Abluftreinigung in der landwirtschaftlichen Tierhaltung in Bayern

Rieselbettreaktor am Stalldach
Der Bau, die Erweiterung und der Betrieb von Nutztierställen werden in der Öffentlichkeit zunehmend kritisch betrachtet. Nach Filtererlassen in drei norddeutschen Bundesländern und zuletzt auch in Thüringen (Juni 2016) und geplanter Aufnahme einer Filterpflicht in die TA Luft nimmt der Druck auf die Tierhaltung zu. Das Projekt dient dem Erkenntnisgewinn über Funktionssicherheit und Handhabbarkeit bereits bestehender und in Bayern betriebener Anlagen als Grundlage für künftige Positionierung in Fachgremien und in der Beratung.

Vorgehen

Umfrage

Um einen ersten allgemeinen Überblick über den aktuellen Einsatz der Abluftreinigung in Bayern zu erhalten, wurde zu Beginn des Projektes an den Ämtern für Ernährung, Landwirtschaft und Forsten eine Umfrage durchgeführt und ausgewertet. Demnach waren in Bayern im Bereich der Schweinehaltung mindestens 40 Abluftreinigungsanlagen in Betrieb (Stand Frühjahr 2014). In der Zwischenzeit sind es mehr, bei einer Umfrage des Bayerischen Landesamts für Umwelt (LfU) wurden 2014 bereits 63 Anlagen erfasst, darunter allerdings auch Biofilter aus den 1980er-Jahren und den frühen 1990ern. Weitere 9 Anlagen waren 2015 in Planung (LfU 2015).
Für weitere Tierarten kommen solche Anlagen in Bayern bislang noch nicht zum Einsatz. Die Umfrage dient auch als Auswahlhilfe für die Suche nach geeigneten Betrieben für Praxisuntersuchungen.

Praxisuntersuchungen

In der Zeit zwischen Herbst 2014 und Sommer 2015 wurden an vier Mastschweineställen mit insgesamt sieben Abluftreinigungsanlagen Messungen durchgeführt. Drei der vier Ställe sind mit jeweils zwei Wäschern ausgestattet. Es handelt sich um Anlagen von drei verschiedenen Herstellern, wobei drei Rieselbettreaktoren und eine dreistufige Anlage ausgewählt wurden. Die Anlagen sind zwischen 2006 und 2012 in Betrieb genommen worden. Die einzelnen Filter sind für jeweils 470 bis 1.000 Tierplätze ausgelegt. Durchgeführt wurden vier Messkampagnen mit Kurzzeitmessungen. Diese fanden zu allen Jahreszeiten statt: Herbst und Frühling als Übergangsjahreszeiten sowie Winter und Sommer als Zeiten mit geringsten und höchsten Luftraten. Gemessen wurden Ammoniakkonzentration (IR-photoakustisch mit M.A.C. 2040) und Geruch (Olfaktometrie) jeweils im Roh- und Reingas. Weitere Erhebungen betreffen pH-Wert, Leitfähigkeit und Ammonium-N-Gehalt im Wäscherwasser neben Randparametern wie Außentemperatur, relativer Luftfeuchte, Differenzdruck (vor und nach der Abluftreinigung), Lüfterstellungen, Verbrauchsabfragen (Strom, Wasser, ggf. Säure), Belegungszahlen der angeschlossenen Ställe, Betreibererfahrungen sowie Betriebszustände inkl. festgestellter Probleme im Betrieb.

Erste Auswertungen

Geruch

Geruchsprobennahme mit Vakuumprobennehmer (Rohluft, links) und Probennahmepunkt an der Biofilterstufe (Reinluft,rechts)Zoombild vorhanden

Geruchsprobennahme rohluftseitig (links) und reinluftseitig (rechts)

Werden Wäscher durch die DLG zertifiziert, sind die Anforderungen an die Reinigungsleistung hinsichtlich Geruch folgende: Die Geruchskonzentration im Reingas soll maximal 300 GE/m³ Luft betragen, und zugleich darf kein Rohgasgeruch im Reingas festzustellen sein. Hinsichtlich dieser Maßstäbe wurde festgestellt, dass bei den untersuchten Anlagen besonders das Erfüllen der Anforderung „kein Rohgasgeruch im Reingas“ Probleme bereitet. Werte um oder unter 300 GE/m³ Luft wurden hingegen öfter erreicht.

Ammoniak

Probennahmepunkt Rohluft vor der Wasserstufe im 3-stufigen WäscherZoombild vorhanden

Probennahmepunkt Rohluft

Bei DLG-Zertifizierung und den sog. Filtererlassen ist das Minderungsziel für Ammoniak mit mindestens 70 % angesetzt. Dieses Ziel wurde bei den Kurzzeitmessungen häufig verfehlt. Auffallend sind die z.T. relativ starken Schwankungen zwischen den Ergebnissen der Messkampagnen an den einzelnen Anlagen.

weitere Parameter

Wasserbecken der Säurestufe im 3-stufigen WäscherZoombild vorhanden

Säurestufe - Wasserbecken

Der pH-Wert im Wäscherwasser ist ein einfach zu ermittelndes Merkmal mit Hinweis auf die Funktion des Wäschers. Erste Auswertungen der Messungen bestätigen, dass sich ein pH-Wert außerhalb des Idealbereichs (Funktionsoptimum der Biologie bzw. der Säurestufe) i.d.R. unmittelbar in einer geringeren Reinigungsleistung für Ammoniak niederschlägt. Bei der Leitfähigkeit sind die Zusammenhänge zur Reinigungsleistung bei den hier vorgestellten Kurzzeitmessungen jedoch nicht unmittelbar festzustellen.

Betreiberaufwand

Zudem zeichnet sich ab, dass für einen störungsfreien Betrieb der Abluftreinigungsanlagen der Betreiberaufwand zeitlich weitaus höher anzusetzen ist, als von den Landwirten erwartet. Ein Verzicht auf regelmäßige Wartung kann zu einem Betrieb außerhalb der Spezifikationen führen und damit in letzter Konsequenz zu verringerter Reinigungsleistung.

Zwischenfazit

  • Abluftreinigung eignet sich standortabhängig zur Emissionsminderung im Einzelfall.
  • Standortangepasste Anforderungen an Reinigungszweck (Geruch, Ammoniak oder Staub) und Minderungsgrad sind zweckmäßig.
  • Eine wichtige Voraussetzung für einen erfolgreichen Betrieb ist die Bereitschaft des Betreibers, die Anlage bestimmungsgemäß zu pflegen und zu kontrollieren. Derzeit lasten Verantwortung und Nachweispflicht über die Funktionsfähigkeit der Anlagen komplett auf den Landwirten. Nach Errichtung und Inbetriebnahme neuer Anlagen ist daher dringend zu empfehlen, gemeinsam mit dem Anlagenbauer eine Endabnahme durchzuführen. Hier können zur Optimierung der Reinigungsleistung noch notwendige Feineinstellungen vorgenommen werden.
  • Das Führen eines elektronischen Betriebstagebuchs dient der Absicherung des Betreibers zum Nachweis des ordnungsgemäßen Betriebs.
  • Vor dem Hintergrund geplanter Verpflichtungen zum Einbau von Abluftreinigungssystemen (u.a. derzeitige Überarbeitung der TA Luft) ist zu klären, wie qualitätssichernde Maßnahmen auch im laufenden Betrieb nach einheitlichem Standard durchführbar sind, und wie hierfür die Preisgestaltung nach dem Grundsatz der Verhältnismäßigkeit aussehen könnte. An den Einbau geeigneter Messzugänge (roh- und reinluftseitig) ist bereits bei Errichtung der Anlage zu denken.
  • Für die Waschwasserverwertung wird oftmals die Verwertung im Pflanzenbau vorgesehen. Die rechtlichen Rahmenbedingungen sind zu prüfen.

Ausblick und weitere Informationen

Das Projekt geht nach Abschluss der Phase I in eine Phase II über. Um den Kenntnisstand um Handhabbarkeit und Funktionssicherheit systematisch zu erweitern, liegt das Hauptaugenmerk hierbei in der näheren Untersuchung von weiteren Abluftreinigungsanlagen, die vorbildlich geführt werden und potentiell ihren Reinigungszweck erfüllen.
Eine allgemeine Kurzübersicht über Abluftreinigungsanlagen (Einsatzmöglichkeiten mit Einschränkungen und Empfehlungen sowie eine Übersicht über die Anlagenarten) gibt der

Flyer zur Eurotier 2014 "Abluftreinigung in der Tierhaltung" pdf 1,7 MB

Projektinformation
Projektbearbeiter: K. Pöhlmann, W. Bonkoß
Projektleiter: S. Neser
Laufzeit: 2014-2017
Finanzierung: Bayerisches Staatsministerium für Ernährung, Landwirtschaft und Forsten
Förderkennzeichen: A/16/12