Pestizid-Feinfilter für Waschwasser (Pestizid-Feinfilter für Waschwasser: Wasserrecycling durch Feinfiltration, Wasserqualitätskontrolle und Docking-Station)

• Forschungsstelle: BAFU
• Projektnummer: UTF 670.18.21

Schlüsselwörter (Deutsch)

Waschplätze, Pestizid-Sprühgeräte, Pestizide, Pflanzenschutzmittel, PSM, Waschwasser, Filter, GAK, Feinfilter, GUS

Kurzbeschreibung (Deutsch)

Punktuelle Quellen wie Waschplätze für Pestizid-Sprühgeräte sind für 50% der Umweltbelastung durch Pflanzenschutzmitteln (PSM) aus der Landwirtschaft verantwortlich. Das Waschwasser enthält verschiedene Wirkstoffe, auch aus früheren Spritzeinsätzen, sowie Hilfsmittel wie Tenside in gelöster und partikulärer Form und häufig in hohen Konzentrationen. Als BAT (Best Available Technology) gilt, die Geräte auf geschlossenen Plätzen zu waschen. Bisher stehen zur Reinigung des Waschwassers z.B. Verdunstungsanlagen zur Verfügung. Diese Anlagen brauchen allerdings viel Platz und sind witterungsabhängig. Die Ostschweizer Fachhochschule OST und Créabeton Matériaux AG haben deshalb in einem 3-jährigen Innosuisse-Projekt eine technische Filteranlage zur Behandlung des Waschwassers direkt auf dem Wasch-/Befüllplatz entwickelt und 2020 auf den Markt gebracht. Sie ist witterungsunabhängig und kompakt. Bereits stehen in mehreren Kantonen verschiedene Anlagen in Betrieb. Der Filter entfernt die PSM nicht-selektiv zu rund 99.99%. Creabeton baut die Anlagen inkl. Infrastruktur wie Pumpendruckleitungen und bietet auch Dienstleistungen wie den Ersatz der GAK an. Die Anlagen eignen sich v.a. für mittlere bis grosse landwirtschaftliche Betriebe oder Gemeinschaftswaschplätze.

Für die weitgehende Entfernung der restlichen feinstpartikulären Stoffe (< 10 µm), z.B. Kupfer aus dem Weinbau, soll nun ein Feinfilter im GUS-Modul entwickelt werden, damit die Standzeit der nachfolgenden granulierten Aktivkohle (GAK) verlängert werden kann. Im AK-Modul wird das Waschwasser mehrmals zirkuliert. Ein zu entwickelndes Messkonzept überwacht die Beladung der GAK bzw. soll die Reinigungsleistung garantieren. Die Überwachung geschieht indirekt aufgrund von z.B. einfach zu bestimmenden Summenparametern oder Leitsubstanzen (DOC, CSB), die auf die häufig vorkommenden bzw. problematischen PSM abgestimmt werden. Dank einer Docking-Station (Zapfsäule) für das behandelte Waschwasser kann dieses Wasser direkt wiederverwendet werden.

Ergebnisse gemäss Vertrag (Deutsch)

1. In Laborversuchen ist geeignetes Filtermaterial erprobt. Die Laboranlage hält über 90% vom GUS zurück, weist eine gute Eliminationsleistung der gängigen partikulären PSM und eine langdauernde Funktionsfähigkeit auf.

2. Die Messparameter (voraussichtlich CSB, GUS, DOC, ev. Farbstoff), die für den Nachweis der Eliminationsleistung dienen sollen, sind aufgrund ihrer Korrelation mit der PSM-Abtrennung ausgewählt. Für den volltechnischen Prototyp liegen das Messkonzept für die Wasserqualität (Messtechnik, Überwachungskonzept), Anlageauslegung inkl. Zapfsäule für das Wasserrecycling und Kostenkalkulationen vor. Meilenstein 1

3. Verschiedene Flächen- und Raumfiltervarianten sind unter typischen Betriebsbedingungen inkl. Integration der Messtechnik im PSM-Modul sowie Verknüpfung mit der Steuerung- und Loggersoftware getestet und optimiert. Der definitive Prototyp des GUS-Moduls ist gebaut. Die 1-2 Filterelemente können in bestehenden Anlagen nachgerüstet werden und sind fixer Bestandteil in neuen GUS-Modulen.

4. Das GUS-Modul ist mit realem Waschwasser unter Stressbedingungen (bereits beladener GAK, intensive Beschickung) bezüglich Leistung und Standzeit getestet. Es hält mindestens 70 % der feinstpartikulären PSM zurück. Filtration, Messtechnik und Steuerung sind optimiert. Meilenstein 2

5. Die Resultate sind mit den Behörden besprochen. Die Kreislaufführung des Waschwassers auf dem Waschplatz wurde vor Ort demonstriert.

6. Ein Schlussbericht mit Darstellung der Ergebnisse aus 3.1 bis 3.4 und dem weiteren Vorgehen ist redigiert und dem BAFU abgegeben.

7. Textbausteine, Illustrationen und mindestens 3 Fotografien (genauere Angaben s. Beilage 3) für die Verwendung in öffentlichen Publikationen sind bereitgestellt und dem BAFU abgegeben.

8. Eine Präsentation der Ergebnisse mit entsprechender Power-Point Darstellung wird am Schluss des Projektes für interessierte Personen aus dem BAFU durchgeführt.

Projektziele (Deutsch)

Ein Feinfilter steht für das GUS-Modul zur Verfügung, der die feinstpartikulären (< 10 µm) Pflanzenschutzmittel um mindestens 70% reduziert. Die Docking-Station der Creabetonstellt das aufbereitete Wasserbereit und kann auch auf den bestehenden Filteranlagen eingebaut werden. Die Kosten der Anlage liegen höchstens 20% höher als diejenigen für die heutigen Biobed- oder Verdunstungsanlagen.

Beschreibung der Resultate (Deutsch)

Für die Qualitätskontrolle des behandelten Waschwassers wurde die Messung des SAK₂₅₄ (online/offline) als mögliches finanzierbares Verfahrenskonzept ermittelt. Anhand der SAK₂₅₄-Messung (online) kann eine PSM-Elimination > 95 % überwacht werden, vor allem bei grossen Anlagen. Erst wenn die Leistung geringer als 95 % ausfällt, müsste eine chemische Laboranalyse durchgeführt werden (LC-/GC-MS).

Für die Filtration der Feinfraktion von PSM wurde ein Lösungskonzept entwickelt, basierend auf der Mikrofiltration durch das GAK-Modul und kombiniert mit nachgeschalteter Feinfiltration. Im Realbetrieb mit hochkonzentriertem synthetischem Waschwasser erzielt die 2-stufige Filtermodulkonfiguration eine Elimination von 95 % bezogen auf die Feinfraktion von PSM. Allein die erste Stufe eliminiert knapp 92 % der feinpartikulären PSM. Die gewählten Filterkerzen sind zum Einmalgebrauch und erhöhen die Betriebskosten um < 10%. Als Berechnungsgrundlage wurde eine 2-stufige Filtration gewählt.

Als Schnittstelle zur Waschwasserwiederverwendung wurden mehrere Konzepte auf Basis von IBC-Containern erstellt und in der Praxis bei Landwirten umgesetzt. Die Dockingstationen lassen sich individuell an die örtlichen Begebenheiten und Anforderungen anpassen.

Umsetzung und Anwendungen (Deutsch)

Die Übergabelösungen für das behandelte Waschwasser wurden im Rahmen des Projektes an bestehenden Anlagen erfolgreich umgesetzt und werden Bestandteil des neuen CBB-Produktportfolios.

Die Hardware für die Waschwasserqualitätskontrolle ist definiert und kann bei Bedarf in das aktuelle Steuersystem der PSM-Abscheider verbaut werden.

Die Filtrationsmodule für die feinpartikuläre PSM-Fraktion kann bei Neuanlagen von Beginn an oder in bestehende Anlagen nachgerüstet werden.

Die Marktakzeptanz der beiden Entwicklungen "Waschwasserqualitätskontrolle" und "Fein-PSM-Filtration" ist abhängig von behördlichen Vorgaben und den landwirtschaftlichen Anforderungen im jeweiligen Anwendungsfall.

Weiteres Vorgehen (Deutsch)

Für die Zukunft ist es angedacht, mit der Behandlungstechnik der PSM-Abscheider in weitere Marktsegmente vorzudringen. So ergeben sich Möglichkeiten im Bereich der Farben- und Putzhersteller sowie der Zulieferindustrie für Pharmabetriebe.

Die Zukunftsperspektive im landwirtschaftlichen Sektor ist stark abhängig von behördlichen Vorgaben und deren konsequenter Umsetzung. Im Vergleich zu anderen Behandlungskonzepten, wie z. B. Verdunstungsanlagen ist der PSM-Abscheider mit den Zusatzmodulen "Waschwasserqualitätskontrolle" und "Fein-PSM-Filtration" hinsichtlich Kosten, Anwenderfreundlichkeit und Behandlungssicherheit ein konkurrenzfähiges Produkt mit Alleinstellungsmerkmalen, welches die Wiederverwendung vom behandelten Waschwasser ermöglicht.