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Merkblatt DWA-M 751
DWA-Regelwerk
Abwasser aus der Gemüseverarbeitung und Sauerkrautbereitung
ISBN: 978-3-88721-261-2
Deutsche Vereinigung für Wasserwirtschaft, Abwasser und Abfall e. V. (DWA) Theodor-Heuss-Allee 17 · 53773 Hennef Telefon: 02242 872-333 · Fax: 02242 [email protected] · www.dwa.de
November 2015
Das Merkblatt DWA-M 751 „Abwasser aus der Gemüseverarbeitung und der Sauerkrautbereitung“ beschreibt Verfahren zur Behandlung von Abwasser, das bei der Gemüseverarbeitung und der Sauerkrautbereitung an-fällt. Zudem werden innerbetriebliche Maßnahmen aufgezeigt und energetische Fragen berücksichtigt. Eben-so sind Verwertungsmöglichkeiten von Reststoffen in dem Merkblatt aufgeführt. Darüber hinaus werden Hin-weise auf die Belastung anderer Umweltmedien gegeben.
Das Merkblatt richtet sich insbesondere an einschlägige Betriebe, Betreiber kommunaler Abwasseranlagen, Fachbehörden der Wasserwirtschaft, Ingenieurbüros und Anlagenhersteller.
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Merkblatt DWA-M 751
DWA-Regelwerk
Abwasser aus der Gemüseverarbeitung und Sauerkrautbereitung
November 2015
DWA-M 751
2 November 2015 DWA-Regelwerk
Die Deutsche Vereinigung für Wasserwirtschaft, Abwasser und Abfall e. V. (DWA) setzt sich intensiv für die Entwicklung einer sicheren und nachhaltigen Wasser- und Abfallwirtschaft ein. Als politisch und wirtschaftlich unabhängige Organisation arbei-tet sie fachlich auf den Gebieten Wasserwirtschaft, Abwasser, Abfall und Bodenschutz.
In Europa ist die DWA die mitgliederstärkste Vereinigung auf diesem Gebiet und nimmt durch ihre fachliche Kompetenz bezüg-lich Regelsetzung, Bildung und Information sowohl der Fachleute als auch der Öffentlichkeit eine besondere Stellung ein. Die rund 14 000 Mitglieder repräsentieren die Fachleute und Führungskräfte aus Kommunen, Hochschulen, Ingenieurbüros, Behör-den und Unternehmen.
Impressum
Herausgeber und Vertrieb: DWA Deutsche Vereinigung für Wasserwirtschaft, Abwasser und Abfall e. V. Theodor-Heuss-Allee 17 53773 Hennef, Deutschland
Satz: DWA
Druck: Siebengebirgsdruck Bad Honnef
ISBN: 978-3-88721-261-2
Gedruckt auf 100 % Recyclingpapier
Tel.: Fax: E-Mail: Internet:
+49 2242 872-333 +49 2242 872-100 [email protected] www.dwa.de
© DWA Deutsche Vereinigung für Wasserwirtschaft, Abwasser und Abfall e. V., Hennef 2015
Alle Rechte, insbesondere die der Übersetzung in andere Sprachen, vorbehalten. Kein Teil dieses Merkblattes darf ohne schriftliche Genehmigung des Herausgebers in irgendeiner Form – durch Fotokopie, Digitalisierung oder irgendein anderes Verfahren – reproduziert oder in eine von Maschinen, insbesondere von Datenverarbeitungsmaschinen, verwendbare Sprache übertragen werden.
DWA-M 751
DWA-Regelwerk November 2015 3
Vorwort
Seit dem Erscheinen des Merkblattes ATV-M 751 „Abwasser der Sauerkrautfabriken“ im Jahr 1988 haben sich die Pro-duktionsverhältnisse und -verfahren teilweise geändert. Auch im Bereich der Wasser-, Abwasser- und Abfallbehandlung haben verschärfte gesetzliche Anforderungen und Entwicklung neuer Technologien zu Verbesserungen geführt. Dies gilt auch für die Gemüseverarbeitung, deren Produktions- und Entsorgungsverhältnisse bislang in keinem Merkblatt be-schrieben worden sind. Um den Anforderungen an ein eigenes Merkblatt für Gemüseverarbeitung und der dringlichen Überarbeitung des Merkblattes zu Sauerkrautfabriken gerecht zu werden, bot sich die Erarbeitung eines gemeinsamen Merkblattes für die Gemüseverarbeitung und Sauerkrautbereitung an.
Änderungen
Gegenüber dem Merkblatt ATV-M 751 (07/1988) wurden folgende Änderungen vorgenommen:
a) Änderung des Merkblatttitels;
b) Neu aufgenommen: Produktions- und Entsorgungsverhältnisse in der Gemüseverarbeitung;
c) Anpassung an die europäische Normung und zwischenzeitlich eingetretene Veränderungen hinsichtlich Gesetzen und Verordnungen;
d) Weitergehende Ausführungen zur Beschreibung von Produktionsabläufen, zu innerbetrieblichen Maßnahmen und energetischen Fragen, zu Nebenprodukten, Abfällen und Verwertungswegen;
e) Aktualisierung und Neufassung der Ausführungen zu Abwasseranfall und -beschaffenheit sowie Anlagenbeispielen.
Frühere Ausgaben
Merkblatt ATV-M 751 (07/1988)
DWA-M 751
4 November 2015 DWA-Regelwerk
Verfasser
Das Merkblatt wurde von der DWA-Arbeitsgruppe IG-2.8 „Abwasser aus der Gemüse- und Sauerkrautverarbeitung“ im DWA-Fachausschuss IG-2 „Industrieabwasser mit organischen Inhaltsstoffen“ erstellt, der folgende Mitglieder angehören:
CAROZZI, Alvaro Dipl.-Ing., Dr.-Ing. Steinle GmbH, Weyarn (Sprecher)
DEITERS, Norbert Food-Service Deiters & Florin GmbH, Hamburg
FREITAG, Christoph Dipl.-Volksw., Bundesverband der obst-, gemüse- und kartoffelverarbeitenden Industrie e. V., Bonn
HENGSTENBERG, Philipp Dipl.-Ing., Hengstenberg GmbH & Co. KG, Esslingen
HERR, Peter Meyer Gemüsebearbeitung GmbH, Twistringen
LOOSE, Dirk Dipl.-Ing., Lima, Peru
MLASKO, Holger Dipl.-Ing., Industrieberatung Umwelt GmbH & Co. KG, Wistedt
NEUWIRTH, Heiko Hengstenberg GmbH & Co. KG, Bad Friedrichshall
NOWAK, Otto Univ.-Doz. Dipl.-Ing. Dr., Nowak Abwasserberatung Ingenieurbüro für Wasserwirtschaft, Eisenstadt, Österreich
POLLATZ, Thorsten Dipl.-Ing., RLP AgroScience GmbH, Neustadt/Weinstraße
REHBEIN, Verena Dr.-Ing., Dr.-Ing. Steinle GmbH, Weyarn
ROSENLÖCHER, Margit Dipl.-Ing., Landesdirektion Sachsen Ref. Siedlungswasserwirtschaft, Abwasser, Bautzen
SCHREFF, Dieter Dr.-Ing., Ingenieurbüro für Wasser, Abwasser und Energie, Irschenberg
SCHWAIGER, Michael Dr.-Ing., Karl Kühne KG (GmbH & Co.), Hamburg
STOLLENWERK, Karl-Hubert J. & W. Stollenwerk oHG, Kerpen
WIETING, Joachim Dr.-Ing. Wiss. OR a. D., Berlin
Als Gäste haben mitgewirkt:
MEYER, Bernd-Richard Jütro GmbH & Co. KG, Jüterborg
RUPPENTHAL, Rüdiger Hengstenberg GmbH & Co. KG, Fritzlar
GREULICH, Franz Dipl.-Ing., Veolia Water Solutions Industrieservice GmbH, Leipzig
MOSCHNER, Karl-Heinz Iglo Werk Reken, Reken
Projektbetreuerin in der DWA-Bundesgeschäftsstelle:
GRABOWSKI, Iris Dipl.-Ing., Hennef Abteilung Wasser- und Abfallwirtschaft
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Inhalt
Vorwort ................................................................................................................................................................ 3
Verfasser ................................................................................................................................................................ 4
Bilderverzeichnis ...................................................................................................................................................... 7
Tabellenverzeichnis .................................................................................................................................................. 8
Benutzerhinweis ....................................................................................................................................................... 9
1 Anwendungsbereich ............................................................................................................................... 9
2 Abkürzungen und Symbole .................................................................................................................... 10
3 Statistik zur Gemüseverarbeitung und Sauerkrautbereitung .............................................................. 12
4 Rechtliche Rahmenbedingungen ........................................................................................................... 13
4.1 Allgemeines zum Umweltrecht ................................................................................................................. 13
4.1.1 Baurecht und Bundes-Immissionsschutzgesetz ......................................................................................... 13
4.1.2 Beste verfügbare Techniken ..................................................................................................................... 13
4.1.3 Wassergefährdende Stoffe/WHG ............................................................................................................. 13
4.2 Wasser- und Abfallrecht ........................................................................................................................... 13
4.2.1 Wasserversorgung .................................................................................................................................... 13
4.2.2 Abwasserbehandlungsanlagen ................................................................................................................. 14
4.2.3 Gewässerbenutzungen ............................................................................................................................. 14
4.2.3.1 Direkteinleitung ....................................................................................................................................... 14
4.2.3.2 Indirekteinleitung, kommunales Satzungsrecht ........................................................................................ 15
4.2.4 Abfall und Nebenprodukte ....................................................................................................................... 16
5 Verfahrenstechnik der Herstellungsprozesse ....................................................................................... 17
5.1 Unterteilung in Produktgruppen .............................................................................................................. 17
5.2 Produktionsverfahren ............................................................................................................................... 17
5.2.1 Allgemeines ............................................................................................................................................. 17
5.2.2 Produktionsverfahren Wurzelgemüse ....................................................................................................... 19
5.2.3 Produktionsverfahren Blattgemüse .......................................................................................................... 19
5.2.4 Produktionsverfahren Hülsenfrüchte ........................................................................................................ 19
5.2.5 Produktionsverfahren Gurken .................................................................................................................. 23
5.2.6 Produktionsverfahren Rotkohl ................................................................................................................. 25
5.2.7 Produktionsverfahren Sauerkraut ............................................................................................................ 26
5.2.8 Konservenherstellung ............................................................................................................................... 28
6 Eingesetzte Stoffe und deren Verbräuche ............................................................................................. 30
6.1 Wassereinsatz .......................................................................................................................................... 30
6.2 Hilfsstoffe, Energie ................................................................................................................................... 30
6.3 Reinigen von Maschinen, Förderbändern und Geräten ............................................................................ 31
7 Produktionsbedingtes Abwasser ........................................................................................................... 33
7.1 Datenerfassung und Datenauswertung ..................................................................................................... 33
7.2 Abwasser Gemüse allgemein .................................................................................................................... 33
7.3 Abwasser Wurzelgemüse .......................................................................................................................... 34
7.4 Abwasser Blattgemüse ............................................................................................................................. 34
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7.5 Abwasser Hülsenfrüchte ........................................................................................................................... 35
7.6 Abwasser Gurken ..................................................................................................................................... 35
7.7 Abwasser Rotkohl und Grünkohl .............................................................................................................. 35
7.8 Abwasser Sauerkraut ............................................................................................................................... 35
8 Produktionsintegrierter Umweltschutz (PIUS) ..................................................................................... 37
8.1 Allgemeines.............................................................................................................................................. 37
8.2 Innerbetriebliche Maßnahmen zur Reduzierung der Abwassermenge und Schmutzfracht ....................... 37
8.3 Energieeffizienz ....................................................................................................................................... 39
9 Verfahrenstechnik der betrieblichen Abwasserbehandlung ................................................................ 41
9.1 Verfahrensauswahl ................................................................................................................................... 41
9.2 Chemische und physikalische Verfahren .................................................................................................. 42
9.2.1 Mechanisch-physikalische Verfahren ........................................................................................................ 42
9.2.1.1 Vorbemerkung ......................................................................................................................................... 42
9.2.1.2 Siebung .................................................................................................................................................... 42
9.2.1.3 Sandabscheidung ..................................................................................................................................... 42
9.2.1.4 Fettabscheider .......................................................................................................................................... 42
9.2.1.5 Sedimentation .......................................................................................................................................... 42
9.2.1.6 Speicher- und Ausgleichsbecken .............................................................................................................. 42
9.2.1.7 Havariebecken ......................................................................................................................................... 42
9.2.2 Chemische Verfahren ............................................................................................................................... 43
9.2.2.1 Neutralisation .......................................................................................................................................... 43
9.2.2.2 Fällung ..................................................................................................................................................... 43
9.3 Biologische Verfahren .............................................................................................................................. 43
9.3.1 Bemessungsgrößen .................................................................................................................................. 43
9.3.2 Anaerobe Verfahren ................................................................................................................................. 43
9.3.3 Aerobe Verfahren ..................................................................................................................................... 44
9.3.3.1 Vorbemerkung ......................................................................................................................................... 44
9.3.3.2 Belebungsverfahren ................................................................................................................................. 44
9.3.3.3 Belebungsverfahren mit Sauerstoffbegasung ............................................................................................ 44
9.3.3.4 SBR-Anlagen ............................................................................................................................................ 45
9.3.3.5 Belüftete Abwasserteiche ......................................................................................................................... 45
9.3.3.6 Membranbiologie ..................................................................................................................................... 45
9.3.3.7 Festbettreaktoren ..................................................................................................................................... 45
9.3.3.8 Schwebebettverfahren .............................................................................................................................. 46
9.3.3.9 Stoffliche Verwertung von Abwasser für die landwirtschaftliche Bodennutzung ...................................... 46
9.4 Nachsorgende Behandlung zur Wiederverwertung .................................................................................. 47
9.5 Schlammbehandlung ............................................................................................................................... 47
10 Anfall, Beschaffenheit und Verwertungsmöglichkeiten von Reststoffen ............................................. 47
10.1 Allgemeines (Organische Reststoffe) ........................................................................................................ 47
10.2 Stoffliche Verwertung (Kompostierung) ................................................................................................... 48
10.3 Energetische Verwertung (Vergärung) ..................................................................................................... 48
11 Weitere Emissionen ................................................................................................................................ 49
11.1 Allgemeines.............................................................................................................................................. 49
11.2 Abluft und Geruch.................................................................................................................................... 49
11.3 Lärm ........................................................................................................................................................ 49
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12 Beispiele ausgeführter Anlagen von Direkteinleitern .......................................................................... 50
12.1 Betriebskläranlage Unternehmensgruppe Deiters & Florin ....................................................................... 50
12.2 Betriebskläranlage der Firma Spreewaldkonserve Golßen GmbH ............................................................. 53
12.3 Betriebskläranlage der Firma Gemüse Meyer ........................................................................................... 56
12.4 Betriebskläranlage der Firma Hengstenberg ............................................................................................. 59
Quellen und Literaturhinweise ................................................................................................................................ 63
Bilderverzeichnis
Bild 1: Übersicht der in Deutschland hergestellten und diesem Merkblatt behandelten Gemüseprodukte ........... 9
Bild 2: Verarbeitungsschema für die Produktgruppe Wurzelgemüse ................................................................... 20
Bild 3: Verarbeitungsschema für die Produktgruppe Blattgemüse am Beispiel Grünkohl ..................................... 21
Bild 4: Verarbeitungsschema für die Produktgruppe Hülsenfrüchte .................................................................... 22
Bild 5: Verarbeitungsschema für die Produktgruppe Gurken ............................................................................... 24
Bild 6: Verarbeitungsschema für die Produktgruppe Rotkohl .............................................................................. 25
Bild 7: Verarbeitungsschema der Sauerkrautherstellung ..................................................................................... 27
Bild 8: Allgemeines Fließbild zur Herstellung von Gemüsekonserven ................................................................. 29
Bild 9: Wahl des Abwasserbehandlungsverfahrens .............................................................................................. 41
Bild 10: Schema der Betriebskläranlage der Unternehmensgruppe Deiters & Florin, Hamburg ............................. 51
Bild 11: BSB5-Konzentrationen als Monatsmittelwerte – Betriebskläranlage der Unternehmensgruppe Deiters & Florin, Hamburg .................................................................................... 52
Bild 12: Stickstoffablaufwerte – Betriebskläranlage der Unternehmensgruppe Deiters & Florin, Hamburg ........... 52
Bild 13: BSB5- und CSB-Ablaufwerte – Betriebskläranlage der Unternehmensgruppe Deiters & Florin, Hamburg . 53
Bild 14: CSB-Zulauffracht – Betriebskläranlage der Fa. Spreewaldkonserve Golßen GmbH .................................. 54
Bild 15: Abwassermenge – Betriebskläranlage der Fa. Spreewaldkonserve Golßen GmbH .................................... 55
Bild 16: Schema der Betriebskläranlage der Fa. Spreewaldkonserve Golßen GmbH .............................................. 55
Bild 17: Schema der Betriebskläranlage der Fa. Gemüse Meyer, Twistringen ........................................................ 57
Bild 18: Energiebezug und Eigenproduktion – Betriebskläranlage der Fa. Gemüse Meyer, Twistringen ................ 58
Bild 19: Schema der Betriebskläranlage der Fa. Hengstenberg, Bad Friedrichshall ................................................ 60
Bild 20: CSB-Fracht im Zulauf und CSB-Konzentration im Ablauf – Betriebskläranlage der Fa. Hengstenberg, Bad Friedrichshall ................................................................................................. 60
Bild 21: Stickstoff- und Nährstoffkonzentration im Ablauf – Betriebskläranlage der Fa. Hengstenberg, Bad Friedrichshall ................................................................................................. 61
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Tabellenverzeichnis
Tabelle 1: Im Merkblatt verwendete Abkürzungen ............................................................................................ 10
Tabelle 2: Im Merkblatt verwendete Symbole und Formelzeichen ..................................................................... 11
Tabelle 3: Produktion von Konserven in Deutschland, Stand 2012 .................................................................... 12
Tabelle 4: Zusammenstellung der Mindestanforderungen für direkt einleitende Betriebe zur Herstellung von Gemüseprodukten ............................................................................................. 15
Tabelle 5: Einleitvorschriften für Teilströme bei Direkteinleitung ...................................................................... 15
Tabelle 6: Verarbeitungsschritte bei der Gurkenverarbeitung ............................................................................ 23
Tabelle 7: Milchsäurebakterien bei der Sauerkrautaufbereitung ....................................................................... 26
Tabelle 8: Spezifischer Energieverbrauch von Betrieben ...................................................................................... 30
Tabelle 9: Angaben zu Energieverbräuchen bei der Konservenverarbeitung ...................................................... 31
Tabelle 10: Abwasseranfall und -zusammensetzung der gemüseverarbeitenden Industrie ................................... 33
Tabelle 11: Spezifischer Abwasseranfall und Abwasserzusammensetzung bei der Verarbeitung von Wurzelgemüse (Mittelwerte) ..................................................................... 34
Tabelle 12: Spezifischer Abwasseranfall und Abwasserzusammensetzung bei der Verarbeitung von Blattgemüse (Mittelwerte) .............................................................................. 34
Tabelle 13: Abwasserzusammensetzung bei der Verarbeitung von Hülsenfrüchten (Mittelwerte) ....................... 35
Tabelle 14: Spezifischer Abwasseranfall und Abwasserzusammensetzung bei der Verarbeitung von Gurken (Mittelwerte) ........................................................................................ 35
Tabelle 15: Abwasseranfall und CSB-Konzentration verschiedener Teilströme aus zwei Sauerkrautwerken (24 h MP, mengenproportional) .................................................................. 35
Tabelle 16: Schwankungsbereich der Abwasserzusammensetzung stark und schwach belasteter Teilströme aus zwei Sauerkrautfabriken ............................................................................................ 36
Tabelle 17: Innerbetriebliche Maßnahmen zur Reduzierung von Abwassermenge und Schmutzfracht ................ 38
Tabelle 18: Innerbetriebliche Maßnahmen zur Reduzierung des Energieeinsatzes ................................................. 40
Tabelle 19: Organische Reststoffe bei der Gemüseproduktion ............................................................................. 47
Tabelle 20: Durchschnittlicher TS-Gehalt einzelner Gemüsesorten ...................................................................... 47
Tabelle 21: Ergebnisse der Co-Fermentation mit Gemüseabfällen........................................................................ 48
Tabelle 22: Technische Daten – Betriebskläranlage der Fa. Spreewaldkonserve Golßen GmbH ........................... 54
Tabelle 23: Ablaufdaten und Überwachungswerte – Betriebskläranlage der Fa. Spreewaldkonserve Golßen GmbH . 56
Tabelle 24: Analysedaten der Fermenter – Betriebskläranlage der Fa. Gemüse Meyer, Twistringen .................... 57
Tabelle 25: Mittlere Ablaufwerte – Betriebskläranlage der Fa. Gemüse Meyer, Twistringen ................................ 58
Tabelle 26: Eckwerte der Betriebskläranlage der Fa. Hengstenberg, Bad Friedrichshall ....................................... 61
Tabelle 27: Abwasserzusammensetzung im Zulauf – Betriebskläranlage der Fa. Hengstenberg, Bad Friedrichshall ............................................................................................................................. 62
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Benutzerhinweis
Dieses Merkblatt ist das Ergebnis ehrenamtlicher, technisch-wissenschaftlicher/wirtschaftlicher Gemeinschaftsarbeit, das nach den hierfür geltenden Grundsätzen (Satzung, Geschäftsordnung der DWA und dem Arbeitsblatt DWA-A 400) zustande gekommen ist. Für dieses besteht nach der Rechtsprechung eine tatsächliche Vermutung, dass es inhaltlich und fachlich richtig ist.
Jedermann steht die Anwendung des Merkblattes frei. Eine Pflicht zur Anwendung kann sich aber aus Rechts- oder Verwaltungsvorschriften, Vertrag oder sonstigem Rechtsgrund ergeben.
Dieses Merkblatt ist eine wichtige, jedoch nicht die einzige Erkenntnisquelle für fachgerechte Lösungen. Durch seine Anwendung entzieht sich niemand der Verantwortung für eigenes Handeln oder für die richtige Anwendung im kon-kreten Fall; dies gilt insbesondere für den sachgerechten Umgang mit den im Merkblatt aufgezeigten Spielräumen.
1 Anwendungsbereich
Das Merkblatt der DWA-Arbeitsgruppe IG-2.8 „Abwasser aus der Gemüse- und Sauerkrautverarbeitung“ be-schreibt die Beschaffenheit der Abwässer aus diesem Industriebereich und wie sie entsprechend der gesetzli-chen Vorgaben zu behandeln sind. Es vermittelt einen fachspezifischen Überblick und wird Behörden, Verbän-den, Planern von Abwasserableitungs- oder Abwasser-reinigungsanlagen und den einschlägigen Betrieben als Arbeitshilfe empfohlen.
Eine Übersicht über die Herstellung von gängigen Ge-müseprodukten zeigt Bild 1. Die in diesem Merkblatt beschriebenen Verfahren sind dunkelgrau markiert.
Zum besseren Verständnis werden zunächst die wich-tigsten Prozesse der Verarbeitung von Gemüse ein-schließlich der Sauerkrautbereitung erläutert. Hierzu zählen auch die prozessbedingte Vor- und Nachberei-tung nach dem Stand der Technik (St. d. T.).
Die Darstellung von Maßnahmen zum produktionsinte-grierten Umweltschutz sowie zur Abwasserbehandlung erfolgt unter Berücksichtigung der rechtlichen, wirt-schaftlichen und betrieblichen Rahmenbedingungen. Darüber hinaus werden Hinweise auf die Belastung anderer Umweltmedien (Luft, Boden, Abfall) gegeben.
Bild 1: Übersicht der in Deutschland hergestellten und diesem Merkblatt behandelten Gemüseprodukte