Emissionsminderung mit Abluftreinigung

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1 Emissionsminderung mit Abluftreinigung 1. Ziele und Rahmenbedingungen 2. Verfahrensüberblick, Einsatzbereiche und Stand der Entwicklung 3. Prüfung von Abluftreinigungsverfahren 4. Ordnungsgemäßer Betrieb 5. Kosten 6. Überprüfung der Anlagenfunktion 7. Zusammenfassung Dr. Jochen Hahne, Thünen-Institut für Agrartechnologie, Bundesallee 47, Braunschweig, Tel: ,

2 Ziele der Abluftreinigung Emissionsminderung (wirksam und überprüfbar) Stickstoff und Ammoniak Gerüche Stäube und Bioaerosole Vorsorge und Schutz gegen schädliche Umwelteinwirkungen Erhaltung der Entwicklungsmöglichkeiten für Tierhaltung und Wohnbevölkerung Verbesserung der Akzeptanz der Tierhaltung bei Anliegern (auch im Rahmen von Genehmigungsverfahren) Beitrag zum Klimaschutz (CO 2 -Einsparung durch Stickstoffrückgewinnung)

3 Stofftransport Stofftransport und Abbau steigen mit: Austauschfläche Konzentrationsdifferenz Turbulenz Wasserlöslichkeit Verweilzeit Abbaubarkeit Temperatur

4 Wasserlöslichkeit Quelle: Sicherheitsdatenblätter u.a. Komponente Wasserlöslichkeit [g/l] Relativ zu NH 3 [%] Methan 0,025 0,005 Kohlenmonoxid 0,029 0,006 Kohlendioxid 1,69 0,3 Ammoniak Stickstoffmonoxid 0,06 0,01 Lachgas 1,2 0,23 Sauerstoff 0,04 0,008 Schwefelwasserstoff 3,97 0,8 Methylmercaptan 24,0 4,6 Ethylmercaptan 6,8 1,3 Dimethylsulfid 2,0 0,4 Para-Cresol 20 3,9 3-Methyl-Indol unlöslich -

5 Rahmenbedingungen: Luftvolumenströme bei zwangsbelüfteten Ställen Tierart Spez. Auslegungs- Luftrate [m³/(tp h] Tierbestand (Beispiel) Max. Gesamtvolumenstrom [m³/h] Mastschwein Ferkel Legehenne 6,7 8, Masthähnchen 7,5 7, Mastkalb

6 Leerraumverweilzeit [s] Filterflächenbelastung und Verweilzeit 100 Biofilter Biologisch arbeitender Abluftwäscher Chemowäscher 10 1 Schichtdicke = 1,00 m Schichtdicke = 0,60 m Schichtdicke = 0,45 m Schichtdicke = 0,30 m Schichtdicke = 0,15 m Filterflächenbelastung [m³/(m² h)]

7 Rahmenbedingungen: Theoretische Filterfläche, Beispiele Tierart Tierbestand (Luftrate je Tier) Filterfläche Biofilter [m²] Filterfläche Rieselbett [m²] Filterfläche Mehrstufige Anlage [m²] Mast- Schwein Ferkel Lege- Henne Mast- Hähnchen Mast- Kalb (91 m³/tier) (26 m³/tier) (7,5 m³/tier) (7,7 m³/tier) 200 (240 m³/tier)

8 Volumenstromschwankungen Beispiel Jahresgang Legehennenstall

9 Volumenstromschwankungen Beispiel Tagesgänge, Legehennenstall

10 NH3-Abscheidegrad [%] NH3-Abscheidung bei unterschiedlichen Filterflächenbelastungen Abluftwäscher Verweilzeit = 0,41 s Verweilzeit = 0,41 s Verweilzeit = 0,41 s Schichtdicke = 1,0 m Schichtdicke = 0,60 m Schichtdicke = 0,45 m Schichtdicke = 0,30 m Schichtdicke = 0,15 m Berieselungsdichte = 2 x 4 m³/(m² h) ph, Waschwasser = Filterflächenbelastung [m³/(m² h)]

11 Geruchsabscheidegrad [%] Geruchsabbau bei Rieselbettfiltern Filterflächenbelastung: m³/(m² h) Filtervolumenbelastung: m³/(m³ h) Ordnungsgemäßer Betrieb Geruchsstoffkonzentration Rohgas [GE/m³]

12 Zwischenfazit Für die Abluftreinigung müssen die Abluftinhaltsstoffe von der Gasphase in die Flüssigphase übertragen und bei biologisch arbeitenden Systemen mikrobiologisch abgebaut werden. Viele Abluftinhaltsstoffe sind nur begrenzt wasserlöslich. Bei zwangsbelüfteten Ställen fallen große Abluftvolumenströme an. Diese unterliegen erheblichen tages- und jahreszeitlichen Schwankungen (Volumenstrom und Konzentration). Bei Reinigung des Gesamtvolumenstromes müssen zur Sicherstellung einer ausreichenden Verweilzeit große Filterflächen bereitgestellt werden. Bei Auslegung auf maximal möglichen Volumenstrom Daher auch Teilstrombehandlung prüfen

13 Emissionsminderung mit Abluftreinigung 1. Ziele und Rahmenbedingungen 2. Verfahrensüberblick, Einsatzbereiche und Stand der Entwicklung 3. Prüfung von Abluftreinigungsverfahren 4. Ordnungsgemäßer Betrieb 5. Kosten 6. Überprüfung der Anlagenfunktion 7. Zusammenfassung Dr. Jochen Hahne, Thünen-Institut für Agrartechnologie, Bundesallee 47, Braunschweig, Tel: ,

14 DLG-anerkannte Verfahren zur Abluftreinigung in der Nutztierhaltung Biofilter ohne und mit N-Abscheidung Abluftwäscher, ein- und mehrstufig Kombinationsverfahren mit Abluftwäsche und Biofilter

15 Biofilter ohne N-Abscheidung DLG-Prüfbericht : Rohgas 2: Ventilator 3: Druckkammer 4: Spaltenboden 5: Holzschwaten 6: Kunststoffrecyclat mit Umlauflippe 7: Holzhackschnitzel 8: Berieselung mit Frischwasser 9: Netz zum Filtermaterialwechsel 10: Reingas

16 Biofilter ohne N-Abscheidung DLG-Prüfbericht 5699 Parameter Daten und Anmerkungen Beschreibung Anwendung 1-stufiger Biofilter mit automatischer Befeuchtungssteuerung, ca. 0,3 m Hackschnitzelschicht Einstreulose Schweinehaltung Max. Filterflächenbelastung Geruchsminderung Gesamtstaubminderung 440 m³/(m² h) Rohgas: GE/m³, Reingas: GE/m³, bis 601 GE/m³ im Reingas nach Materialwechsel, im Regelbetrieb < 300 GE/m³, kein Rohgas-Geruch im Reingas Rohgas: 0,5 2,2 mg/m³, Reingas: n.n. 0,1 mg/m³ Im Regelbetrieb > 80 % Ammoniakabscheidung Keine Anerkennung! Sonstiges Wechsel der Hackschnitzelschicht alle 12 Monate

17 Biofilter mit N-Abscheidung DLG-Prüfbericht Ventilator 2 Druckkammer 3 Spaltenboden mit Randabdeckung 4 Holzroste 5 Recyclat mit Randabdeckung 6 Netz für mechanischen Filtermaterialwechsel 7 Hackschnitzel 8 Befeuchtungssystem 9 Freibord 10 Revisionsklappe 11 Wasserfilter, mehrteilig Rohgas 12 Beregnungspumpe 13 Abschlämmung 14 Wasservorlage Reingas Frischwasser Schwefelsäure 13

18 Biofilter mit N-Abscheidung DLG-Prüfbericht 6380 Parameter Daten und Anmerkungen Beschreibung Anwendung Filterflächenbelastung Filtervolumenbelastung Geruchsminderung Gesamtstaubminderung Ammoniakabscheidung N-Entfrachtung Sonstiges 1-stufiger Biofilter mit automatischer Befeuchtungssteuerung und Abschlämmung, ca. 0,3 m Hackschnitzelschicht Einstreulose Schweinehaltung 440 m³/(m² h) m³/(m³ h) Rohgas: GE/m³, Reingas: GE/m³, im Regelbetrieb < 300 GE/m³, kein Rohgasgeruch im Reingas Rohgas: 0,5 2,2 mg/m³, Reingas: n.n. 0,1 mg/m³ Im Regelbetrieb > 80 % Ammoniak: % N-Entfrachtung: % Wechsel der Hackschnitzelschicht alle 6 Monate, Abschlämmung nach Leitfähigkeit (max. 25 ms/cm)

19 Biofilter mit N-Abscheidung DLG-Prüfbericht 6380 Winterbetrieb mit 312 Mastschweinen NH 3 -Abscheidung: 97 % Wiederfindungsrate: 88 % N-Entfrachtung: 77 % Sommerbetrieb mit 312 Mastschweinen NH 3 -Abscheidung: 93 % Wiederfindungsrate: 86 % N-Entfrachtung: 79 %

20 Einstufige Rieselbettfilter mit N- Abscheidung DLG-Prüfberichte 5879,6178 und : Rohgas 02: Umlenkung 03: Sumpftasse 04: Füllkörper 05: Berieselungssystem 06: Tropfenabscheider 07: Reingasaustritt 08: Ventilatoren 09: Umwälzung 10: Frischwassereinspeisung 11: Schwefelsäuredosierung 12: Natronlaugedosierung 13: Abschlämmung

21 Einstufige Rieselbettfilter mit N-Abscheidung DLG-Prüfberichte 5879, 6178 und 6284 Parameter Daten und Anmerkungen Beschreibung Anwendung Filterflächenbelastung Filtervolumenbelastung Geruchsminderung Gesamtstaubminderung Ammoniakabscheidung N-Entfrachtung Sonstiges 1-stufiger, biologisch arbeitender Rieselbettfilter mit ph- Regelung und automatischer Abschlämmung Einstreulose Schweinehaltung m³/(m² h) m³/(m³ h) Rohgas: GE/m³, Reingas: GE/m³, Im Regelbetrieb < 300 GE/m³, kein Rohgas-Geruch im Reingas Rohgas: 1,03 2,79 mg/m³, Reingas: 0,06 0,51 mg/m³ % Bei maximal 25 ppm im Rohgas: % % ph-regelung: 6,5 7, automatische Abschlämmung bei 20 ms/cm

22 3-stufige Kombinationsverfahren: 2- stufige Chemowäsche und Biofiltration DLG-Prüfbericht 6224

23 Kombinationsverfahren: 3-stufig DLG-Prüfbericht 5880 Parameter Daten und Anmerkungen Beschreibung 3-stufiger, chemisch-biologischer Abluftwäscher Anwendung Filterflächenbelastung Filtervolumenbelastung Geruchsminderung Gesamtstaubminderung Ammoniakabscheidung N-Entfrachtung Sonstiges Einstreulose Schweinehaltung Chemostufe: m³/(m² h), Biostufe: m³/(m² h) Chemostufe: m³/(m³ h), Biostufe: m³/(m³ h) Rohgas: GE/m³, Reingas: GE/m³, Im Regelbetrieb < 300 GE/m³, kein Rohgas-Geruch im Reingas Rohgas: 0,93 2,58 mg/m³, Reingas: 0,07 0,45 mg/m³ % Bei maximal 25 ppm im Rohgas: % 56,5 % * ph-steuerung < 4, Abschlämmung bei 130 ms/cm

24 Anforderungen: DLG-Signum Test Reinigungsleistungen Parameter Anforderung Bemerkungen Ammoniak N-Entfrachtung Gesamtstaub PM 2,5 und PM 10 Geruch* (Reingas) 70 % 70 % 70 % 70 % 300 GE/m³, kein Rohgasgeruch Alle HSTMW > 70 % Winter + Sommer Jeder WG-Wert Jeder WG-Wert Jeder WG-Wert Jeder WG-Wert Bioaerosole (Option) Gesamtkeime Mesophile Pilze Leitkeim (variabel) 70 % 70 % 70 % Jeder WG-Wert Jeder WG-Wert Jeder WG-Wert *gilt für Schweine- und Legehennenhaltung, Masthähnchenhaltung abweichend

25 DLG-geprüfte Abluftreinigungsanlagen Stand: November 2017 Tierart Anzahl Anlagen 1-stufig Biofilter 1-stufig Rieselbett 1-stufig Chemowäscher Kombi- Verfahren Schweine Mastkälber Masthähnchen Legehennen Summe

26 Grundsätzliche Eignung DLGgeprüfter Abluftreinigungsanlagen Stand: November 2017 Zwangslüftung, Oberflurentlüftung Parameter 1-stufig Biofilter 1-stufig Biofilter mit N-Abscheidung 1-stufig Rieselbett 1-stufig Chemowäscher Kombi- Verfahren Geruch Ja Ja Nein Ja Ja Staub Ja Ja Ja Ja Ja Ammoniak Nein Ja Ja Ja Ja N- Entfrachtung Nein Ja Ja ja Ja

27 DLG-geprüfte Abluftreinigungsanlagen Stand: November 2017 Tierart Parameter Geeignete und geprüfte Techniken Schweine Mastkälber Masthähnchen Legehennen NH3 Geruch Staub NH3 Geruch Staub NH3 Geruch Staub NH3 Geruch Staub Biofilter mit N-Abscheidung, Chemowäscher, Rieselbettfilter, Kombi-Anlagen Biofilter, Rieselbettfilter, Kombi-Anlagen Alle Verfahren - Kombi-Anlage - Chemowäscher - Chemowäscher Chemowäscher, Rieselbettfilter Rieselbettfilter Chemowäscher, Rieselbettfilter

28 Masthähnchenhaltung: Stand 2017 Wesentliche Kenndaten, DLG-Standard Parameter Filterflächenbelastung [m³/(m² h)] ph-regelung - Säure - Lauge Filtermaterialwechsel Abschlämmung [Liter /(TP Masthähnchen a)] [Liter / (TP Legehenne a)] Abscheidung Geruch Abscheidung Stickstoff Abscheidung Staub Chemo-Wäsche als zentrale Funktionseinheit < ja nein nein 1 6,4 1 3 Nein, aber ja ja

29 Aktueller Sachstand: Geruch DLG-Signum-Test: Masthähnchen Quelle: Prüfstellen Parameter Verfahren 1 Verfahren 2 Verfahren 3 Geruchsstoffkonzentration Rohgas [GE/m³] Geruchsstoffkonzentration Reingas [GE/m³] Filterflächenbelastung [m³/(m² h)] Geruchsminderungsgrad [%] Minimum Maximum Mittelwert / Standardabweichung 68 +/ / /- 21 Rohgasgeruch im Reingas ja Ja ja

30 Reduzierung des Geruchsstroms durch verschiedene Abluftreinigungsverfahren DLG-Signum-Test: Masthähnchen Quelle: Prüfstellen

31 Emissionsminderung mit Abluftreinigung 3. Prüfung von Abluftreinigungsanlagen Dr. Jochen Hahne, Thünen-Institut für Agrartechnologie, Bundesallee 47, Braunschweig, Tel: ,

32 DLG-Signum Test: Abluftreinigung Vorgehensweise: 1. Freiwillige Anmeldung durch Hersteller 2. Prüfung kompletter Unterlagen 3. Beratung 4. Vororttermin 5. Installation Messtechnik (DLG+Prüfstelle) 6. Durchführung Messprogramm 7. Erstellung des Prüfberichtes 8. Veröffentlichung

33 Anforderungen: DLG-Signum Test Antragsvoraussetzungen Voraussetzungen: Antrag und Prüfstelle Dokumentation technischer Unterlagen Funktionsbeschreibung Dimensionierungsplan Haltungs- und Lüftungssystem Beschreibung des ordnungsgemäßen Betriebes Revisions- und Wartungsplan Angaben zu Leistung und Dimensionierung maßgeblicher Anlagenbestandteile Prüfstelle nach ISO zertifiziert

34 Anforderungen: DLG-Signum Test Vorortbesichtigung Prüfung Haltungsverfahren Eignung der Anlage Repräsentativität der Anlage Festlegung Messprogramm Messpunkte

35 Anforderungen: DLG-Signum Test Messprogramm Umfang des Messprogramms Mindestens 4 Wochen ordnungsgemäßer Vorlaufbetrieb Nachweis über EBTB Bei kontinuierlichen Verfahren anschließend 8 Wochen im Sommer und 8 Wochen im Winter Bei zyklischen Verfahren anschließend 2 DG im Sommer, 2 im Winter N-Bilanz 1 x im Sommer und 1 x im Winter Erfassung minimaler und maximaler Betriebszustände Es können nur ganze Durchgänge bewertet werden

36 Anforderungen: DLG-Signum Test Messprogramm Messprogramm wöchentlich Messprogramm online Geruchsstoffkonzentration Gesamtstaub und PM 2,5* und PM * 10 Anzahl und Gewicht der Tiere Temperatur im Stall, Roh- und Reingas Rel. Feuchte im Stall, Roh- und Reingas Luftvolumenstrom (Kontrolle) Differenzdruck Abluftreinigungsanlage Temperatur, ph und LF im Waschwasser Medienverbräuche (Strom, Wasser, Säure, Lauge, sonstige Additive) Aerosole** Bioaerosole* (Option) Volumenstrom [m³/h] NH 3 in Roh- und Reingas sowie auf Tierhöhe NO, NO 2 und N 2 O während den Bilanzierungszeiträumen * Mindestens 2 x im Sommer, 2 x im Winter, ** 2 x im Sommer

37 Anforderungen: DLG-Signum Test Elektronisches Betriebstagebuch Datenerfassung: Elektronisches Betriebstagebuch (EBTB) Halbstunden-Mittelwerte (HSTMW) Energieverbrauch ARA, kumulativ und Tierplatz bezogen Medienverbrauch ARA (Wasser, Säure etc.), kumulativ und Tierplatz bezogen Abschlämmung (Wäscher), kumulativ und Tierplatz bezogen Volumenstrom [m³/h] Rohlufttemperatur und Feuchte Reinlufttemperatur und Feuchte Differenzdruck ARA ph und Leitfähigkeit (Wäscher) Umwälzung Waschwasser (Wäscher) bzw. Berieselung (Biofilter)

38 Anforderungen: DLG-Signum Test Reinigungsleistungen Parameter Anforderung Bemerkungen Ammoniak N-Entfrachtung Gesamtstaub PM 2,5 und PM 10 Geruch* (Reingas) 70 % 70 % 70 % 70 % 300 GE/m³, kein Rohgasgeruch Alle HSTMW > 70 % Winter + Sommer Jeder WG-Wert Jeder WG-Wert Jeder WG-Wert Jeder WG-Wert Bioaerosole (Option) Gesamtkeime Mesophile Pilze Leitkeim (variabel) 70 % 70 % 70 % Jeder WG-Wert Jeder WG-Wert Jeder WG-Wert *gilt für Schweine- und Legehennenhaltung, Masthähnchenhaltung abweichend

39 Emissionsminderung mit Abluftreinigung 1. Ziele und Rahmenbedingungen 2. Verfahrensüberblick, Einsatzbereiche und Stand der Entwicklung 3. Prüfung von Abluftreinigungsverfahren 4. Ordnungsgemäßer Betrieb 5. Kosten 6. Überprüfung der Anlagenfunktion 7. Zusammenfassung Dr. Jochen Hahne, Thünen-Institut für Agrartechnologie, Bundesallee 47, Braunschweig, Tel: ,

40 Ein ordnungsgemäßer Betrieb.. Autoren: DLG-Ausschuss für Schweineproduktion Friedrich Arends, LWK Niedersachsen Dr. Jochen Hahne, Thünen Institut Peter Seeger, stellv. Vorsitzender DLG- Ausschuss für Schweineproduktion Dr. Volker Siemers, Tommy Pfeifer, DLG-Testzentrum Technik und Betriebsmittel

41 Ein ordnungsgemäßer Betrieb.. ist nur möglich, wenn der Anlagenbetreiber eine vollständige und aussagekräftige und gedruckte Betriebsanleitung in Landessprache erhält und diese im Technikraum verfügbar ist. ist nur möglich, wenn der Anlagenbetreiber eine umfassende Einarbeitung erhält. ist nur nachvollziehbar, wenn ein handschriftliches Betriebstagebuch geführt wird. ist nur nachweisbar, wenn ein elektronisches Betriebstagebuch geführt wird. spart Betriebskosten!

42 Ordnungsgemäßer Betrieb Einstufiger Biofilter ohne N-Abscheidung Maximale Filterflächenbelastung: 440 m³/(m² h) Gleichmäßige Durchströmung der Filterschüttung (konstante Schichtdicke, keine Löcher, keine Verdichtungen, keine Randgängigkeiten) Befeuchtungssteuerung (Sommer- und Winterbetrieb), Sicherstellung ausreichenden Wassergehaltes (z.b. Hackschnitzel: %) Regelmäßige Düsenkontrolle (Funktion, Durchsatz, Trockenstellen im Filtermaterial) Materialwechsel alle 12 Monate (Hackschnitzel) Kontrolle des elektronischen Betriebstagebuches

43 Ordnungsgemäßer Betrieb Einstufiger Biofilter mit N-Abscheidung Maximale Filterflächenbelastung: 440 m³/(m² h) Gleichmäßige Durchströmung der Filterschüttung (konstante Schichtdicke, keine Löcher, keine Verdichtungen, keine Randgängigkeiten) Sicherstellung einer Überschussberegnung (Wasseraustritt in die Sumpftasse prüfen) Regelmäßige Düsenkontrolle (Funktion, Durchsatz, Trockenstellen im Filtermaterial) Materialwechsel alle 6 Monate (Hackschnitzel) Kontrolle des elektronischen Betriebstagebuches ph-wert im Sumpfwasser ( 6,5) Abschlämmung Leitfähigkeit im Sumpfwasser ( 25 ms/cm)

44 Ordnungsgemäßer Betrieb Einstufige Rieselbettfilter mit N-Abscheidung Maximale Filterflächenbelastung: m³/(m² h) Regelmäßige Düsenkontrolle (Funktion, Durchsatz, Trockenstellen im Filterpaket) Reingas riechen (Rohgasgeruch, Schwimmbadgeruch) Am Rohgaseintritt regelmäßig auf Verstopfungen prüfen (Druckverlust bei definiertem Volumenstrom) Kontrolle des elektronischen Betriebstagebuches ph-wert im Sumpfwasser (6,5-7) Säure- und Laugendosierung Abschlämmung Leitfähigkeit im Sumpfwasser ( 20 ms/cm)

45 Ordnungsgemäßer Betrieb Mehrstufige Anlagen mit stehenden Filterwänden - ein Beispiel - Maximale Filterflächenbelastung: m³/(m² h) Regelmäßige Düsenkontrolle (Funktion, Durchsatz, Trockenstellen in der Filterwand) Reingas riechen (Rohgasgeruch, Schwimmbadgeruch) Für gleichmäßige Anströmung sorgen (Ventilatoren: Steuerung und Anordnung zur 1. Waschwand) Kontrolle des elektronischen Betriebstagebuches ph-wert (< 4) Säuredosierung Abschlämmung Leitfähigkeit ( 130 ms/cm)

46 Ordnungsgemäßer Betrieb Wartung durch Hersteller oder autorisierten Fachbetrieb Die Abluftreinigungsanlage sollte 1 x im Jahr von autorisierter Seite gewartet werden Überprüfung der technischen Anlagenfunktion Überprüfung von Messsonden und der gesamten Datenerfassung mit elektronischen Betriebstagebuch Bewertung des Betriebszustandes

47 Notwendigkeit der Überwachung Die Überwachung ist notwendig, weil die Anlagen bislang nicht optimal betrieben wurden, die für die Emissionsminderung geforderten Betriebsbedingungen bislang nicht durchgehend eingehalten wurden, die ganzjährige Emissionsminderung bislang nicht dauerhaft gewährleistet wurde und die bisherige Form der Überwachung (Abnahmeund Wiederholungsmessung) aus fachlicher Sicht nicht ausreichend ist.

48 Notwendigkeit der Überwachung Im Einzelfall: Grobe Missachtung der Genehmigungsauflagen

49 Notwendigkeit der Überwachung: Beispiel: ph-wertverlauf Rieselbettfilter

50 Notwendigkeit der Überwachung: Beispiel: Keine ausreichende Abschlämmung

51 Notwendigkeit der Überwachung Beispiel: Keine energieeffiziente Lüftung

52 Emissionsminderung mit Abluftreinigung 1. Ziele und Rahmenbedingungen 2. Verfahrensüberblick, Einsatzbereiche und Stand der Entwicklung 3. Prüfung von Abluftreinigungsverfahren 4. Ordnungsgemäßer Betrieb 5. Kosten 6. Überprüfung der Anlagenfunktion 7. Zusammenfassung Dr. Jochen Hahne, Thünen-Institut für Agrartechnologie, Bundesallee 47, Braunschweig, Tel: ,

53 Kosten: Abluftreinigung Maßgebliche Kostentreiber Auslegungsluftrate Volllast- oder Teilluftreinigung (Maximalbedingungen selten) Zuluftkonditionierung (Unterflurzuluftkühlung) Zusätzlicher Druckverlust (partielles Zusetzen von Filterflächen) Energiebedarf Lüftung (Dimensionierung Zuluft und ARA, Strömungsgeschwindigkeit, Umlenkungen) Pumpen (Energieeffizienz, Transporthöhe, Berieselungsdichte)

54 Kosten: Abluftreinigung Maßgebliche Kostentreiber Stallmanagement Schadgasbelastung, insbesondere NH 3 Je höher die NH 3 -Fracht, desto mehr Säure- und Laugenbedarf zur ph-regelung erforderlich Waschwasseranfall und Verwertung Waschwassermenge Anforderungen an die Qualität der Lagerung Verwertung des Waschwassers

55 Kosten der Abluftreinigung (Schwein) Quelle: Landwirtschaftskammer Niedersachsen, KTBL-AG Abluftreinigung Szenario 1 - günstig 2 - ungünstig Klimazone 1 2 Luftrate (Gleichzeitigkeitsfaktor 0,8) 61 m 3 /(h TP) 91 m 3 /(h TP) Emissionsfaktor Ammoniak 2,9 kg/(tp a) 3,64 kg/(tp a) Nährstoffmanagement Eigenverwertung, 6 Monate Lagerdauer Abgabe, 9 Monate Lagerdauer Düngewert angerechnet angerechnet Baupreisniveau (% der ALB- Richtpreise) 80 % 100 % Anlagenpreis (% der Listenpreise) 85 % 100 %

56 500 TP TP TP 500 TP TP TP Gesamtkosten, Abluftreinigung (Schwein) in Euro je Tierplatz und Jahr Quelle: KTBL-AG Abluftreinigung, abgestimmter Entwurf Verfahren Szenario 1 (günstig) Szenario 2 (ungünstig) 1-stufig, Biofilter stufig Rieselbett Mehrstufige Anlagen

57 Gewinnsituation mit Abluftreinigung (Schwein) Quelle: KTBL-AG Abluftreinigung, abgestimmter Entwurf, Landwirtschaftskammer Niedersachsen Bruttogewinn und Kosten (Landwirtschaftskammer NDS) 500 TP TP TP Kalkulatorischer Bruttogewinn je (TP a) (ohne Abluftreinigung) - alle Betriebe - 13,25-1,34 + 8,48 - bestes Viertel + 21,26 +27,18 +32,01 Gesamtkosten je (TP a) mit Abluftreinigung (Landwirtschaftskammer) 37,55 28,94 22,55 Gesamtkosten je (TP a) mit Abluftreinigung (KTBL-AG, Szenario II, ungünstig)

58 Kosten: ARA, Mastschweine Verschiedene Quellen Quelle Rieselbettfilter Gesamtkosten netto (TP/a) 2-stufige ARA Gesamtkosten netto (TP/a) Grimm, KTBL 2010 u. 2014/15 Haxen, vti 2012 Hersteller 2012 Landwirtschaftskammer Niedersachsen, 2013 Ing-Büro Nordwest- Deutschland, 2014 UBA, Berlin 2016 Siemers, DLG ,6 17,4 18,7 20,3 15,6-10,1-19,0-8,45 9,24 9, ,7 23,2 7,66 7,93 6,84 7,47

59 Emissionsminderung mit Abluftreinigung 1. Ziele und Rahmenbedingungen 2. Verfahrensüberblick, Einsatzbereiche und Stand der Entwicklung 3. Prüfung von Abluftreinigungsverfahren 4. Ordnungsgemäßer Betrieb 5. Kosten 6. Überprüfung der Anlagenfunktion 7. Zusammenfassung Dr. Jochen Hahne, Thünen-Institut für Agrartechnologie, Bundesallee 47, Braunschweig, Tel: ,

60 Bundes-Immissionsschutzgesetz und Technische Anleitung zur Reinhaltung der Luft BImSchG (Stand: ) 28 Erstmalige und wiederkehrende Messungen bei genehmigungsbedürftigen Anlagen Die zuständige Behörde kann bei genehmigungsbedürftigen Anlagen 1. nach der Inbetriebnahme oder einer Änderung im Sinne des 15 oder des 16 und sodann 2. nach Ablauf eines Zeitraums von jeweils drei Jahren Anordnungen nach 26 auch ohne die dort genannten Voraussetzungen treffen. TA Luft (2002) Erstmalige und wiederkehrende Messungen Es soll gefordert werden, dass nach Errichtung, wesentlicher Änderung und anschließend wiederkehrend durch Messungen einer nach 26 BImSchG bekannt gegebenen Stelle die Emissionen aller luftverunreinigenden Stoffe, für die im Genehmigungsbescheid nach Nummer Emissionsbegrenzungen festzulegen sind, festgestellt werden.

61 Abnahme- und Wiederholungsmessungen Messung an einem angekündigten Termin Betriebszustände in der Tierhaltung sind aber sehr variabel Funktionsnachweis am Tag der Messung Teure Messung von Parametern Geruch, Staub und Ammoniak Keine Aussagen über Langzeitverhalten Keine Aussagen über Medienverbräuche (Energie, Wasser, Additive) Jahr 1 Jahr 2 Jahr 3 Abnahmemessung Wiederholungsmessung

62 Checkup-Protokolle Allgemeiner Teil

63 Checkup-Protokolle Spezieller Teil (I)

64 Checkup-Protokolle Spezieller Teil (II)

65 Checkup-Protokolle Spezieller Teil (III)

66 Elektronisches Betriebstagebuch Auszug Datum und Zeit Umwälz- Pumpe [h] Schlammpumpe [m3] Säurepumpe [l] Frischwasser [m3] ph-wert [-] Druck [Pa] Wassertemp.[ C] Ablufttemp.[ C] Leitfähigkeit [ms/cm] Volumenstrom [m3/h] : ,6 145,8 5893,1 6,5 16,6 22, , : ,6 145,8 5893,1 6,5 16,5 21, , : ,6 145,8 5893,1 6,5 16,5 22, , : ,8 145,8 5893,5 6,5 16,4 21, , : ,8 145,8 5893,6 6,5 16,4 22, , : ,8 145,8 5893,6 6,5 16,4 22, , : ,8 145,8 5893,6 6,5 16,4 22, , : ,8 145,8 5893,6 6,5 16,4 22, , : , ,6 16,3 22, , : , ,6 16, , : , ,6 16,3 21, , : , ,6 16, , : ,2 145,8 5894,3 6,6 16,1 21, ,

67 Checkup-Protokolle ph-wertverlauf aus EBTB

68 Checkup-Protokolle Verlauf der Leitfähigkeit aus EBTB

69 Vorteile des Checkups gegenüber Abnahme- und Wiederholungsmessungen Durchgehende und umfangreiche Funktionskontrolle Überblick über den Ressourcenverbrauch (Wasser, Energie, Additive) und die Abschlämmung Regelmäßige Mängelbeseitigung möglich Sichere Einhaltung der genehmigten Betriebsweise Höheres Schutzniveau für die Umwelt Kostengünstiger als Abnahme- und Wiederholungsmessungen Checkup: ca , jährlich Abnahmemessung: ca (nur Geruch) Abnahmemessung: ca (Geruch und Ammoniak) Abnahmemessung: ca (Geruch, Ammoniak und Staub) Wiederholungsmessung: wie Abnahmemessung, alle 3 Jahre

70 Ergebnisse der Überwachung Einstufige Rieselbettfilter, Schweinemast, 2016

71 Vergleich der Überwachungsergebnisse mit DLG-Test 6284 Beispiel: Rieselbettfilter, Schweinemast Parameter Energieverbrauch Wäscher [kwh/(tp a)] Ergebnis Überwachung Ergebnis DLG-Test 6284 Min Max Mittel Mittelwert 3,1 47,3 20,7 18,21 Frischwasserbedarf [m³/(tp a)] 0,13 6,1 1,2 1,51 Abschlämmung [m³/(tp a)] 0,13 2,63 0,52 0,80 Tabelle 1: Bewertung der Abschlämmung [Liter/(TP*a)] grün Mastschweine

72 Emissionsminderung mit Abluftreinigung 1. DLG-Prüfung von Abluftreinigungsverfahren 2. Verfahrensüberblick, Einsatzbereiche und Stand der Entwicklung 3. Ordnungsgemäßer Betrieb und Wartung 4. Kosten 5. Überprüfung der Anlagenfunktion 6. Zusammenfassung Dr. Jochen Hahne, Thünen-Institut für Agrartechnologie, Bundesallee 47, Braunschweig, Tel: ,

73 Zusammenfassung Bei Beachtung der Einsatzbedingungen stellt die Abluftreinigung ein wirksames und prüfbares Instrument zur Emissionsminderung größerer, zwangsbelüfteter Stallanlagen dar. Abgestimmte Prüfprotokolle sind verfügbar. Aktuell gibt es (Stand: Nov. 2017) 23 DLG-geprüfte Verfahren und 2 VERA-Testberichte. Die Verfahren gewährleisten eine sichere und dauerhafte Abscheidung von mehr als 70 % NH 3, Stickstoff und Staub (Ausnahme: Biofilter ohne N-Abscheidung). In der Schweine- und Legehennenhaltung ist auch eine sichere Geruchsabscheidung nach DLG-Standard gegeben. Eine ausreichende und sichere Geruchsabscheidung ist bei Chemowäschern nicht gegeben. Verfahren zur Haltung von Masthähnchen mit Chemowäschern als zentraler Funktionseinheit erreichen bislang keine ausreichende Geruchsminderung.

74 Zusammenfassung Abluftreinigungsanlagen sollten jährlich gewartet werden. Außerdem ist eine regelmäßige Eigenkontrolle (Funktion, elektronisches BTB) unerlässlich. Die Kosten für die Abluftreinigung werden maßgeblich von der Auslegungsluftrate, der Schadgasfracht, dem Pumpen-Energieverbrauch sowie der Lagerung und Verwertung vom Waschwasser bestimmt. Die Gesamtkosten (je Tierplatz und Jahr) sinken mit der Anlagengröße, unterliegen aber je nach konkreten Standortbedingungen erheblichen Schwankungen (Beispiel: MS, Rieselbett: 7,7 20 /(TP a). Die Anlagenfunktion sollte regelmäßig von einer externen Prüfstelle überprüft werden. Geeignete und praxisbewährte Prüfprotokolle stehen zur Verfügung. Nur so kann ein dauerhafter Immissionsschutz gewährleistet werden.