Abluftreinigungsanlage Lavamatic

Die Mindestabstände sind in Tabelle 2 angegeben. Bei Unterschreitung der Mindestabstände ist eine gleichmäßige Durchströmung mit den genannten Abscheideleistungen nicht mehr gewährleistet. 

Die Untersuchungen wurden an einer Stallanlage  im Druckprinzip durchgeführt. Das Rohgas wurde als Teilstrom über Ventilatoren aus dem Stallbereich abgesaugt, wobei sich die erste Reinigungsstufe noch auf der Saugseite befindet, die zweite Reinigungsstufe jedoch auf der Druckseite der Ventilatoren liegt. Alle Ventilatoren werden gruppenweise angesteuert und regeln sich je nach Außentemperatur. Die erste Reinigungsstufe ist eine Trockenentstaubung zur Entfernung des groben Staub aus dem Abluftstrom. Die zweite Reinigungsstufe ist eine kontinuierlich betriebene Waschtrommel, die sich in einem Wasservorlagebecken mit pH ≤ 3 dreht. Der Abluftstrom wird durch die Trommel geleitet. Aufgrund der permanenten Drehung der Trommel wird diese immer feucht gehalten und kann Ammoniak und Staubpartikel zurückhalten. 

Um die im DLG-Prüfbericht dargestellten Abscheideleistungen sicher zu gewährleisten, ist neben einem pH-Wert von ≤ 3 auch noch eine maximale Leitfähigkeit des Waschwassers von 230 mS/cm einzuhalten. Die Filtervolumenbelastung darf 8.700 m³/(m³*h) nicht überschreiten, die Trommeldrehzahl muss mindestens 3 Umdrehungen pro Minuten (U/min, rpm) betragen, während das Wasser im Vorlagebecken nicht unter 30 cm sinken darf und die maximale Eintauchtiefe der Trommel 20 cm betragen muss.

In der Prüfung erreichte die Abluftreinigungsanlage „Lavamatic“ im Winter einen Mindestabscheidegrad für Gesamtstaub von 74,3 % und im Sommer 80,3 %. Feinstaub PM₁₀ wurde im Winter zu mindestens 72,5 % und im Sommer zu mindestens 72,8 % zurückgehalten. Durch chemische Reaktionen (Bildung von Ammoniumsulfat) werden im Winter mindestens 85,1 % und im Sommer mindestens 80,5 % an Ammoniak abgeschieden. Der Stickstoff konnte im Sommer zu 84,8 % bzw. 83,5 % und im Winter zu 83,2 % über das Waschwasser aus dem System entfernt werden (N-Entfrachtung). Die Messung des Aerosolaustrages blieb unauffällig und erfüllte die Anforderungen des DLG-Prüfrahmens. Die Ergebnisse sind in Tabelle 1 zusammengefasst.

Da in der Junghennenaufzucht die Emissionen nach VDI 3894-1 für Ammoniak und Staub sicher unter den angegebenen Emissionsfaktoren der Legehennenhaltung (Volierensystem mit Kotbandentmistung) liegen und der zu erwartende Emissionsmassenstrom geringer ist, kann die geprüfte Abluftreinigung auch an einer Junghennenaufzuchtanlage eingesetzt werden.
  

Tabelle 1: Ergebnisse der Abluftreinigungsanlage Lavamatic im Überblick

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    Der Mindestabscheidegrad bezüglich Staub ist der niedrigste Wert, der im Messzeitraum ermittelt wurde. Der Mindestabscheidegrad bezüglich Ammoniak ist der gemittelte Abscheidegrad abzüglich der Standardabweichung. Die Staubabscheidung ist nur mit der geprüften Trockenentstaubung zertifiziert.
²    Aufgrund stark schwankender Rohgaskonzentrationen an allen vier Zuluftkaminen wurden zuerst zwei Rohgaskanäle parallel vermessen und direkt anschließend die beiden anderen Rohgaskanäle incl. jeweils korrespondierender Reingasmessung. Die Staubabscheidung über diese vier Einzelmessungen wurden als ein Messwert gemittelt.
³    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.
⁴    Aufgrund einer Teilstrombehandlung an der Referenzanlage lassen sich die ermittelten Verbrauchsdaten nur bedingt mit anderen Anlagen vergleichen. Die tierplatzspezifischen Angaben wurden über die DIN-Luftrate 4,9 m³/(TP · h) bei 2 kg Lebendgewicht und einem maximalen Luftvolumenstrom von 110.000m³/h berechnet.
⁵    Da in der Sommermessung die maximale Leitfähigkeit von 230 mS/cm nicht erreicht wurde, wurde auch keine automatische ­Abschlämmung eingeleitet. Aus diesem Grund wurde die Abschlämmung im Sommer aus dem Säureverbrauch berechnet. Der Jahresmittelwert basiert ebenfalls auf dieser Berechnung.
⁶    Der spezifische Energieverbrauch einer Abluftreinigungsanlage ist stark abhängig von der Anlagengröße und sinkt mit steigenden Tierzahlen.
⁷    Der Unterschied im Energieverbrauch zwischen Winter und Sommer ist darin begründet, dass im Winter die Trommel nur mit 2 Umdrehungen pro Minute bewegt wurde und zusätzlich eine elektrische Beheizung im Mess- und Regelschrank betrieben wurde.

Beschreibung und Technische Daten

Die Abluftreinigungsanlage „Lavamatic“ ist ein zweistufiges System mit einer trockenen Vorentstaubung und einer chemischen Stufe zur Reinigung der Abluft aus Legehennenställen mit Volierensystem und Kotbandräumung. Dieses System wird im Druckverfahren betrieben, wobei die Vorentstaubung auf der Saugseite der Ventilatoren liegt. Als Futtermittel kommt Standardfutter zum Einsatz.

Die Abluft wird von insgesamt vier Ventilatoren aus den Volieren in die erste Reinigungsstufe angesaugt. Diese besteht aus je einer Filterbox, die direkt vor jedem Ventilator fest installiert ist. Die Filterbox besteht aus einem Edelstahl-Maschengitter, welches auf einem Kunststoffrahmen montiert ist und in regelmäßigen Abschnitten bzw. bei Bedarf mittels eines Rüttelsystems gereinigt wird. In dieser Stufe wird die Abluft von groben Staubpartikeln gereinigt.

Nachdem die Luft waagerecht durch die Ventilatoren gefördert wurde, gelangt sie in die zweite Reinigungsstufe. Hier arbeitet ein Trommelwäscher, der sich permanent mit drei Umdrehungen pro Minute dreht. Auf der Rohgasseite taucht die Trommel in das Wasservorlagebecken (Waschwasser, Prozesswasser) ein und benetzt die in der Trommel verbauten Füllkörper mit Waschwasser. Um im Waschwasser einen pH-Wert von ≤ 3 zu gewährleisten, wird 96 %ige Schwefelsäure aus einem IBC-Container zudosiert. Die Abluft strömt durch die rotierende Trommel und gelangt anschließend nach einem 90°-Bogen in den senkrechten Abluftkamin und strömt nach oben ins Freie. In jedem Zuluftkanal befindet sich ein Messventilator zur Aufzeichnung  der Volumenströme. 

Während die Abscheidung von Ammoniak ausschließlich in der zweiten Verfahrensstufe (Trommelwäscher) erfolgt, sind für die ausreichende Staub­abscheidung beide Verfahrensstufen relevant. Im Trommelwäscher werden Grob- und Feinstaubanteile im Prozesswasser ausgewaschen und später durch Abschlämmung und Grundreinigung aus dem System getragen. Gas­förmiges Ammoniak reagiert mit schwefelsaurem Wasch­wasser zu Ammoniumsulfat. Der steigende Salzgehalt führt zu einer steigenden Leitfähigkeit im Waschwasser. Bei einer Leitfähigkeit von maximal 230 mS/cm wird automatisch ein Teil des Wasservorlage­beckens abgeschlämmt und aus dem System entfernt.

Durch die Rotation der Waschtrommel werden die Füllkörper zum Teil gereinigt. Ein Abstreifer, der im oberen Bereich der Waschtrommel montiert ist, sorgt dafür, dass gröbere Partikel von der Außenseite der Trommel entfernt werden. Gleichzeitig dient der Abstreifer zur Abdichtung der Trommel. Zur Erreichung der beschriebenen Abscheideleistungen ist bei diesem Reinigungssystem keine Umwälzpumpe erforderlich, da sich die Trommel durch die Dreh­bewegung selbst befeuchtet. 

Die große spezifische Oberfläche der Füllkörper  dient der Vergrößerung der Kontaktfläche zwischen Stallabluft und Waschwasser zur wirksamen Abscheidung von Ammoniak und Staub. Durch den Aufbau des Abluftkamins (90°-Bogen nach oben) können stickstoffhaltige Aerosole zurückgehalten und entstehende Wasserverluste somit reduziert werden.

Der optimale pH-Wert liegt bestimmungsgemäß bei ≤ 3. Dessen Einhaltung muss als Halbstundenmittelwert im elektronischen Betriebstagebuch (EBTB) abgespeichert werden. Bei Überschreitung des maximal erlaubten pH-Wertes wird über eine Säuredosiertechnik Säure in das Prozesswasser hinzugegeben, wodurch der pH-Wert wieder absinkt. 

Durch den vorgegebenen Aufbau der Lavamatic zwischen Zuluft- und Abluftmodul sollen Wassertröpfchen (Aerosole) im System zurückgehalten werden. Ein Tropfenabscheider ist nicht vorgesehen.

Von vier Lüftern wurden zunächst Lüfter Nr. 1 und 3 (Gruppe A) bis 100% hochgefahren, anschließend wurden Lüfter Nr. 2 und 4 (Gruppe B) bis zum Maximum hochgefahren. Beide Gruppen wurden über die Drehzahl geregelt. Die Auslegung der Abluftreinigungsanlage darf eine maximale Filtervolumenbelastung von 8.700 m³/(m³· h) nicht überschreiten.

Zur Vermeidung übermäßiger Salzanreicherungen, die zu Salzausfällungen und damit zu Fehlfunktionen führen würden, muss das Wasser in regelmäßigen Abständen abgeschlämmt werden. Die Abschlämmung erfolgt automatisiert in Abhängigkeit des Salzgehaltes des Waschwassers, d.h. in Abhängigkeit der elektrischen Leitfähigkeit. Das abgeschlämmte Waschwasser wird durch Frischwasser ersetzt. Die Leitfähigkeit des Waschwassers ist auf 230 mS/cm begrenzt.

Um ein unerlaubtes Ansteigen des pH-Wertes im Waschwasser 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. Für einen ordnungsgemäßen Betrieb muss deshalb Säure in ausreichender Menge vorgehalten werden. 

Für einen stabilen Anlagenbetrieb müssen neben der Filtervolumenbelastung und pH- bzw. Leitwert auch noch die Prozessparameter des Trommelbetriebs eingehalten werden. Die Rotationsgeschwindigkeit darf hierbei 3 Umdrehungen pro Minuten nicht unterschreiten und der Wasserstand im Vorlage­becken muss auf mindestens 30 cm gehalten werden, wobei die Eintauchtiefe der Trommel 20 cm betragen muss.

Die Trommel muss laut Herstellerangaben mindestens alle 12 Wochen einer Grundreinigung unterzogen werden. Im Einzelfall und bei hohen Feder- oder Staubbelastung kann auch eine Reinigung früher notwendig werden. In diesem Fall wird der Betreiber informiert, dass der Gegendruck über die Trommel den Grenzwert von 250 Pa erreicht hat und eine Reinigung erforderlich ist. Die Trockenentstaubung wird voll automatisch gereinigt entweder alle 120 Minuten oder (bei hoher Belastung) bereits vorher, falls ein Druckverlust von 50 Pa über die Trockenentstaubung überschritten wird.

In Bild 2 ist das Verfahren schematisch dargestellt. Wichtige verfahrenstechnische Parameter sind Tabelle 2 zu entnehmen.

Gewährleistung

Der Hersteller gibt eine Gerantie von 2 Jahren, welche den ordnungsgemäßen Betrieb der Anlage voraussetzt und nicht für Verschleißteile gilt. Voraussetzung ist eine Leitmontage durch den Hersteller sowie eine Wartung gemäß Wartungsplan in der Betriebsanleitung. 
 

Tabelle 2: Verfahrenstechnische Parameter der Abluftreinigungsanlage der Firma Munters Reventa

k.B. = keine Bewertung

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

¹    Die Abschlämmung wurde aus dem gemessenen Stickstoffeintrag und dem Säureverbrauch errechnet.
²    ARA ist hier die Abkürzung für Abluftreinigungsanlage. Der Filterdruckverlust kann in Abhängigkeit vom Staubeintrag deutlich schwanken. Der Druckverlust der ARA entspricht dem Druckverlust der Trommel plus Druckverlust der Vorentstaubung.

Die Messungen wurden an einer Referenzanlage in Nordrhein-Westfahlen durchgeführt. 

Aufgrund der Tatsache, dass die Staubabscheidung an diesem Reinigungssystem überwiegend vom Luftvolumenstrom abhängt, wurden einzelne Staubmessungen unter simulierten Winterbedingungen aus Zeitgründen vor oder innerhalb der Sommermessung durchgeführt, wobei der Luftvolumenstrom für den Zeitraum der Staubmessung an die Vorgaben angepasst wurde.

Die erste, durchgeführte Sommermessung konnte wegen einiger baulicher Optimierungen zum Großteil nicht anerkannt werden. In einer Entscheidung des DLG-Technical Committee wurde der Messzeitraum in einer nachgeholten Sommermessung auf sechs Wochen festgelegt. 

Eine explizite Überprüfung der vom Hersteller optional angebotenen Geruchsstufe wurde auf Wunsch des Herstellers nicht durchgeführt.

Als Referenzanlage diente ein Legehennenstall mit insgesamt etwa 55.000 Tieren auf zwei getrennten Ebenen. Die Lüftungsanlage des Stalles ist auf einen Gesamtvolumenstrom von 535.300 m³/h ausgelegt, wozu 20 Abluftventilatoren giebelseitig in der Stalldecke installiert waren. Durch Verwendung von Gitterroste im Fußboden der oberen Ebene konnten beide Ebenen gleichzeitig entlüftet werden. Von dieser Gesamtluftrate wurden 110.000 m³/h über die Lavamatic gefördert, während die Gesamtlüftung entsprechend reduziert wurde.

Eine Umfrage bei Besitzern typengleicher Abluftreinigungsanlagen konnte während des Prüfungszeitraums nicht durchgeführt werden, da die geprüfte Anlage in der vorliegenden Form noch nicht im Praxiseinsatz war.  Die Abluftreinigungsanlage ist für den Druckbetrieb zugelassen.

Die Messungen fanden von Oktober 2023 bis Juni 2024 statt, Anfang Oktober 2024 wurde eine einzelne Staubmessung nachgeholt. 
Zur Beurteilung der Abluftreinigungsanlage wurden folgende Parameter herangezogen:

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.

Da der Staubeintrag an allen vier Zuluftkaminen (Rohgas) der Lavamatic nicht gleichmäßig war und zu deutlich schwankenden Abscheideleistungen von Gesamtstaub- und Feinstaub führte, wurde nach Absprache mit dem Technical Committee ein Messverfahren eingesetzt, was sich stark an oben genannter Vorgehensweise orientiert, wobei aber alle vier Zuluftkamine nahezu zeitgleich beprobt und zusammen mit den korrespondierenden Messungen im Reingas ausgewertet werden konnten.

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. Im gesamten Messzeitraum wurde eine Interfero­meterspülung eingesetzt.

Die dargestellten Ergebnisse beziehen sich auf gemessene Werte. Sofern im Reingas einer Abluftreinigungsanlage weniger als 0,8 ppm gemessen wird, wird dieser Wert auf 0,8 ppm angehoben. Dies hat seine Begründung in der Messunsicherheit des eingesetzten Messgerätes. Unterhalb dieses Wertes ist eine sichere Messung nicht quantifizierbar. Ohne permanente Interferometerspülung liegt die untere Messbereichsgrenze bei 1,0 ppm.

Zum Nachweis der Einhaltung der Tierschutz-Nutztierhaltungsverordnung TierSchNutztV (max. 20 ppm Ammoniak 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. 

Aerosol-Austrag

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. 
 

N-Bilanz, 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 Winter bei 21 Tagen und im Sommer ebenfalls bei insgesamt 21 Tagen. Aufgrund eines Stromausfalls musste der ursprünglich geplante Bilanzzeitraum im Sommer unterbrochen und später fortgesetzt werden. Somit wurden zwei Bilanzen unter Sommerbedingungen erstellt.

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.

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 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 (Messventilatoren des Herstellers 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 und Betriebsdauer des Trommelbetriebes (Umwälzung, Abschlämmung) [h]
• Gesamtfrischwasserverbrauch der Anlage [m³], kumulativ
• Abschlämmmenge [m³], kumulativ
• Roh- und Reingastemperatur [°C]
• pH-Wert [–] und elektrische Leitfähigkeit [mS/cm], jeweils als Halbstundenmittelwerte
• Stromverbrauch der Abluftreinigungsanlage [kWh], kumulativ

Des Weiteren sind Wartungs- und Reparaturzeiten sowie Kalibrierungen der pH-Wertsonde zu erfassen. Nachweise über den Verbrauch von chemischen Betriebsstoffen (Säure, 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.

Geprüft wurde an einer Referenzanlage mit einer installierten Reinigungsleistung von 110.000 m³/h pro Abluftreinigungsanlage (4 Trommel-Module). Lavamatic-Anlagen, die mit weniger Modulen betrieben werden, jedoch ansonsten baugleich sind, können ebenfalls als zertifiziert betrachtet werden. 

Aufgrund der vorliegenden Erfahrungen aus vorangegangenen Messungen an der Lavamatic hat sich das Technical Committee (TC) für eine verkürzte Messdauer im Sommer ausgesprochen. Insgesamt wurde Ammoniak kontinuierlich über sechs Wochen am Stück gemessen. Da direkt im Anschluss an diese Messung alle Tiere ausgestallt wurden und ein Verbleib der Lavamatic am Prüfstandort nicht geplant war, wurden alle notwendigen Staubmessungen innerhalb dieser Zeit durchgeführt. Eine zeitliche Ausdehnung des Messprogramms hätte den Mess­auf­wand deutlich erhöht und wurde zudem als unverhältnismäßig betrachtet. Dies betrifft auch nachgeholte Staubmessungen (Gesamt/Feinstaub PM₁₀) unter Winterbedingungen, die aufgrund fehlender technischer Optimierungsarbeiten in der vorangegangenen Wintermessung nicht zu zufriedenstellenden Ergebnissen geführt haben. Die Staub­abscheidung hängt bei diesem Anlagentyp über­wiegend vom Volumenstrom ab. Andere Einflüsse (z.B. Feuchte/Temperatur) spielen für die Staubabscheidung eine untergeordnete Rolle. Aus diesem Grund konnten alle Staubmessungen innerhalb der Sommermessung  durchgeführt werden. Zu diesem Zwecke wurde der Volumenstrom während der Staubmessungen kurzzeitig auf winterliche Luftraten (ca. 30 %) reduziert. Um auch alle erforderlichen Staubmessungen bei hohen Volumenströmen (Sommerbedingungen) durchführen zu können, mussten zwei separate Messtage kurz vor Beginn der eigentlichen Sommermessung vorverlegt werden. Alle Randparameter und alle tierspezifischen Daten wurden aber zu jedem Messtermin erhoben, so dass diese Messplanung im Ausnahmefall zulässig ist.

Staub

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 drei Gesamtstaub- und drei Feinstaubmessungen (PM₁₀ und PM_2,5) durchgeführt. Im Sommer fanden vier Gesamtstaubmessungen und drei Feinstaubmessungen statt. 

Bei Gesamtstaub wurde ein Mindestabscheidegrad von 74,3 % (Winter) und 80,3 % (Sommer) gemessen. Es wurden zudem mindestens 72,5 % im Winter und 72,8 % 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. 
 

Tabelle 3: Messergebnisse zur Emissionsminderung (Gesamt- und Feinstaub) an der Abluftreinigungsanlage 
der Anlage der Firma Munters Reventa

¹    Die Daten wurden zum Zeitpunkt der Staubmessung erhoben. 
²    Die gemessenen Werte waren unplausibel oder konnten aus technischen Gründen nicht erhoben werden. 
³    Der Gesamtdruckverlust ergibt sich aus dem Druckverlust der ARA (Abluftreinigungsanlage) plus dem Druckverlust aus dem Stall 
und ggfs. weiteren Luftwiderständen (z.B. Kamin). Der Druckverlust schwankt in Abhängigkeit der Beladung von Trommel und Vorentstaubung.
⁴    Die dargestellten Werte sind teilweise auf eine Nachkommastelle gerundet. Die Abscheidewerte wurden jedoch mit den ungerundeten Werten berechnet. 

Aerosol-Austrag

Die Ergebnisse der Aerosolmessungen sind in Tabelle 4 zusammengefasst. Es wurden im Winter drei Messungen und im Sommer ebenfalls drei Messungen durchgeführt. Es wurde jeweils hinter dem Trommelwäscher gemessen.

Im Winter lagen die Messwerte für den Aerosolaustrag bei unter 0,1 mg NH4-N/m³ und im Sommer bei höchstens 0,11 mg NH4-N/m³ und somit deutlich unterhalb des Grenzwertes aus dem DLG-Prüfrahmen von 0,5 mg N/m³. Somit ist ein guter Rückhalt der Aerosole sichergestellt. 
 

Tabelle 4: Ergebnisse des Aerosolaustrages an der Abluftreinigungsanlage Lavamatic

¹    Die Analysen lagen unterhalb der Nachweisgrenze.

Stickstoffbilanz/N-Entfrachtung

Die Ergebnisse der Stickstoffbilanz und der N-Entfrachtung sind in Tabelle 5 angegeben. 

In der Wintermessung ergab sich eine Wiederfindungsrate des Stickstoffs von 101,2 %, im Sommer wurden 101,0 % bzw. 101,7 % % wiedergefunden. Im Rahmen der Messgenauigkeit liegt die Bilanz in einem sehr guten Bereich. 

Im Waschwasser der Wintermessung wurden 83,2 % an Stickstoff wiedergefunden, die Sommermessung ergab einen Wert der N-Entfrachtung von 84,8 % bzw. 83,5 %, was insgesamt einen stabilen und funktionssicheren Betrieb widerspiegelt. Aufgrund von ungeplanten Umbaumaßnahmen an der Abluftreinigungsanlage im Sommer wurde die ursprünglich geplante N-Bilanzierung in zwei Bilanzzeiträume aufgeteilt.
 

Tabelle 5: Messergebnisse (N-Bilanzierung und Waschwasserzusammensetzung)  der Abluftreinigungsanlage der Firma Munters Reventa

¹    Die Daten wurden dem Elektronischen Betriebstagebuch entnommen.
²    Die N-Entfrachtung wurde ohne Berücksichtigung des Aerosolaustrages und ohne Berücksichtigung weiterer stickstoffhaltiger 
Gaskomponenten berechnet.

Verbrauchswerte, Umgebungsbedingungen  und Anlagenbelastung

Zur Darstellung aller Verbrauchszahlen wurden die Tagesmittelwerte aufgenommen und im Prüfbericht angegeben. Da an der Referenzanlage nur ein Teilstrom behandelt wurde, ist eine Darstellung tierplatzbezogener Angaben nicht direkt möglich. Aus diesem Grund wurde der Verbrauch pro 1.000 m³ gereinigter Abluft dargestellt. Um darüber hinaus noch besser mit anderen Anlagen vergleichbar zu sein, wurden die Verbrauchszahlen einer Tierplatzzahl zugeordnet. Hier wurden die maximale Luftraten von 110.000 m³/h und der Luftbedarf von 4,9 m³/(TP · h) zu Grunde gelegt. Die so berechneten Verbrauchsangaben konnten einer Plausibilitäts­prüfung standhalten.

Die im Prüfbericht (Tabelle 1) angegebenen Verbrauchswerte pro Messzeitraum (Winter/Sommer) sind auf Jahresverbrauchswerte (Betrieb an 365 Tagen im Jahr) normiert. 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 Abluftreinigungsanlage Lavamatic ist in der Zertifizierung für eine Trommeldrehzahl von 3 rpm ausgelegt. Die Wintermessung fand zwar bei 2 rpm statt, jedoch hat sich dies als nicht ausreichend herausgestellt. Nichtsdestotrotz können die Werte der Wintermessung mit Einschränkungen zur Bewertung herangezogen werden.

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 230 mS/cm. Bei der Sommermessung erfolgte aufgrund einer zu geringen Leitfähigkeit keine automatische Abschlämmung. Daher wurde der Jahresdurchschnittswert von 0,0014 m³/(TP · a) aus dem Säureverbrauch errechnet.
Der Gesamtverbrauch an Frischwasser lag bei 1,9 m³/d, das entspricht 0,03 m³/(TP · a) im Jahres­mittel. Das Frischwasser wurde jeweils direkt im Wasser­vorlagebecken zugegeben.

Verbrauch an elektrischer Energie

Energieintensive Umwälzpumpen fallen bei diesem Verfahren weg, da im vorliegenden Fall die Reinigung der Abluft und die Befeuchtung der Füllkörper durch Eintauchen in die Waschflüssigkeit erfolgt. Die Zirkulationspumpe (Bild 2) sowie die Trommelrotation verursachen einen vergleichsweise geringen Energieverbrauch. Somit liegt der Stromverbrauch der Abluftreinigungsanlage deutlich niedriger als bei Anlagen mit senkrechten oder waagerechten Filterwänden. Es wurden durch die Abluftreinigung 17,8 kWh pro Tag bzw. 0,28 kWh/(TP · a) verbraucht.

Im Stallbereich sind die Ventilatoren die größten Verbraucher. Im Referenzbetrieb wurden an der Abluftreinigungsanlage vier druckstabile Abluftventilatoren eingesetzt. Die Ventilatoren wurden mit 0-10 V angesteuert, um die Drehzahl an den zu fördernden Abluftvolumenstrom anzupassen.

Die maximal ermittelten Druckverluste an der Lavamatic lagen bei 280 Pa für die Waschtrommel, einschließlich der Abluftführung und der Vorentstaubung. Einschließlich des Druckverlustes über die Stallanlage wurde ein Gesamtdruckverlust von etwa 300 Pa gemessen. Die Stallventilation war an der Referenzanlage deutlich überdimensioniert. Über Deckenlüfter an der Giebelseite gelangten etwa 425.300 m³/h der Stallabluft ungereinigt ins Freie (bei maximaler Sommerluftrate). Die Lüfter der Lavamatic bringen insgesamt 110.000 m³/h, was einen Gesamtvolumenstrom im Stall von 535.300 m³/h ausmacht. Am Referenzstall wurde die zusätzliche Luftleistung der Lavamatic an den Deckenlüftern entsprechend reduziert.

Bei einer optimalen Lüftungsauslegung müssen die Ventilatoren für mindestens 300 Pa ausgelegt sein, wenn die erforderliche Luftmenge gefördert werden soll. 
Im Jahresmittel wurden insgesamt 154,4 kWh/d für die Ventilation verbraucht. Hierbei ist zu beachten, dass im Sommer deutlich mehr Energie verbraucht wurde. Bezogen auf TP und Jahr wäre dies ein Verbrauch an elektrischer Energie von 2,32 kWh.

Der Verbrauch an elektrischer Energie entspricht im Großen und Ganzen üblichen Werten an vergleichbaren Anlagen. Der Stromverbrauch der Ventilation ist durch den Druckverlust etwas höher, der Stromverbrauch der Abluftreinigung hingegen etwas niedriger. An der Referenzanlage war die Lüftung so geschaltet, dass die Lüfter der Lavamatic vor allen anderen Stalllüftern angeschaltet wurden. Es kann somit davon ausgegangen werden, dass Legehennen-Anlagen im Praxis-Einsatz mit einer Reinigung von 100 % der Stallabluft einen niedrigeren Energieverbrauch der Lüfter aufweisen.

Sonstige Verbrauchswerte

Eine sichere Anlagenfunktion mit den dargestellten Wirkungsgraden ist nur mit einer ordnungsgemäß betriebenen pH-Wert-Regelung bei 3,0 sowie einer Abschlämmung bei maximal 230 mS/cm möglich. Daher muss an der Anlage eine automatische Säuredosierung sowie eine Leitfähigkeitserfassung 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 18,3 kg/d gemessen. Bezogen auf Tierplatz und Jahr wurden 0,30 kg an Säure verbraucht.
Der Hersteller bietet standardmäßig die Zugabe eines Antischaummittels in Form einer Dosiereinrichtung an. Während der DLG-Prüfung wurde kein Verbrauch an Antischaummitteln festgestellt. 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 die geprüfte Anlage in dieser Form noch einzigartig war.

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 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 Trommelbetriebes und der gelegentlichen Reinigung des Siebkorbs 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 Händler. Firma Munters Reventa schult alle gelisteten Händler.

Die Reinigung der Abluftreinigungsanlage (Grund­reinigung) sowie der Vorentstaubung erfolgt sowohl zeitgesteuert als auch automatisiert. Die Zeitpara­meter sind Erfahrungswerte des Herstellers und können daher im Einzelfall die Realität nicht immer optimal abbilden. Aufgrund hoher Belastungen mit Staub und/oder Federn kann daher eine frühere Reinigung notwendig sein. Bei einem Druckverlust von mehr als 250 Pa wird der Betreiber aufgefordert eine Grundreinigung durchzuführen. Bei einem maximalen Druckverlust von 50 Pa über mehrere Minuten an der Vorentstaubung findet eine automatisch Reinigung der Vorentstaubung statt. Trotz dieser Automatisierung ist eine regelmäßige Kontrolle der Trommel und der Vorentstaubung durch den Betreiber vorgeschrieben.

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 6.
 

Tabelle 6: Erfüllung der Anforderungen an das elektronische Betriebstagebuch der Anlage Lavamatic 

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. 

Umweltsicherheit

Die wesentliche Ammoniakabscheidung erfolgt  rein chemisch unter Bildung von Ammoniumsulfat. Ammoniumsulfat ist ein wassergefährdender Stoff und wird der Wassergefährdungsklasse WGK 1 (schwach wassergefährdend) zugeordnet.

Der Lagerraum richtet sich nach der aktuellen Düngeverordnung, die den Lagerzeitraum von Flüssigmist vorschreibt. Die Zulaufleitung in den Abschlämmbehälter und der Lagerbehälter selbst müssen für das Abschlämmwasser geeignet sein. Hier ist länderspezifisch die Verwaltungsvorschrift für wassergefährdende Stoffe (Ammoniumsulfat) einzuhalten. Unmittelbar vor Ausbringung auf landwirtschaftliche Flächen kann das abgeschlämmte Wasser außerhalb des Stalles mit Flüssigmist vermischt werden. Eine pflanzenbedarfsgerechte, landwirtschaftliche Verwertung unter Berücksichtigung des Stickstoff- und Schwefelgehaltes ist aus fachlicher Sicht sinnvoll.

Für den sicheren Anlagenbetrieb wird Säure benötigt. Der Umgang ist durch eine Betriebsanweisung seitens des Herstellers zu erklären und gemäß den EG-Sicherheitsdatenblättern für 96 %ige Schwefelsäure durchzuführen und liegt im Verantwortungsbereich des Anlagenbetreibers. Alle dazugehörigen Sicherheitseinrichtungen (Augendusche, Ganzkörperdusche, Schutzkleidung) sind vorzuhalten. Eine Säurevorlage in Form eines IBC-Containers ist empfehlenswert.
Die Demontage und Entsorgung sonstiger Anlagenteile kann laut Hersteller durch anerkannte Verwertungsbetriebe erfolgen.

Sicherheitsaspekte

Die Feuersicherheit ist über ein entsprechendes Brandschutzkonzept nachzuweisen, welches vom Betreiber in Verbindung mit dem Hersteller zu er­stellen und dem Bauantrag beizufügen ist. Die Maschinen- und Anlagensicherheit des be­schriebenen Abluftwäschers wurde bei der Erstprüfung im Jahr 2024 durch die Klaus Ahlendorf GmbH begutachtet. Gegen die Verwendung der Anlage bestehen aus arbeitssicherheitstechnischer Sicht keine Bedenken.