieten sich folgende Maßnahmen an:

• Rücksprache mit dem Hersteller in Hinblick auf die zu erwartenden Druckverluste im Regelbetrieb.
• Vermeidung hoher Staubeinträge in die Abluftreinigungsanlage. Insbesondere bei der Reinigung von Sammel- und Zentralkanälen darf die Luft nicht in die Abluftreinigungsanlage gelangen. Alle möglichen Maßnahmen zur Minderung der Staubbildung im Stall reduzieren das Zuwachsen der Füllkörperpackungen.
• Kontrolle des EBTB’es auf möglichen Anstieg des Druckverlustes bei gegebenem Volumenstrom. Bei stark steigendem Volumenstrom Reinigung der Füllkörperpackung. 
• Regelmäßige, mindestens jährliche Reinigung der Füllkörperpackung und des Tropfenabscheiders.
• Installation und regelmäßige Reinigung des Wasserfilters im Ansaugbereich der Umwälzpumpen.

3.3.3 Optimierung des Frischwasserverbrauches

Der mittlere Frischwasserverbrauch für einstufige Rieselbettfilter und zweistufige Anlagen (biologische Abluftwäsche plus Biofilter) beträgt über alle Anlagengrößen rund 1,2 m³/(TP*a). Dieser setzt sich im Wesentlichen aus der Verdunstung von Wasser bei der Abluftreinigung sowie der erforderlichen Abschlämmung zusammen. Die Abschlämmung beträgt im Mittel bei der Schweinemast aktuell 0,57 m3/(TP*a) (Stand: 2022), sodass auf die Verdunstung im Mittel ca. 0,68 m³/(TP*a) entfallen. Wenn man davon ausgeht, dass je TP im Jahresmittel 40 m³/h Luft gefördert werden, die rund 2 g Wasser je m³ bei der Abluftreinigung aufnehmen, würde sich ein Wasserverbrauch von rund 0,70 m³/(TP*a) über die Verdunstung ergeben, was die Daten sehr plausibel macht. Der Frischwasserverbrauch der Chemostufe lag bei zweistufigen Anlagen mit Chemowäsche und nachgeschalteter biologischer Wäsche bei durchschnittlich 0,54 m³/(TP*a). Über den Frisch­wasser­verbrauch der Biostufe liegen noch keine belastbaren Ergebnisse vor. 

Übersteigt der durchschnittliche Frischwasserverbrauch den angegebenen Richtwert von rund 1,2 m³/(TP*a) bei einstufigen Rieselbettfiltern und zweistufigen Anlagen mit biologischer Wäsche und Biofiltration (0,54 m3/(TP*a) bei Chemowäschern) deutlich, sind folgende Maßnahmen empfehlenswert:

• Rücksprache mit dem Hersteller und Klärung des zu erwartenden Frischwasserverbrauches.
• Prüfung des EBTB’es hinsichtlich des Frischwasserverbrauches (Verlauf, Auffälligkeiten).
• Prüfung des Wasserdrucks an den Düsen sowie des Abstandes des Wasserverteilsystems vom Tropfenabscheider. Bei Wasserdrücken von mehr als 0,5 bar sollte dieser in Absprache mit dem Hersteller reduziert werden. Ist der Abstand des Wasserverteilsystems vom Tropfenabscheider < als 1,0 m, sollte dieser entsprechend erhöht werden. Ferner sollte der Tropfenabscheider auf sachgerechte Dimensionierung und insbesondere in Hinblick auf die erforderliche Anströmgeschwindigkeit geprüft werden.
• Prüfung der Abschlämmrate. Liegt diese deutlich über den Richtwerten, kann dies mit erhöhten Ammoniakfrachten aus dem Stall (z. B. bei Unterflurentlüftung) oder einer fehlerhaften pH-Regelung zusammenhängen.
• Prüfung auf Undichtigkeiten, Leckagen und Wasserverluste. Bei zweistufigen Anlagen mit Biofilterstufe können relevante Wasserverluste bei der intermittierenden Befeuchtung des Biofilters auf­treten.

3.3.4 Optimierung der Abschlämmung

Die Abschlämmung bei einstufigen Rieselbettfiltern und zweistufigen Anlagen (biologische Wäsche plus Biofilter) beträgt aktuell (Stand: 2022) durchschnittlich 0,57 m³/(TP*a). Rein rechnerisch müsste die (theoretische) Abschlämmung bei einem Emissionsfaktor von 3,64 kg NH₃/(TP*a) und einem Abscheidegrad von mindestens 70 % bei rund 0,63 m³/(TP*a) liegen, wenn man als Abschlämmkriterium eine maximale Leitfähigkeit von 20 mS/cm bei einer N-Konzentration von 3,34 kg/m³ Waschwasser zugrunde legt. 

Liegen die Abschlämmraten deutlich über dem durchschnittlichen Abschlämmwert für einstufige Riesel­bettfilter und zweistufige Anlagen mit biologischer Wäsche und Biofiltration, sind folgende Maß­nah­men empfehlenswert:

• Rücksprache mit dem Hersteller in Hinblick auf die zu erwartende Abschlämmung.
• Prüfung des EBTB’es hinsichtlich der Abschlämmung (Verlauf, Auffälligkeiten).
• Prüfung der Fütterung und Stallentlüftung in Hinblick auf erhöhte NH₃-Freisetzung (keine N-reduzierte Fütterung, Unterflurentlüftung, Fütterung von Lebensmittelresten, mangelnde Sauberkeit im Stall etc.).
• Prüfung der pH-Regelung auf ordnungsgemäßen Betrieb. Säuren und Laugen erhöhen wie Stickstoffverbindungen die Leitfähigkeit des Waschwassers. Der pH-Wert im Waschwasser biologischer Abluftwäscher muss im gesamten Waschkreislauf zwischen pH 6,0 (Minimum) und 7,5 (Maximum) liegen. 

Die Abschlämmung bei Anlagen mit chemischer Waschstufe als zentraler Reinigungseinheit liegt deutlich unter den Abschlämmraten, die für biologisch arbeitende Anlagen erforderlich sind. Während biologisch arbeitende Rieselbettfilter und Waschstufen bei einer Leitfähigkeit von 20 mS/cm abgeschlämmt werden, werden bei chemischen Waschstufen Leitfähigkeiten von aktuell (Stand: 2022) maxi­mal 250 mS/cm erreicht. Nach den bisherigen Ergebnissen von Praxisanlagen liegt die Abschlämmung bei durchschnittlich 0,07 m³(TP*a) und damit um den Faktor 8,1 niedriger als bei den biologischen Verfahren. 

Zur Aufrechterhaltung des ordnungsgemäßen Betriebes einer Abluftreinigungsanlage (ARA) sollte der Betreiber eine regelmäßige Eigenkontrolle durchführen und neben den Wartungs- und Reinigungsarbeiten, die im Zuge von Wartungsverträgen von den Anlagenherstellern durchgeführt werden, einfache Wartungs- und Reinigungsarbeiten selbst durchführen. Hierzu ist die Anlage durch tägliche Inaugen­scheinnahme der wichtigsten Funktionsbereiche zu kontrollieren. Das EBTB (siehe Kapitel 7) kann über die von ihm erfassten Parameter einen ergänzenden Eindruck über den Zustand der ARA geben. Die Eigenkontrolle umfasst dabei sowohl die Funktionen der ARA als auch die maßgeblichen Parameter des Stallklimas, welches sich z. B. durch einen Leistungseinbruch beim Abluftdurchsatz unmittelbar nachteilig bis existenziell bedrohlich auf den vorgelagerten Tierbestand auswirken kann. Um das i. d. R. in der Genehmigung festgelegte Niveau der Reinigungsleistung zu gewährleisten, sind die Prozessbedingungen in dem anlagenspezifisch dafür vorgesehenen Spielraum einzuregeln. Bei den reinigungsaktiven Flächen (z. B. Filterwände, Füllkörperpackungen, Biofilterschüttungen) ist in diesem Zusammenhang auf eine ausreichende, homogene und flächendeckende Befeuchtung zu achten. Dies setzt voraus, dass alle im Verfahren eingesetzten Wasser bzw. Waschwasser führenden Leitungen und Kanäle, Düsen und Bohrungen verstopfungsfrei funktionieren. Den erforderlichen Druck für die Benetzung der reinigungsaktiven Flächen bzw. zur Aufrechterhaltung einer systemspezifischen Berieselungsdichte liefern Pumpen, deren Funktion permanent zu überwachen und deren Leistung zu kontrollieren ist. Da Prozesswasser bei den Waschprozessen verdunstet, ist ein ausreichender Füllstand in der Wasch­wasser­vorlage durch eine intakte niveaugesteuerte Frischwassereinspeisung zu gewährleisten. Das Waschwasser in rein biologisch betriebenen Wäschern reichert sich mit Staub und vergleichsweise schnell mit Stickstoffverbindungen (Ammonium, Nitrit, Nitrat) an und muss daher zur Aufrechterhaltung der mikrobiologischen Aktivität in entsprechenden Zyklen abgeschlämmt werden. Ein pH-Wert-Anstieg in biologischen Wäschersystemen aufgrund unzureichender Abschlämmung oder bei Chemowäschern aufgrund unzureichender Säurezugabe sowie trockene Füllkörperwände infolge mangelhafter Berieselung bewirken eine verminderte Ammoniak-Abscheidung. Bei mehrstufigen Systemen ist dies beispielsweise daran zu erkennen, dass die Biofilterschüttung auf der Lichtseite grüne Algen bildet und insgesamt schneller kompostiert. Die in Rieselbettfiltern und mehrstufigen Verfahren zur Unterstützung der mikrobiologischen Aktivität oder in Chemowäschern zur Säurewäsche eingesetzten pH-Wert-Steuerungen als auch die damit in Verbindung stehenden Säure- und Laugendosiereinrichtungen sind regelmäßig auf ihre Funktionstüchtigkeit zu überprüfen. Das Gleiche gilt, wenn in Rieselbettfiltern oder biologischen Waschstufen von mehrstufigen Filtern Nitrifikationshemmer eingesetzt werden. Auch in diesem Fall ist permanent auf die Funktionstüchtigkeit der pH-Wert-Messeinrichtung und der Dosieranlage des Nitrifikationshemmers zu achten. Mindestens ebenso wichtig ist es, ständig eine ausreichende Menge an Schwefelsäure, Lauge oder Nitrifikationshemmer vorzuhalten. Während die pH-Wert-Regelung vom Betreiber regelmäßig selbst kalibriert werden kann, sollten die eingesetzten Dosieranlagen nur von geschultem Fachpersonal gewartet werden. 

Steigt in einer ARA der Differenzdruck, ist dies i. d. R. ein Indiz für den Beginn von Verstopfungen. Die Ursache kann bei Rieselbettfiltern, Chemowäschern und mehrstufigen Verfahren eine Verstopfung der reinigungsaktiven Flächen (Filterwände) bzw. Einbauten (Füllkörperpackungen) sein. Bei Biofiltern bewirkt die (gewünschte) mikrobielle Aktivität eine Kompostierung des organischen Materials, wodurch es zwangsläufig zu Materialsetzungen kommt, die höhere Gegendrücke hervorrufen. Steigt der Differenzdruck über den anlagenspezifischen Sollwert einer ARA, sind Filterwände, Füllkörperpackungen und ggf. installierte Tropfenabscheider zu reinigen. Bei einstufigen Biofiltern ist keine Reinigung des Filtermaterials möglich und daher ein entsprechender Wechsel der Holzhackschnitzel-Schicht nach einem Jahr bzw. bei mehrstufigen Anlagen ein Austausch des gerissenen Wurzelholzes nach fünf Jahren notwendig, um den Folgen der Kompostierung, der Anreicherung von Salzen und der Tendenz der Bildung von unerwünschten Sekundärgasen zu begegnen. Tritt die Kompostierung schneller ein, ist das Schüttmaterial bereits entsprechend früher zu tauschen. Bei der Reinigung der reinigungsaktiven Flächen müssen die wasserführenden Pumpen der ARA i. d. R. abgeschaltet werden, um die entsprechenden Arbeiten durchführen zu können. Bei Haltungsverfahren im stallweisen Rein-Raus-Verfahren können diese Tätigkeiten mit der Serviceperiode des Stalles kombiniert werden und dann bei ausgeschalteter Lüftung erfolgen. Bei kontinuierlichen Haltungsverfahren oder beim abteilweisen Rein-Raus-Verfahren müssen die Pumpen der ARA ebenfalls abgeschaltet werden, die Stalllüftung ist hingegen aufgrund der teilweisen Belegung des Stalles weiterhin zu betreiben. In jedem Fall ist es ratsam im Hinblick auf Wartungs- und Reinigungsarbeiten bei der Wahl und dem sachgerechten Einsatz von Reinigungsmitteln und -geräten auf Informationen des Anlagenherstellers zurückzugreifen oder sich von diesem schulen zu lassen. Die Einhaltung der von den Anlagenherstellern angegebenen und in der Regel im Genehmigungsverfahren festgelegten Abscheideleistungen ist indes ein wichtiger Gesichtspunkt, denn es ist festzustellen, dass die Genehmigung keinen Bestand hat, wenn Abscheideleistungen von der ARA nicht eingehalten werden.

Für eine optimale Reinigung der Abluft ist die gleichmäßige Anströmung der Austauschflächen bei allen Betriebszuständen von entscheidender Bedeutung. Problematisch sind die Verhältnisse oft bei großen Anlagen mit großen Austauschflächen, bei denen die Ventilatoren mittig vor und in geringem Abstand zur Waschwand angeordnet sind (Fall A in Abbildung 1). Eine nicht synchrone Ansteuerung der Ventilatoren verschärft die schwierige Anströmung noch, da es in den Bereichen, die weit von den Ventilatoren entfernt sind, zur Umkehr der Strömungsrichtung kommen kann.

Der Fall B in Abbildung 1 zeigt, wie durch eine synchrone Ansteuerung der Ventilatoren, eine gleichmäßige Verteilung vor der Austauschfläche und durch ausreichenden Abstand zur ersten Waschwand die Anströmung deutlich verbessert werden kann. Unter Umständen kann auch eine Gleichrichterfolie helfen, die zwischen den Ventilatoren und der ersten Austauschfläche eingezogen wird.

Generell ist es erforderlich, dass die in den DLG-Prüfberichten genannten Berieslungsdichten, die in Abhängigkeit des Verfahrens unterschiedlich sein können, eingehalten werden, um eine gleichmäßige und ausreichende Befeuchtung der Austauschflächen zu gewährleisten. Zum Schutz vor Ablagerungen und Verstopfungen im Wasserverteilsystem ist ein Wasserfilter im Ansaugbereich der Umwälzpumpe dringend zu empfehlen. Das Wasserverteilsystem sollte darüber hinaus einmal im Jahr gespült und auf ordnungsgemäße Funktion in Hinblick auf den Durchfluss in m3/h geprüft werden.

Bei ordnungsgemäß betriebenen DLG-anerkannten Abluftreinigungsverfahren in der Schweine­haltung ist eine Gesamtstaubabscheidung von mindestens 70 % im Regelfall immer und dauerhaft ­gewährleistet. Gleiches gilt für die Abscheidung von Feinstaub (PM₁₀). Für die Staubabscheidung ist die gleichmäßige Anströmung der Austauschflächen und die dauerhafte und gleichmäßige Befeuchtung maßgeblich, die im Bedarfsfall zu überprüfen wären.  

DLG-anerkannte Verfahren zur Reinigung von Abluft aus Schweinhaltungen müssen eine maximale Geruchsstoffkonzentration von 300 GE/m³ im Reingas ohne Berücksichtigung der Messunsicherheit sicherstellen. Ferner dürfen im Reingas keine prozesstypischen Gerüche mehr wahrnehmbar sein. Bei Schweinehaltungen mit Oberflurentlüftung, Standardfutter-Einsatz, ordnungsgemäßem Management und Lüftung nach DIN 18910 werden diese Anforderungen im Regelfall sicher eingehalten. Unter diesen Bedingungen liegen die Geruchsstoffkonzentrationen im Rohgas bei maximal 1.000 – 1.500 GE/m³, die durch die Abluftreinigungsverfahren entsprechend reduziert werden. Werden jedoch Lebensmittelreste verfüttert oder erfolgt eine Unterflurabsaugung, können die Geruchstoffkonzentrationen im Rohgas teilweise erheblich ansteigen. Und dann kann trotz ordnungsgemäßer Anlagenfunktion die Geruchsstoffkonzentration im Reingas höher sein als 300 GE/m³, obwohl keine prozesstypischen Gerüche mehr wahrnehmbar sind.

Werden die Anforderungen an die Geruchsminderung nicht eingehalten, sind folgende Maßnahmen empfehlenswert:

• Prüfung der Stallanlage in Hinblick auf Art und Umfang der Entlüftung, Einhaltung der DIN 18910 und Prüfung der Fütterung sowie der Sauberkeit im Stall.
• Prüfung der Geruchsstoffkonzentration im Rohgas. 
• Austausch des Waschwassers und Reinigung der Füllkörper – insbesondere bei erhöhten Druckverlusten – und Reinigung der Wasservorlage.

• Dr. Jochen Hahne, Thünen Institut, Braunschweig 
• Friedrich Arends, Landwirtschaftskammer Niedersachsen, Oldenburg
• Frank Geburek, Kreis Coesfeld, Coesfeld        
• Tommy Pfeifer, DLG TestService GmbH, Groß-Umstadt 
• Sven Häuser, DLG-Fachzentrum Landwirtschaft, Frankfurt    

sowie die Mitglieder des DLG-Ausschusses Schwein und 
des DLG-Ausschusses Technik in der Tierhaltung

Nach oben

zu Teil 1: DLG-Merkblatt 483