Abwasserbehandlung in Schlachthöfen und Fleischverarbeitungsbetrieben

• 1. Fleischverarbeitungsindustrie und Schlachthöfe.
• 2. Abwasseranfall in einem Schlachthof und bei der Fleischverarbeitung
• 3. Zusammensetzung des Abwassers aus Schlachthöfen und Fleischverarbeitungsbetrieben
• 4. Technologien zur Behandlung von Abwässern aus Schlachthöfen
  • 4.1. Vorbehandlung
  • 4.2 Physikalisch-chemische Behandlung
    • 4.2.1. Koagulation und Flockung
    • 4.2.2. Flotation mit gelöstem Luft
  • 4.3 Biologische Behandlung
    • 4.3.1. Anaerobe Behandlung
    • 4.3.2. Aerobe Behandlung
    • 4.3.3. Künstliche Feuchtgebiete
    • 4.3.4 FBR-Verfahren
    • 4.3.5. Biologisches Festbett-System                                                       
• 5. Nachbehandlung Abwasser
• 6. Wiederverwendung von Abwasser in einem Schlachthof
  • 6.1 Fortgeschrittene Filterbehandlung
  • 6.2 Zusätzliche Desinfektion
  • 6.3 Fortgeschrittene Oxidationsverfahren
  • 6.4 Nährstoffbehandlung
• 7. Leistungsfähigkeit der Technologien
• 8. Schlussfolgerungen

1. Fleischverarbeitungsindustrie und Schlachthöfe

Es gibt verschiedene Arten von Fleischverarbeitungsbetrieben, je nachdem, welche Tiere dort verarbeitet werden (Geflügel, Schweine, Rinder usw.) sowie welche Produkte hergestellt werden (frische, vorgefertigte, gepökelte, gekochte Produkte usw.). In der Regel trennen diese Betriebe die Bereiche des Schlachthofs von denen der Weiterverarbeitung, da es sich um unterschiedliche Prozesse handelt, ebenso wie die dabei anfallenden Abfälle.

Zu den Industriezweigen, die besonders gut biologisch abbaubare Abwässer produzieren, gehören Schlachthöfe und Fleischverarbeitungsbetriebe. Dies liegt daran, dass der Großteil der Schadstoffe, die in den verschiedenen Phasen und Arbeitsschritten dieser Prozesse entstehen, tierischen Ursprungs ist (organische Rückstände, Blut, Fett, Haare, Haut, Knochen usw.).

Auch wenn es sich um biologisch abbaubare Abwässer handelt, bedeutet dies nicht, dass die erforderlichen Aufbereitungsmaßnahmen einfach sind, da sie hohe Mengen an organischen Stoffen enthalten; darüber hinaus müssen gemäß den in den geltenden Rechtsvorschriften festgelegten Lebensmittelstandards sehr strenge Hygienemaßnahmen eingehalten werden. Bei diesen Reinigungs- und Desinfektionsprozessen werden neben Dampf häufig auch chemische Produkte wie Tenside und Biozide eingesetzt, die sich in der Regel negativ auf biologische Prozesse auswirken. Dies muss bei der Auswahl und der sachgemäßen Handhabung dieser Mittel berücksichtigt werden.

2. Abwasseranfall in einem Schlachthof und bei der Fleischverarbeitung

Abwasser entsteht hauptsächlich durch die Schlachtung von Tieren sowie durch die Reinigung von Geräten und Arbeitsbereichen. Hier sind einige der Tätigkeiten, bei denen Abwasser anfällt:

• Unterbringung: Wenn die zur Schlachtung bestimmten Tiere ankommen, werden sie in Ställe gebracht, in denen Fäkalien und andere Rückstände anfallen (in größerer Menge bei Geflügel)

• TierSchlachtung: Während des Schlachtvorgangs wird Wasser zum Abwaschen der Tiere verwendet. Dieses Wasser kann Blutreste, Fett und andere biologische Stoffe enthalten.
• Reinigung von Geräten und Arbeitsbereichen: Nach der Schlachtung und Zerlegung der Tiere ist eine regelmäßige Reinigung der Geräte und Arbeitsutensilien erforderlich, um die Hygienestandards einzuhalten. Dazu gehört das Abspülen von Arbeitsutensilien, Arbeitstischen, Fußböden und anderen Flächen mit Wasser.
• Verarbeitung tierischerNebenprodukte: Schlachthöfe können tierische Nebenprodukte wie Innereien, Knochen, Fett und anderes Gewebe verarbeiten. Bei diesen Vorgängen kann durch das Waschen und Reinigen dieser Materialien Abwasser anfallen.
• Hautbehandlung: In einigen Schlachthöfen werden die Tierhäute für die spätere Verwendung in der Lederindustrie gegerbt und behandelt. Diese Verfahren erfordern den Einsatz von Wasser und Chemikalien, was zu Abwasser mit Schadstoffen führen kann. In solchen Fällen ist es ratsam, diese Abwässer von den übrigen zu trennen und gezielt zu behandeln.

Es gibt verschiedene Möglichkeiten für die Ableitung von Abwasser aus Schlachthöfen:

• Die direkte Einleitung in die Umwelt.
• Die Einleitung in eine kommunale Kläranlage.
• Die Wiederverwendung von aufbereitetem Wasser in einzelnen Bereichen.

Jede Option erfordert unterschiedliche Aufbereitungsstandards, wobei die direkte Einleitung und die Wiederverwendung strengere Standards erfordern, da Kläranlagen in Industriegebieten oder kommunale Kläranlagen über Abwasseraufbereitungsanlagen verfügen.        

Als Richtwert für die Abflussmengen wird ein durchschnittlicher Wasserverbrauch von 5 Litern pro Kilogramm Körpergewicht des zu schlachtenden Tieres angenommen. Bei Geflügel liegt dieser Wert höher (5–10 l/kg).

4. Technologien zur Behandlung von Abwässern aus Schlachthöfen

Kläranlagen für Schlachthöfe und Fleischverarbeitungsbetriebe umfassen eine Vorbehandlung sowie eine primäre, sekundäre und tertiäre Behandlung; hinzu kommen gegebenenfalls weitere Behandlungsstufen, falls das gereinigte Wasser wiederverwendet und wertvolle Ressourcen zurückgewonnen werden sollen. 

4.1. Vorbehandlung

Zu den in der Vorbehandlung am häufigsten eingesetzten Technologien gehören:

Sieben und Homogenisieren.

Ein notwendiger Schritt bei der Vorbehandlung von Abwasser aus Schlachthöfen ist das mechanische Sieben, durch das grobe Verunreinigungen entfernt werden, um zu verhindern, dass diese in die Kläranlage gelangen. Ohne Siebung kann das System verstopfen und die elektromechanischen Anlagen können ausfallen, was zu Betriebsstörungen und kurzfristig zu einer Verschlechterung der Prozessleistung führen kann.

In der Regel ist vor dem Ausgleichsbecken, dessen Kapazität von der Heterogenität des Durchflusses und der Belastung der Einleitungen abhängt, ein Grobschmutzsieb für Partikelgrößen von ca. 30 mm angeordnet. Diese Siebe bestehen üblicherweise aus Stäben und verfügen meist über ein Reinigungssystem, das aus einem Schaber besteht, der die abgeschiedenen Feststoffe in einen angeschlossenen Trichter oder Behälter befördert. Anschließend folgt ein Feinsieb mit einer Maschenweite von etwa 3 mm. Dieses ist in der Regel als Treppensieb oder Filtersieb ausgeführt. In diesem Fall ist zu beachten, dass die festen Rückstände zusammen mit den Fetten leicht zu einer Verstopfung führen können, weshalb es ratsam ist, ein gutes Reinigungssystem, möglichst ein automatisches, einzubauen. In Geflügelschlachthöfen muss das Vorhandensein von Federn berücksichtigt werden, die ein zusätzliches Problem bei diesem Vorbehandlungsprozess darstellen. Für diese Anwendungen werden spezielle Siebe angeboten.

Es ist üblich, das Siebsystem, das mit einem Gitter und einem manuellen Rechen ausgestattet ist, zu überbrücken, um Reparatur- oder Wartungsarbeiten an der Hauptleitung durchzuführen.                  

Im Homogenisierungsbecken sind Rühr- und Belüftungssysteme installiert, die auf dessen Abmessungen und Geometrie abgestimmt sind, um die Durchmischung der Abwässer zu verbessern und die Bildung von Toträumen und anoxischen Zonen zu verhindern, die zur Zersetzung der abgelagerten organischen Stoffe führen würden, was wiederum Gärungsprobleme und üble Gerüche zur Folge hätte. Häufig wird auch eine erste Neutralisierung mit Säure oder Lauge durchgeführt, wofür Dosieranlagen für Reagenzien zum Einsatz kommen, die durch ein pH-Messgerät gesteuert werden.

4.2 Physikalisch-chemische Behandlung

Das Abwasser enthält eine erhebliche Menge an kolloidalem und gelöstem organischem Material mit geringer Dichte. Dazu gehören Fette, Gewebereste und Blut. Eine der praktischsten Methoden zur Vorbehandlung von Abwasser aus Schlachthöfen ist die Flotation mit gelöstem Luft (DAF), durch die diese Schadstoffe erheblich reduziert werden.

4.2.1. Koagulation und Flockung

Vor der Flotation muss jedoch eine Koagulations-/Flockungsbehandlung durchgeführt werden. Beim Koagulationsprozess gruppieren sich die im Abwasser von Schlachthöfen vorhandenen kolloidalen Partikel zu größeren Partikeln, sogenannten Koageln. Die kolloidalen Partikel im Abwasser von Schlachthöfen weisen überwiegend eine negative Ladung auf, was sie stabil und resistent gegen Aggregation macht. Aus diesem Grund werden Koagulierungsmittel mit positiv geladenen Ionen zugesetzt, um die kolloidalen Partikel zu destabilisieren und so den Trennungsprozess zu erleichtern. Die am häufigsten verwendeten Koagulierungsmittel sind anorganische Mittel auf Metallbasis, wie Aluminiumsulfat, Aluminiumchlorhydrat, Eisen(III)-chlorid, Eisen(III)-sulfat und Polyaluminiumchlorid. Je nach gewähltem Koagulierungsmittel ist eine Anpassung des pH-Werts erforderlich, damit diese unter geeigneten Bedingungen wirken; so kann beispielsweise PAC (Polyaluminiumchlorid) nicht nur eine geringe Toxizität aufweisen, sondern auch in einem breiten pH-Bereich gut wirken und trägt zur Bildung von schwammartigen Flocken bei, die sich leicht durch Flotation abscheiden lassen.

Die Koagulationskammer sollte eine Kontaktzeit von etwa 5 Minuten aufweisen und mit Schnellrührern zum Mischen ausgestattet sein.

Im Anschluss an die Koagulation erfolgt der Flockungsprozess, bei dem ein langkettiges Polymer dosiert wird, das die im Abwasser vorhandenen Koagulate bindet und so größere Klumpen bildet, die als Flocken bezeichnet werden. Je nach Art des verwendeten Flockungsmittels (kationisch / anionisch / nichtionisch) kann eine erneute pH-Einstellung erforderlich sein. Bei der Auswahl dieser Reagenzien ist darauf zu achten, dass die abgetrennten Feststoffe für die Vermarktung von Nebenprodukten zurückgewonnen werden können.

Während des Flockungsprozesses sollte langsam und mit geeigneten Rührwerken gerührt werden, um die gebildeten Flocken nicht zu zerstören. Die Verweilzeit beträgt etwa 10 Minuten.

4.2.2. Flotation mit gelöstem Luft

Das Abwasser, das die gebildeten Flocken enthält, gelangt zur Abtrennung der Schadstoffe in die Flotationsanlage. Das Grundprinzip der Flotation mit gelöster Luft besteht darin, dass Mikro-Luftblasen in das Wasser eingebracht werden, die sich an die Flocken anlagern und so deren Schüttdichte verringern, wodurch diese aufschwimmen. Auf diese Weise wandern Fette, Öle und Schwebstoffe an die Oberfläche des DAF-Systems und bilden eine Schlammschicht, die kontinuierlich durch Schaber entfernt wird. Das Flotationssystem arbeitet automatisch und passt sich dem Abwasserfluss des Schlachthofs an.

Die Flotation mit gelöstem Luft bietet eine hohe Leistungsfähigkeit bei Abwässern aus Schlachthöfen und der Fleischverarbeitung, da sie Schwebstoffe aus dem Abwasser mit einer hohen Effizienz von bis zu 99 % entfernt.

Aufgrund unserer langjährigen Erfahrung in der Reinigung von Abwässern aus Schlachthöfen haben wir unsere Flotationsanlagen optimiert und bestimmte Anpassungen für diese spezielle Art von Abwasser vorgenommen. Dadurch erzielen wir hervorragende Reinigungsergebnisse:

Parameter	COD	Vorstand	TSS	Fett	Öl	Phosphor	Blut
Maximale Effizienz	85%	85%	95%	99%	98%	95%	90%

Der aus dem DAF-System gewonnene Schlamm weist eine hohe Konzentration (3–5 %) auf, wodurch auf einen Schlammeindicker und häufig auch auf zusätzliche Chemikalien für die anschließende mechanische oder thermische Trocknung verzichtet werden kann.

4.3 Biologische Behandlung

Die Erstbehandlung und die physikalisch-chemischen Verfahren reichen in der Regel nicht aus, um das Abwasser auf die Einleitungsgrenzwerte zu bringen; daher ist eine Zweitbehandlung erforderlich, um die löslichen organischen Verbindungen sowie die aus der Erstbehandlung verbleibenden Stoffe zu entfernen.

Die biologische Abwasserbehandlung in Schlachthöfen ist ein natürlicher Prozess, der – abgesehen von einigen Nährstoffen in bestimmten Fällen – keinen Einsatz von Chemikalien erfordert.

Das Abwasser aus Schlachthöfen weist einen hohen Gehalt an biologisch abbaubaren organischen Stoffen auf, die durch die Vermehrung von Mikroorganismen und die kontrollierte Zufuhr von Sauerstoff abgebaut werden können. Eine gut optimierte biologische Behandlung kann eine Abbaueffizienz organischer Stoffe von über 90 % erreichen.

Klassifizierung herkömmlicher biologischer Kläranlagen

Grob gesagt lassen sich biologische Reinigungsverfahren in verschiedene Arten von aeroben und anaeroben Prozessen unterteilen, wobei künstliche Feuchtgebiete eine weitere Alternative darstellen.                 

Hier sind einige allgemeine Überlegungen zu jedem dieser Systeme:

4.3.1. Anaerobe Behandlung

Die anaerobe Vergärung ist das am häufigsten eingesetzte biologische Verfahren für diese Art von Abwässern, da sie sich bei der Behandlung hochkonzentrierter, biologisch abbaubarer Industrieabwässer als besonders wirksam erwiesen hat. Die organischen Verbindungen werden von anaeroben Bakterien unter Ausschluss von Sauerstoff abgebaut, wobei ein Gasgemisch aus CO₂ und CH₄ (Biogas) entsteht.

Anaerobe Systeme bieten den Vorteil einer geringen Schlammproduktion, eines niedrigen Energieverbrauchs mit der Möglichkeit der Rückgewinnung von Ressourcen (Energie aus Biogas) sowie einer hohen CSB-Abbauleistung.

Typische anaerobe Verfahren zur Behandlung von Abwässern aus der Fleischverarbeitung sind: der anaerobe Reaktor mit Trennwänden, der anaerobe Fermenter, der anaerobe Filter, das anaerobe Teichbecken, Klärgruben und der anaerobe Aufstrom-Schlammreaktor (UASB).

Es gibt weitere Technologien für anaerobe Verfahren, die aus einer Säurebildungssäule und einem biologischen Reaktor bestehen und vertikal angeordnet sind (Pakes-Verfahren, EGSB, ECSB usw.), die eine hohe Leistungsfähigkeit aufweisen und den für ihre Installation erforderlichen Platzbedarf deutlich reduzieren.

Die entstehenden Gase enthalten einen hohen Anteil an Methan (_CH₄), das in einem Druckbehälter (Gasometer) gespeichert und als Brennstoff für einen Biogas-Heizkessel genutzt wird. Auf diese Weise kann ein Teil der Energie zurückgewonnen werden, die für den Energiebedarf der Kläranlage benötigt wird.                                                                                                     

Trotz ihrer hohen Leistungsfähigkeit erreicht die anaerobe Behandlung aufgrund der hohen Konzentration an organischen Stoffen im Abwasser von Schlachthöfen in der Regel nicht die vorgeschriebenen Einleitungsgrenzwerte und senkt den NTK-Gehalt des Abwassers kaum. Daher wird eine zusätzliche Stufe der aeroben biologischen Behandlung empfohlen, um die verbleibenden organischen Verbindungen zu entfernen, bis die zulässigen Grenzwerte erreicht sind.

4.3.2. Aerobe Behandlung

Der Einsatz aerober Verfahren zur Abwasserbehandlung bietet zahlreiche Vorteile, darunter eine geringe Geruchsbildung, ein schnelles biologisches Wachstum und die Fähigkeit, sich rasch an Temperatur- und Belastungsschwankungen anzupassen.                                            

Aerobe Verfahren werden üblicherweise zur Entfernung von biologisch abbaubarem organischem Material mittlerer Konzentration (bis zu ca. 3–4 g/l CSB) eingesetzt.

In Schlachthöfen und fleischverarbeitenden Betrieben werden sie aus zwei Gründen in der Regel nicht als direkte Nachbehandlung nach dem physikalisch-chemischen Verfahren eingesetzt:

• Die hohen Betriebskosten, die sich aus dem hohen Sauerstoffverbrauch ergeben
• Die erhebliche Schlammbildung hängt direkt von der Menge der zu entsorgenden Schadstoffe ab.

Zudem sind die Anlagen aufgrund des hohen Gehalts an organischen Stoffen und der erforderlichen Verweilzeit wesentlich größer. Daher ist es sinnvoll, sie im Anschluss an die anaerobe Behandlung zu installieren.           

Ein aerobes biologisches Verfahren besteht aus einem System zur Konzentration, Rückführung und Beladung des Schlamms, das durch einen Nachklärbehälter ergänzt wird, von dem aus der Belebtschlamm in die Belüftungskammer zurückgeführt wird, um einen stabilen Gehalt an suspendierten Feststoffen aufrechtzuerhalten.

Je nach anfallender Schlammmenge wird eine Vorbehandlung des Schlamms durchgeführt, die entweder aerob oder anaerob erfolgen kann. Der überschüssige Schlamm wird zu einem Eindicker geleitet und von dort aus entweder mechanisch (Bandfilter, Filterpresse, Zentrifugalabscheider usw.) oder thermisch getrocknet.                               

Ein DAF-Flotationssystem kann den Nachklärbehälter ersetzen, insbesondere wenn die Beschaffenheit des Schlamms dies zulässt (leichter Schlamm), wie dies bei Abwässern aus Schlachthöfen und Fleischverarbeitungsbetrieben der Fall ist. Auf diese Weise wird die Kläranlage vereinfacht (der Eindicker kann entfallen) und es wird ein Klärgut von besserer Qualität erzielt.

In den letzten Jahren hat sich die MBR-Technologie als Ergänzung zur Zweitbehandlung durchgesetzt, wodurch hohe SS-Belastungen im aeroben Bioreaktor aufrechterhalten werden können und somit das Volumen der Oxidationszonen reduziert wird. Die MBR-Technologie dient auch als Tertiärbehandlung, da die darin enthaltenen Ultrafiltrationsmembranen einen Filtrationsgrad erreichen, der die Wiederverwendung des Wassers in Prozessen mit geringen Anforderungen (Spülungen, Reinigung, Bewässerung usw.) ermöglicht.                                                         

Es gibt verschiedene aerobe Systeme, die zur Behandlung von Schlachthofabwässern eingesetzt werden, darunter aerobe Belebtschlammsysteme, rotierende biologische Scheiben und sequenzielle Batch-Reaktoren (SBR).

4.3.3. Künstliche Feuchtgebiete

Künstlich angelegte Feuchtgebiete ahmen die Abbauprozesse natürlicher Feuchtgebiete zur Wasserreinigung nach, indem sie durch das Zusammenspiel von Vegetation, Boden, Mikroorganismen und Atmosphäre biologische und physikalisch-chemische Prozesse integrieren, die der Adsorption, biologischen Zersetzung, Filtration, Photooxidation und Sedimentation organischer Verbindungen und Nährstoffe dienen.

Künstlich angelegte Feuchtgebiete haben sich bei der Entfernung organischer Verbindungen und Nährstoffe für verschiedene Vegetationstypen als wirksam erwiesen, mit maximalen Abbauraten von 99 %, 97 %, 85 % und 78 % für BSB, CSB, SSV und NTK. Es handelt sich um einfache Verfahren mit geringen Betriebs- und Wartungskosten und geringen Auswirkungen auf die Umwelt, die jedoch für ihre Umsetzung viel Platz benötigen.

Beispiele für biologische Reaktoren, die häufig bei der Abwasserbehandlung von Schlachthöfen und Fleischverarbeitungsbetrieben eingesetzt werden:

4.3.4. FBR-Verfahren

Das FBR-Verfahren („Flotation Bio-Reactor“) kombiniert drei Technologien:

• Ein biologischer Reaktor, in dem die biologische Behandlung unter Sauerstoffzufuhr stattfindet, der anaeroben und/oder anoxischen Phasen vorausgehen können.
• Ein DAF-Klärsystem, mit dem sich perfekt geklärtes Wasser gewinnen lässt, das abgeleitet werden kann.
• Um sicherzustellen, dass die nachfolgenden Trennprozesse die erwarteten Ergebnisse liefern, muss in einem Flockungssystem ein Polyelektrolyt mit flockender Wirkung dosiert werden. Optional kann ein Koagulierungsmittel zugesetzt werden, um Werte wie die Trübung zu senken und Phosphor auszufällen.

Es handelt sich um ein innovatives System, das die Flotation mit gelöstem Sauerstoff als Nachklärung nutzt, um die Leistung herkömmlicher Systeme zu verbessern. Das SIGMA BIODAF – FBR-System (Flotation Biological Reactor) nutzt das DAF-Verfahren, um den Belebtschlamm vom Wasser abzutrennen und sehr hohe Biomassekonzentrationen im Reaktionsmedium von bis zu 9000 mg/l MLSSV zu erreichen.

Es ermöglicht die Behandlung von Durchflussmengen von 50 bis 10.000 m³/Tag und Biomassekonzentrationen im Reaktor von 2.000 bis 9.000 mg/l MLSSV.

Dank unserer FBR-Bioflotationssysteme lassen sich Schlämme mit einem Trockensubstanzgehalt erzielen, der drei- bis viermal höher ist als bei jedem herkömmlichen System.                                                     

Durch die Kombination dieser Technologien entsteht perfekt geklärtes Wasser, das unter Einhaltung der Einleitungsvorschriften abgeleitet werden kann. Außerdem fällt Schlamm an, der zum Teil in den biologischen Reaktor zurückgeführt wird, um eine stabile Biomassekonzentration aufrechtzuerhalten, und zum Teil als Abzug entnommen wird.

4.3.5. Biologisches Festbett-System

Das Abwasser aus Schlachthöfen zeichnet sich nach der Vorbehandlung in der Regel durch ein hohes Verhältnis von N (Stickstoff) zu CSB (chemischer Sauerstoffbedarf) aus. Daher eignen sich biologische Behandlungsverfahren mit Nitrifikation und Denitrifikation besonders gut. In der Regel sind für die Denitrifikation keine zusätzlichen Mittel erforderlich, sofern kein vorheriger Abbau der Kohlenstoffverbindungen stattfindet.

Ein biologischer Festbett-Kaskadenreaktor ist ein zuverlässiges und robustes Verfahren, das Über- und Unterauslastungen problemlos bewältigen kann. Es handelt sich um ein System, das sich in Fleischverarbeitungsbetrieben bewährt hat und hervorragende Ergebnisse bei der Entfernung von CSB, BSB₅, Phosphor, Stickstoff und Ammoniak aus dem Abwasser von Schlachthöfen liefert.

In verschiedenen Projekten der fleischverarbeitenden Industrie wurden folgende Reinigungsstandards erreicht:

Parameter	COD	BSB	Ammoniakstickstoff	N	Phosphor
Wert (mg/l)	<100	<10	<5	<3	<1

5. Nachbehandlung des Abwassers

Abwässer, die im Rahmen eines biologischen Verfahrens behandelt wurden, müssen – auch wenn sie die in den geltenden Vorschriften festgelegten Grenzwerte einhalten – frei von pathogenen Keimen sein; daher muss vor ihrer Ableitung eine Sterilisierung erfolgen.                                                              

Das herkömmliche Verfahren besteht aus einer Oxidation mit_Cl₂ oder NaOCl, wobei eine ausreichende Verweildauer (etwa 15 Minuten) in einem Becken gewährleistet wird, das in der Regel eine labyrinthartige Form aufweist (Trocadero).                                                  

 Derzeit geht der Trend dahin, andere Sterilisationssysteme einzusetzen, wie beispielsweise UV-Strahlungsanlagen mit mittlerer und hoher Bestrahlungsstärke, Ozonisatoren oder die Dosierung anderer Oxidationsmittel, die die Umwelt so wenig wie möglich belasten (_ClO₂, Bromsalze usw.).

Das gereinigte Abwasser kann auch für bestimmte, weniger anspruchsvolle Prozesse innerhalb des Werks (Spülungen, Reinigungen usw.) wiederverwendet werden; dazu muss es durch weitere ergänzende Klärverfahren aufbereitet werden.

6. Wiederverwendung von Abwasser in einem Schlachthof

Der Wasserverbrauch aus dem öffentlichen Wassernetz variiert in dieser Branche erheblich, doch in jedem Fall fallen in einem typischen Schlachthof große Mengen an Abwasser an, das beim Schlachtvorgang und bei der Reinigung der Anlagen entsteht. Aus diesem Grund sind die Wiederverwendung von Wasser und die Rückgewinnung wertvoller Nebenprodukte aus den Abwässern der Fleischverarbeitung ein zunehmender Trend in der Lebensmittelindustrie.

Immer mehr Unternehmen verlangen Aufbereitungsprozesse, die sowohl die Wiederverwendung von Wasser als auch die Rückgewinnung von Nährstoffen und Düngemitteln sowie die Erzeugung und Nutzung von Biogas ermöglichen.

Das gereinigte Abwasser eines Schlachthofs kann für verschiedene Zwecke wiederverwendet werden, je nach Qualität des gereinigten Wassers und den spezifischen Anforderungen. Zu den möglichen Verwendungszwecken gehören unter anderem:

• Landwirtschaftliche Bewässerung: Aufbereitetes Wasser kann zur Bewässerung landwirtschaftlicher Kulturen verwendet werden, sofern es die Qualitätsstandards und gesetzlichen Anforderungen zum Schutz der menschlichen Gesundheit und der Umwelt erfüllt.
• Industrielle Nutzung: In bestimmten Fällen kann das aufbereitete Wasser in industriellen Prozessen verwendet werden, die kein Trinkwasser erfordern, wie beispielsweise zur Kühlung von Anlagen, zur industriellen Reinigung oder für Fertigungsprozesse, bei denen kein direkter Kontakt mit Lebensmitteln oder Personen besteht.
• Wasser für den internen Gebrauch: Das aufbereitete Wasser kann innerhalb des Schlachthofs für Reinigungsarbeiten, zum Waschen von Geräten, für Toiletten oder andere Zwecke wiederverwendet werden, bei denen kein Trinkwasser in Trinkwasserqualität erforderlich ist.

Es ist wichtig zu beachten, dass die Wiederverwendung von aufbereitetem Wasser den örtlichen Anforderungen und Vorschriften entsprechen und verantwortungsbewusst gehandhabt werden muss, um den Schutz der menschlichen Gesundheit und der Umwelt zu gewährleisten. Eine kontinuierliche Überwachung der Qualität des aufbereiteten Wassers sowie eine angemessene Auslegung des Aufbereitungssystems sind erforderlich, um sicherzustellen, dass die für die Wiederverwendung erforderlichen Qualitätsstandards eingehalten werden.

In der Regel sind zusätzliche Technologien und weitergehende Aufbereitungsverfahren erforderlich, um sicherzustellen, dass das aufbereitete Abwasser die für die Wiederverwendung erforderlichen Standards erfüllt. Zu den gängigen Verfahren, die zur Verbesserung der Wasserqualität und zur Ermöglichung der Wiederverwendung eingesetzt werden können, gehören:

6.1 Fortgeschrittene Verfahren zur Filtration und Salzabscheidung

Durch den Einsatz von Technologien zur Feinfiltration, wie beispielsweise der Membranfiltration (Mikrofiltration oder Ultrafiltration), lassen sich Schwebstoffe, organische Stoffe und bestimmte chemische Schadstoffe aus dem gereinigten Abwasser entfernen.                                                                             

Verfahren zur Abtrennung von Salzen und Molekülen mittels semipermeabler Membranen stellen eine Alternative für die Aufbereitung von Abwässern aus der Fleischverarbeitung dar, bei der das aufbereitete Wasser wiederverwendet werden soll. Es gibt verschiedene Membranreinigungsverfahren wie die Nanofiltration (NF) und die Umkehrosmose (RO), die bei der Entfernung von Salzen, organischen Stoffen und Krankheitserregern eine Trennleistung von über 90 % bieten.                                                                          

Ein Aspekt, der bei Membranverfahren zu berücksichtigen ist, ist die Verschmutzung der Membranen während der Abwasserbehandlung, da eine angemessene Vorbehandlung, Wartung und ein geeignetes Austauschprotokoll unerlässlich sind, um die Wirksamkeit des Verfahrens zu gewährleisten.

6.2 Zusätzliche Desinfektion

Neben den bei der konventionellen Aufbereitung verwendeten Desinfektionsverfahren wie Chlorung oder UV-Bestrahlung können strengere Desinfektionsmethoden wie Membrandesinfektion, fortgeschrittene Chlorung oder Bestrahlung mit hochintensivem UV-Licht erforderlich sein, um die wirksame Beseitigung von Krankheitserregern und Mikroorganismen sicherzustellen.

6.3 Fortgeschrittene Oxidationsverfahren

Bestimmte persistente chemische Schadstoffe im Abwasser (refraktärer CSB) erfordern zu ihrer Beseitigung unter Umständen fortschrittliche Oxidationsverfahren wie die Ozonisierung oder die Oxidation mit Wasserstoffperoxid.

Fortgeschrittene Oxidationsverfahren stellen eine ergänzende Behandlungsoption nach der primären und sekundären Abwasserbehandlung in Schlachthöfen dar und weisen eine hervorragende Effizienz beim Abbau organischer Stoffe und bei der Wasserwiederverwendung auf. Es gibt verschiedene Verfahren, darunter unter anderem Gammastrahlung, Ozonisierung, Ultraschalltechnologie (UST), UV/H₂O₂, UV/O₃ und Photokatalyse, die sich durch ihre hohe Reaktionsgeschwindigkeit und eine sehr kurze Behandlungszeit auszeichnen. Manchmal werden die Moleküle schwer abbaubarer organischer Stoffe oxidiert, um ihre Bindungen aufzubrechen und ihren anschließenden biologischen Abbau zu erleichtern – als kostengünstigere Alternative zur vollständigen Oxidation.                                     

Die Desinfektion ist ein weiterer Vorteil der fortgeschrittenen Oxidationsverfahren, die Krankheitserreger ohne den Einsatz zusätzlicher Chemikalien inaktivieren können und so die Bildung gefährlicher Nebenprodukte (THM, Chlorverbindungen usw.) verhindern.                                                          

Die Photokatalyse unter Verwendung von auf dem Photo-Fenton-Verfahren basierenden Prozessen sowie die Photooxidation mittels UV/H₂O₂ sind die am häufigsten eingesetzten fortgeschrittenen Oxidationsverfahren zur Behandlung von Abwässern aus Schlachthöfen. Obwohl diese Verfahren bei alleiniger Anwendung in der Regel kostspielig sind, lassen sich als Nachbehandlungsmethode für das Sekundärabwasser von Schlachthöfen Abbauwirkungsgrade von über 90 % hinsichtlich TOC (Gesamtgehalt an organischem Kohlenstoff) und CSB (chemischer Sauerstoffbedarf) erzielen.

6.4 Nährstoffbehandlung

Je nach den Anforderungen an die Qualität des wiederverwendeten Wassers und den örtlichen Vorschriften kann es erforderlich sein, Verfahren zur Nährstoffentfernung wie Denitrifikation und Phosphorentfernung einzusetzen, um eine Eutrophierung zu verhindern und die Qualität des aufnehmenden Gewässers zu schützen. 

Es ist wichtig zu betonen, dass die Auslegung und Auswahl der zusätzlichen Aufbereitungstechnologien von Faktoren wie den folgenden abhängt:

• Die Ausgangsqualität des Abwassers.
• Qualitätsstandards für die Wiederverwendung.
• Die örtlichen Vorschriften.
• Die besonderen Anforderungen des Schlachthofs.

7. Leistungsfähigkeit der Technologien

Die folgende Tabelle enthält die am häufigsten verwendeten Technologien zur Behandlung von Abwasser aus Schlachthöfen und anderen Fleischverarbeitungsbetrieben.      

Besonderes Augenmerk wird auf die Entfernung organischer Verbindungen und überschüssiger Nährstoffe gelegt, gemessen an allgemeinen Parametern wie BSB, CSB, TOC, Gesamtstickstoff (TN) und Gesamtphosphor (TP). Wie zu erkennen ist, variieren die Reinigungswirkungsgrade stark und hängen unter anderem von Faktoren wie den Eigenschaften des Abwassers, der Behandlungsdauer oder der Schadstoffkonzentration ab.

Abkürzung	Konzept	Abkürzung	Konzept
UST	Ultraschall	EC	Elektrokoagulation
AF	Flotation	AL	ungelöschter Kalk
APR	Anaerober Reaktor mit Ablenkblech	SBR	Sequentieller Bioreaktor
AS	Oberflächenbelüftung	AD	Anaerobe Vergärung
AOP	Fortgeschrittene Oxidation	CW	Künstliche Feuchtgebiete

Technologie	HRT (h)	BODIN ( mg/l)	CODIN ( mg/l)	FETT ( mg/l)	TNIN ( mg/l)	BODREM (mg/l)	CODREM (mg/l)	TOCREM ( mg/l)	TNREM (mg/l)
EC	1	1123	2171	-	148	-	85	-	-
ABR-AS-AOP	41	4635	-	1200	841	100	-	100	82
SBR	96	-	6580	-	3321	-	81	-	95
AF	46	-	15800	-	-	-	60	-	-
AL	48	5088	9216	-	343	73	59	-	-
SBR	12	-	356	-	175	-	-	-	91
EC	1	1950	3337	-	-	-	78	-	-
SBR	161	4240	6057	1436	576	-	98	-	98
AF	24	-	88	-	-	-	80	-	90
AD	2640	-	18600	-	5200	-	-	-	66
MF	48	-	480	183	115	-	91	45	45
UST-AF-UF	144	-	3000	-	-	-	96	-	-
CW	28	-	468	-	61	-	60	-	46
UF-RO	160	-	7970	-	-	-	80	-	-
AD-AOP	723	658	1494	513	181	98	98	97	31
ABR-AS-AOP	55	1635	2000	1200	841	100	99	100	85
ABR-AS-AOP	10	1831	2043	1691	866	100	99	100	90

8. Schlussfolgerungen

Die fleischverarbeitende Industrie und Schlachthöfe produzieren Abwässer, die stark mit biologisch abbaubaren Stoffen belastet sind, was zu einem hohen CSB-Wert führt. Dieser CSB ist von Natur aus sehr biologisch abbaubar (hoher BSB-Anteil) und lässt sich daher leicht durch biologische Klärverfahren abscheiden. Aufgrund seines hohen Feststoffgehalts ist eine Aufbereitungsanlage erforderlich, die im Wesentlichen aus den folgenden Stufen besteht:

HOMOGENISIERUNG UND VORBEARBEITUNG

• Vorzerkleinerungs- und Siebanlagen
• Homogenisierungswanne mit pH-Einstellung

VORBEHANDLUNG

• Primäre physikalisch-chemische Kläranlage, bestehend aus Koagulations- und Flockungskammern sowie einer Anlage zur Flotation mit aufgelöster Luft (DAF).

ZWEITBEHANDLUNG

• Anaerobe biologische Kläranlage
• Anlage zur aeroben biologischen Abwasserreinigung
• DAF-Flotationsanlage mit gelöstem Luft für die Abscheidung und Rückführung von Belebtschlamm in die aerobe biologische Oxidationszone (ersetzt den Nachklärer)
• Desinfektion des behandelten Abwassers

TERTÄRE BEHANDLUNG (Rückgewinnung von Abwässern)

• Ersatz der Nachkläranlage oder der DAF-Flotationsanlage durch MBR
• Membranbasiertes Abwasserrückgewinnungssystem (mF/UF/NF/OI).
• Desinfektion

Schlammbehandlung

• Anaerobe/aerobe Schlammfaulung
• Behandlung des Gärrests.
• Mechanische/thermische Schlammtrocknung

Der aktuelle Trend ist :

• Verwenden DAF-Flotationssysteme anstelle von Dekantierbehältern.
• Fortgeschrittene Oxidationsverfahren anstelle von biologischen Verfahren oder in Kombination mit diesen.

Einsatz von Filtermembranen auf verschiedenen Stufen (UF/NF/OI), je nach den Anforderungen für die Wiederverwendung des behandelten Abwassers und für die Verwertung der Rückstände (Schlämme).