Glossar

BEGRIFFE UND DEFINITIONEN

Begriffe der Gärrest- und Gülleeindampfung, erklärt mit Messdaten aus unseren Anlagen, wo wir sie haben. Darunter finden Sie verbreitete Irrtümer und was tatsächlich stimmt.

Unsere Begriffe

Eindampfverhältnis

Das Eindampfverhältnis gibt an, aus wie viel Zulauf wie viel Konzentrat wird. Bei 1:3 wird aus rund 3 m³ Flüssigphase rund 1 m³ Konzentrat, das Volumen sinkt also um rund zwei Drittel.

Wie weit sich ein Medium eindampfen lässt, begrenzen Chlorid, Viskosität und Belagbildung. Dünne Flüssigphasen wie Filtrat nach Flockung oder die Flüssigphase von Schweinegülle erreichten im Laborversuch 1:10 bis 1:15. In weitergeführten Versuchen mit Gärrest aus Speiseresten wurden 1:3 bis 1:4 erreicht.

Synonyme: Volumenreduktion, Konzentrationsfaktor.

Chlorid im Konzentrat

Für Verdampfertyp und Werkstoff zählt der Chloridgehalt im Konzentrat. Er ergibt sich aus Chlorid im Zulauf mal Eindampfverhältnis: 1.000 mg/l im Zulauf werden bei 1:10 rechnerisch zu 10.000 mg/l im Konzentrat.

Gärrest dampfen wir im DV bei niedrigerer Temperatur bis 15.000 mg/l Chlorid im Konzentrat ein, im neutralen bis alkalischen Bereich. Für über 15.000 bis unter 30.000 mg/l setzen wir MVR-Verdampfer in hochkorrosionsbeständigen Werkstoffen ein und halten den pH-Wert im Konzentrat bei mindestens 8. Welcher Verdampfer und welcher Werkstoff im Einzelfall passen, legen wir projektbezogen auf Grundlage des Laborversuchs fest.

Labor-Eindampfversuch

Bevor wir ein verbindliches Angebot abgeben, dampfen wir eine Probe Ihres Mediums in unserem Labor ein. Ein Versuch mit 2 Litern zeigt, welches Eindampfverhältnis Ihr Medium zulässt, welchen Werkstoff der Verdampfer braucht und ob die Separation davor ausreicht.

Wir haben Dutzende Labor-Eindampfversuche durchgeführt. In mehreren davon haben wir von der Verdampfung abgeraten oder das Eindampfverhältnis begrenzt.

Technische Verfügbarkeit (VDI 3423)

Vereinfacht gesagt ist das der Anteil der geplanten Betriebszeit, in dem die Anlage nicht wegen einer technischen Störung stand. Die genaue Definition und die Berechnung legt die Richtlinie VDI 3423 fest. Maßgeblich ist deren Wortlaut.

Auf der Referenzanlage Westdeutschland laufen zwei DV-Linien, beide mehrstufige Vakuumverdampfer. Laut Fernüberwachungsdaten lag die Verfügbarkeit dort in der Eindampfsaison 2023/24 (Oktober bis Februar) bei mindestens 95 % und in der Saison 2024/25 bei mindestens 88 %. Gerechnet haben wir konservativ: Jede Minute mit anstehender Sammelstörung zählt als Ausfall, auch wenn die Ursache außerhalb der Anlage lag, etwa fehlende Wärme.

Auslegungswert und Messwert

Der Auslegungswert ist das, worauf eine Anlage ausgelegt ist. Der Messwert ist das, was sie im Betrieb erreicht. Wir veröffentlichen beides.

Der 4-stufige Verdampfer der Referenzanlage Schweiz ist auf 4,3 Liter Destillat je kWh Wärme ausgelegt. Bei Volllast mit 350 bis 370 kW Wärme hat er 2026 4,5 bis 4,7 l/kWh erzeugt.

Destillatnachbehandlung

Damit Destillat in ein Gewässer eingeleitet werden kann, wird die Nachbehandlung nach dem Verdampfer auf den Einleitbescheid abgestimmt. Zwei Praxisanlagen mit Bescheid (CSB 200 mg/l, BSB5 40 mg/l, NH4-N 10 mg/l) arbeiten mit biologischer Nachreinigung.

An der ersten lag der CSB in Laborproben von 2015 bis 2019 im Median bei 32 mg/l und in 67 von 68 Proben unter dem Grenzwert; NH4-N lag in 59 von 69 Proben unter 10 mg/l. An der zweiten lag NH4-N von 2014 bis 2016 in allen 19 Laborproben unter 10 mg/l, im Median bei 0,95 mg/l. Stickstoff ist der Wert, bei dem die laufenden Analysen am häufigsten zeigen, dass nachgeregelt werden muss.

Ammoniakrückgewinnung im Brüdenwäscher

Ammoniak verdampft mit den Brüden. Im Brüdenwäscher bindet Schwefelsäure es als Ammoniumsulfatlösung (ASL), bevor die Brüden kondensieren. Die Säure kommt nur mit den Brüden in Kontakt, der Gärrest selbst bleibt ohne Säure.

Die ASL ist ein eigener, flüssiger Dünger. Phosphor, Kalium und organischer Stickstoff bleiben im Konzentrat. DV und MVR arbeiten nach demselben Prinzip des Brüdenwäschers.

Leerlauf bei Wärmeverlust

Fehlt kurzzeitig Wärme, wartet eine DV-Linie im Leerlauf eine einstellbare Zeit, meist 60 bis 90 Minuten, und verdampft direkt weiter, sobald die Wärme zurück ist. Kommt keine Wärme, fährt die Anlage automatisch ab.

Nach Pausen von bis zu acht Stunden verdampft eine Linie der Referenzanlage Westdeutschland im Mittel nach rund 70 Minuten wieder und erreicht nach rund 80 Minuten 90 % ihrer Leistung. Damit kann der Verdampfer einer flexiblen Fahrweise der BHKW folgen.

Betrieb ohne Personal vor Ort

Die Verdampfer laufen weiter, wenn niemand auf der Anlage ist, zum Beispiel nachts und am Wochenende. Das Personal betreut sie während der normalen Arbeitszeit, neben anderen Aufgaben. Die Anlage wird fernüberwacht.

Auf der Referenzanlage Westdeutschland für Gärrest aus Speiseresten ist das Personal montags bis freitags im Zweischichtbetrieb vor Ort. In der Eindampfsaison 2023/24 entstand mehr als die Hälfte des Destillats nachts und am Wochenende, ohne Personal vor Ort. In dieser Zeit haben die Linien 83 % der Zeit verdampft.

Spezifischer Energiebedarf

Der spezifische Energiebedarf gibt an, wie viel Energie ein Verdampfer für eine bestimmte Menge Destillat braucht. Wir geben ihn als Liter Destillat je kWh an: beim DV je kWh Wärme, bei der MVR je kWh Strom.

Der 4-stufige DV der Referenzanlage Schweiz ist auf 4,3 l/kWh Wärme ausgelegt. Bei Volllast hat er 2026 4,5 bis 4,7 l/kWh erzeugt. Die MVR erzeugt 22,5 l Destillat je kWh Strom, gemessen für die Gesamtanlage. Das entspricht rund 44 kWh Strom je m³ Destillat.

Andere Anbieter rechnen in kWh je Tonne verdampftes Wasser oder in kWh je m³ Zulauf. Beim Vergleich muss deshalb immer klar sein, worauf sich die Zahl bezieht und ob Wärme oder Strom gemeint ist.

Synonyme: Energieverbrauch, Energiekennzahl.

Betriebskosten je m³ Zulauf (OPEX)

Wir geben die Betriebskosten eines Verdampfers je m³ Zulauf an, also je m³ Flüssigphase, die in die Anlage geht. Bezogen auf das Destillat sähe dieselbe Anlage teurer aus, weil das Destillat nur ein Teil des Zulaufs ist.

Richtwerte: DV ab 5,50 € je m³ Zulauf, MVR ab 8 € je m³ Zulauf. Der Wert für eine konkrete Anlage ergibt sich aus dem Konzept.

Stufenzahl (Effekte)

Ein mehrstufiger Vakuumverdampfer nutzt die Wärme mehrfach: Die Brüden einer Stufe heizen die nächste. Je mehr Stufen, desto weniger Wärme braucht er für dieselbe Destillatmenge.

Eine 3-stufige DV-Linie der Referenzanlage Westdeutschland und die 4-stufige DV4000 der Referenzanlage Schweiz erzeugen an vollen Betriebstagen jeweils rund 40 m³ Destillat. Die 4-stufige braucht dafür rund 350 kW Wärme, die 3-stufige rund 490 kW. Wie viele Stufen sinnvoll sind, richtet sich danach, wie viel Wärme am Standort verfügbar ist.

Synonyme: Effekte, Mehrfacheffekt.

Dünne Flüssigphase

Als dünne Flüssigphase bezeichnen wir eine Flüssigphase mit wenig Trockensubstanz, bis rund 2,2 % TS. Beispiele sind Filtrat nach einer Flockung oder die Flüssigphase von Schweinegülle. Im Laborversuch erreichten solche Medien Eindampfverhältnisse von 1:10 bis 1:15.

Für dünne Flüssigphasen eignet sich die elektrisch betriebene MVR. Sie verringert das Volumen um bis zu 90 %. Für dickere Flüssigphasen bis 4,5 % TS ist der DV ausgelegt.

Zweite Separationsstufe

Eine zweite Separationsstufe entfernt nach der ersten Fest-Flüssig-Trennung weitere Feststoffe aus der Flüssigphase. Sie ist nötig, wenn die Flüssigphase nach der ersten Stufe für den Verdampfer zu viel Trockensubstanz oder zu grobe Partikel enthält. Ob sie gebraucht wird, zeigt der Laborversuch. Das steht dann vor der Investition fest und nicht erst im Betrieb.

Werkstoffwahl

Welchen Werkstoff ein Verdampfer braucht, entscheidet vor allem der Chloridgehalt im Konzentrat. Bis 15.000 mg/l Chlorid im Konzentrat dampfen wir Gärrest im DV bei niedriger Temperatur ein. Für über 15.000 bis unter 30.000 mg/l setzen wir MVR-Verdampfer in hochkorrosionsbeständigen Werkstoffen ein und halten den pH-Wert im Konzentrat bei mindestens 8.

Festgelegt wird das je Projekt auf Grundlage des Laborversuchs. Siehe auch: Chlorid im Konzentrat.

Direkt- und Indirekteinleitung

Direkteinleitung heißt, das behandelte Destillat geht in ein Gewässer. Indirekteinleitung heißt, es geht in die öffentliche Kanalisation und von dort in eine Kläranlage. Welche Grenzwerte gelten, legt der jeweilige Bescheid bzw. die Genehmigung fest.

Für die Direkteinleitung wird die Nachbehandlung nach dem Verdampfer auf den Einleitbescheid abgestimmt. Zwei Praxisanlagen mit Bescheid (CSB 200 mg/l, BSB5 40 mg/l, NH4-N 10 mg/l) arbeiten dafür mit biologischer Nachreinigung. Siehe auch: Destillatnachbehandlung.

Lagerraum und Ausbringung

Eindampfen verringert die Menge, die gelagert, transportiert und ausgebracht werden muss. Auf der Referenzanlage Westdeutschland für Gärrest aus Speiseresten verringern die DV-Linien dieses Volumen um rund zwei Drittel: Aus rund 3 m³ Gärrest wird rund 1 m³ Konzentrat. Der Rest geht als Destillat und als Ammoniumsulfatlösung (ASL) aus der Anlage.

Synonyme: Lagerkapazität, Ausbringungsfahrten.

Nachweis vor der Investition

Für dünne Flüssigphasen bis 2,2 % TS kommt die MVR-Testanlage im Dauerbetrieb bei Ihnen vor Ort dazu.

Biomethananlage ohne BHKW

Einer Biomethananlage ohne BHKW fehlt die Abwärme, mit der ein DV arbeitet. Dann kommt die elektrisch betriebene MVR in Frage. Sie verarbeitet dünne Flüssigphasen bis 2,2 % TS. Enthält die Flüssigphase mehr Trockensubstanz, muss die Separation sie zuerst auf diesen Wert bringen, zum Beispiel mit einem Dekanter. Ob das gelingt, zeigt der Laborversuch.

Verbreitete Irrtümer

„Eindampfen geht nur mit Abwärme.“

Richtig ist: Der DV nutzt Abwärme, die MVR läuft elektrisch. Sie erzeugt 22,5 l Destillat je kWh Strom und eignet sich für dünne Flüssigphasen bis 2,2 % TS.

„Destillat ist sauberes Wasser.“

Richtig ist: Destillat trägt noch eine Restfracht. Soll es in ein Gewässer, wird die Nachbehandlung nach dem Verdampfer auf den Einleitbescheid abgestimmt. Zwei Praxisanlagen mit Bescheid (CSB 200 mg/l, BSB5 40 mg/l, NH4-N 10 mg/l) arbeiten dafür mit biologischer Nachreinigung.

„Konzentrat lässt sich beliebig eindicken.“

Richtig ist: Chlorid, Viskosität und Belagbildung setzen die Grenze, und die hängt vom Medium ab. Wir prüfen sie im Labor an Ihrer Probe, bevor wir ein Eindampfverhältnis verbindlich zusagen. In mehreren Versuchen haben wir deshalb von der Verdampfung abgeraten oder das Eindampfverhältnis begrenzt.

„Das Ammoniak landet im Destillat.“

Richtig ist: Ammoniak verdampft mit den Brüden. Der Brüdenwäscher bindet es als Ammoniumsulfatlösung (ASL), bevor die Brüden kondensieren.

„Ein Verdampfer braucht rund um die Uhr Personal.“

Richtig ist: Auf der Referenzanlage Westdeutschland entstand in der Saison 2023/24 mehr als die Hälfte des Destillats nachts und am Wochenende, ohne Personal vor Ort. Die Anlage wird fernüberwacht.

„Verdampfer verschmutzen ständig.“

Richtig ist: Die DV-Linien der Referenzanlage Westdeutschland werden nach jeweils 240 Betriebsstunden chemisch gereinigt (CIP), etwa alle zwei Wochen. Das sind rund 2,5 % der Zeit in der Eindampfsaison. Wie oft gereinigt werden muss, hängt vom Medium ab.

„Fällt die Wärme aus, muss der Verdampfer neu angefahren werden.“

Richtig ist: Fehlt kurzzeitig Wärme, wartet eine DV-Linie im Leerlauf, meist 60 bis 90 Minuten, und verdampft direkt weiter, sobald die Wärme zurück ist. Nach Pausen bis acht Stunden verdampft sie im Mittel nach rund 70 Minuten wieder.

„Laborwerte sagen nichts über den Betrieb.“

Richtig ist: Vor dem Bau der Referenzanlage Westdeutschland haben wir ihren Gärrest im Labor bis 1:2,5 eingedampft. Im Betrieb läuft sie heute bei rund 1:3. Der Laborversuch lag damit auf der sicheren Seite.

„Gärrest ansäuern ist dasselbe wie ein ASL-Wäscher.“

Richtig ist: Beim Ansäuern kommt die Säure in den gesamten Gärrest. Beim Brüdenwäscher kommt sie nur mit den Brüden in Kontakt, der Gärrest bleibt ohne Säure. Saurer Gärrest stellt Anforderungen an Lagerbehälter und Zulassung und kann mehr Schwefelwasserstoff freisetzen. Die ASL ist dagegen ein eigenes Produkt. Phosphor, Kalium und organischer Stickstoff bleiben im Konzentrat.

„Verfügbarkeit ist dasselbe wie Laufzeit.“

Richtig ist: Die technische Verfügbarkeit sagt, wie viel der geplanten Betriebszeit die Anlage nicht durch Störungen ausfällt. Ob sie in dieser Zeit tatsächlich verdampft, hängt auch von Wärme, Zulauf, Reinigung und Wartung ab. Beide Kennzahlen beantworten deshalb verschiedene Fragen. Die genaue Definition steht in VDI 3423.

„Eine MVR schafft auch dicken Gärrest.“

Richtig ist: Die MVR ist für dünne Flüssigphasen bis 2,2 % TS ausgelegt. Der DV verdampft bei niedrigerer Temperatur und verarbeitet Flüssigphasen bis 4,5 % TS.

„Mehr Stufen sind immer besser.“

Richtig ist: Mehr Stufen sparen Wärme. Eine 4-stufige Linie braucht für rund 40 m³ Destillat am Tag rund 350 kW, eine 3-stufige rund 490 kW. Wie viele Stufen passen, richtet sich danach, wie viel Wärme am Standort verfügbar ist.

„Umkehrosmose ist immer günstiger.“

Richtig ist: Das hängt von Menge, Medium und verfügbarer Wärme ab. Grob ab rund 200.000 m³ Gärrest im Jahr kann Umkehrosmose die richtige Wahl sein. Auch dann bleibt ein RO-Konzentrat, das sich eindampfen lässt.

„Rohgärrest kann man direkt eindampfen.“

Richtig ist: In den allermeisten Fällen ist das nicht sinnvoll. In den Verdampfer gehört die Flüssigphase nach der Separation, beim DV bis 4,5 % TS, bei der MVR bis 2,2 % TS. Ob ein Medium geeignet ist, zeigt der Laborversuch.

Standardbegriffe

Gärrest

Der Rückstand aus der Vergärung in einer Biogasanlage. Er enthält Wasser, Nährstoffe und organische Reste.

Gülle

Flüssiger Wirtschaftsdünger aus der Tierhaltung, vor allem von Rindern und Schweinen. Wie beim Gärrest wird die Flüssigphase nach der Separation eingedampft. Die Flüssigphase von Schweinegülle erreichte im Laborversuch Eindampfverhältnisse von 1:10 bis 1:15. Wird Gülle in einer Biogasanlage vergoren, entsteht Gärrest. Synonyme: Flüssigmist.

Flüssigphase

Der flüssige Teil des Gärrests nach der Fest-Flüssig-Trennung. Nur sie geht in den Verdampfer, nicht der Rohgärrest. Synonyme: Dünnphase, Zentrat, Filtrat.

Separation

Die mechanische Trennung des Gärrests in eine feste und eine flüssige Phase, zum Beispiel mit Schneckenpressen oder Zentrifugen.

Konzentrat

Was nach dem Eindampfen übrig bleibt. Phosphor, Kalium und organischer Stickstoff bleiben darin, das Volumen ist deutlich kleiner.

Destillat

Die kondensierten Brüden nach dem Brüdenwäscher. Ob es eingeleitet oder wiederverwendet werden kann, entscheidet die Nachbehandlung. Synonym: Kondensat.

Brüden

Der Dampf, der beim Sieden der Flüssigphase entsteht. Er enthält Wasser und flüchtige Stoffe wie Ammoniak.

Ammoniumsulfatlösung (ASL)

Der Stickstoffdünger, der im Brüdenwäscher entsteht: Schwefelsäure bindet das Ammoniak aus den Brüden. Die ASL ist ein eigenes, flüssiges Produkt.

RENURE

Abkürzung für „REcovered Nitrogen from manURE“, also Stickstoff aus Gülle, der wie Mineraldünger eingesetzt werden darf. ASL aus dem Brüdenwäscher fällt unter die RENURE-Produktart „Ammoniumsalz (Wäschersalz)“ nach Richtlinie (EU) 2026/288. Das gilt nur, wenn der Stickstoff aus Gülle stammt und die Qualitätskriterien erfüllt sind, und nur in Ländern, die RENURE zulassen.

CIP (Cleaning in Place)

Die chemische Reinigung des Verdampfers, ohne ihn zu zerlegen. Auf der Referenzanlage Westdeutschland erfolgt sie nach jeweils 240 Betriebsstunden.

Trockensubstanz (TS)

Der Anteil fester Stoffe in einer Flüssigkeit, in Prozent. Grenzwerte für den Zulauf: DV bis 4,5 % TS, MVR bis 2,2 % TS.

Vakuumverdampfer (DV)

Ein Verdampfer, der im Vakuum bei niedriger Temperatur siedet und mit Wärme betrieben wird, etwa mit Abwärme aus dem BHKW. Auf der Referenzanlage Westdeutschland verdampfen die Stufen bei rund 50 bis 63 °C.

MVR (mechanische Brüdenverdichtung)

Ein Verdichter hebt Druck und Temperatur der Brüden an, damit sie den Verdampfer wieder heizen. Die MVR läuft elektrisch und atmosphärisch und erzeugt 22,5 l Destillat je kWh Strom.

MVR und TVR

Beide verdichten Brüden, um sie wieder als Heizdampf zu nutzen. Die MVR nutzt dafür einen elektrisch angetriebenen Verdichter, die TVR (thermische Brüdenverdichtung) einen Dampfstrahlverdichter mit Treibdampf.

Wärmetauscher im Zwangsumlauf mit Fallfilm

Eine Pumpe fördert die Flüssigphase im Kreislauf, und sie läuft als dünner Film an den Heizflächen herab. DV und MVR von MKR nutzen dieses Prinzip beide.

Vorlauftemperatur

Die Temperatur des Heizwassers, das in den Verdampfer geht. Der DV arbeitet mit 65 bis 85 °C Vorlauf.

Belagbildung (Fouling)

Ablagerungen auf den Heizflächen, die die Wärmeübertragung verschlechtern. Bei niedrigen Verdampfungstemperaturen backen deutlich weniger Beläge an.

Siedepunkterhöhung

Gelöste Salze heben den Siedepunkt einer Flüssigkeit an, und zwar umso stärker, je weiter sie eingedickt wird. Das verringert das nutzbare Temperaturgefälle im Verdampfer.

Schaum und nicht kondensierbare Gase

Beim Erhitzen kann Gärrest schäumen und Gase wie CO2 freisetzen. Gase, die nicht kondensieren, müssen abgeführt werden, sonst stören sie Kondensation und Vakuum.

NH4-N (Ammoniumstickstoff)

Der Stickstoff, der als Ammonium gelöst ist. Er ist pflanzenverfügbar und lässt sich als Ammoniak austreiben.

CSB und BSB5

Kennwerte für die organische Belastung von Wasser. Der CSB (chemischer Sauerstoffbedarf) erfasst alles chemisch Oxidierbare, der BSB5 (biochemischer Sauerstoffbedarf in 5 Tagen) den biologisch abbaubaren Teil.

Umkehrosmose (RO)

Eine Membran trennt Wasser (Permeat) von gelösten Stoffen (RO-Konzentrat). Für Gärrest braucht sie eine aufwendige Vorbehandlung, und es bleibt ein Konzentrat, das sich eindampfen lässt.

Ammoniakstrippung

Luft oder Dampf treibt Ammoniak aus der Flüssigkeit aus, meist bei erhöhtem pH-Wert oder erhöhter Temperatur. Anders als bei der Verdampfung wird dabei nur Ammoniak entfernt, kein Wasser. Das Volumen bleibt also fast gleich.

Zero Liquid Discharge (ZLD)

Eine Aufbereitung, bei der kein flüssiges Abwasser die Anlage verlässt. Zusammen mit einem Trockner für das Konzentrat bieten wir ZLD an.

Abwärme und BHKW

Ein BHKW erzeugt Strom und Wärme. Die Wärme, die am Standort nicht gebraucht wird, kann einen DV betreiben.