Projekt 03337/01

Wasseraufbereitung bei Gemüsewaschmaschinen

Projektdurchführung

Leibniz-Institut für Agrartechnik Potsdam-Bornim e. V. Abteilung Technik im Gartenbau
Max-Eyth-Allee 100
14469 Potsdam

Zielsetzung und Anlass des Vorhabens

Die EU-Qualitätsnorm fordert, daß nur sauberes Gemüse gehandelt werden darf. Somit muß schmutziges Gemüse, wie beispielsweise Möhren oder Rettiche, gewaschen werden. Üblicherweise werden hierzu Trommel-, Düsen- und Tauchbadwaschanlagen eingesetzt. Um den hohen Wasserverbrauch von bis zu 10 Liter Wasser je Kilogramm Gemüse zu reduzieren, werden sowohl aus ökonomischen als auch aus Gründen der Umweltentlastung Wasserumwälzsysteme mit integrierten Schmutzabscheideverfahren eingesetzt. Diese Systeme sind bisher im Gartenbau wenig erprobt. Ziel des Projektes ist es, Kreislaufsysteme mit unterschiedlichen Schmutzabscheideverfahren hinsichtlich Schmutzabscheidegrad und Wassereinsparung unter Berücksichtigung einer hohen Gemüsequalität zu untersuchen und Einsatzgrenzen zu definieren.


Darstellung der Arbeitsschritte und der angewandten MethodenZur Bestimmung des Ausgangszustandes wurde die Verschmutzung des Waschwassers aus Gemüsewaschmaschinen in verschiedenen Gemüsebaubetrieben mit unterschiedlichen Kulturen (Blattgemüse, Wurzelgemüse, Porree) bestimmt und mit den für die Einleitung in Vorfluter gesetzlich zulässigen Höchstwerten verglichen. Hierzu wurden CSB, BSB5, Nges, P, TS und Gesamtkeimzahl erfaßt.
In einer Porreeputz- und -waschanlage wurden unterschiedliche Schmutzabscheideverfahren (Sedimentation im Schwerefeld bzw. im Fliehkraftfeld, Siebung oder Filtration) untersucht. Die Verfahren wurden hinsichtlich Schmutzabscheidung (Siebgrenze), Trübung, Verstopfungsempfindlichkeit, Energiebedarf und möglicher Wassereinsparung eingestuft. Um bessere Vergleichsmöglichkeiten zu erzielen, wurde ein Teil der Verfahren unter definierten Bedingungen mit standardisierten Sanden untersucht.
Mit abnehmender Frischwasserzufuhr steigt die Schmutzkonzentration im Kreislaufwasser. Durch die Nachwäsche soll dieses Schmutzwasser aus lebensmittelhygienischen Gründen möglichst vollständig vom Gemüse abgespült werden. In einem Düsenversuchsstand wurden die Einflußparameter, die den Abwaschgrad ausmachen, untersucht (Düsenart, -anzahl und -anordnung, Wassermenge, Wasserdruck) und Mindestwassermengen festgelegt.


Ergebnisse und Diskussion

Aufgrund der großen Variabilität der eingesetzten Gemüsewaschverfahren hinsichtlich Gemüseart, Kapazität, Randbedingungen können keine pauschalen Lösungen angeboten werden. Grundsätzlich können die folgenden Aussagen hinsichtlich Schmutzwasserqualität, Wasseraufbereitung, Nachwäsche, Umweltentlastung und Wirtschaftlichkeit getroffen werden:
Waschwasserqualität
· Waschwasser aus Gemüsewaschanlagen ist, verglichen mit Waschwässern aus Gemüseverarbeitungsbetrieben, nur gering organisch belastet. Mit abnehmendem Verhältnis von Wasser zu Gemüse steigt die organische Belastung des Waschwassers.
· Eine Vermehrung von Bakterien (Gesamtkeimzahl) durch mikrobielle Prozesse im Waschwasser konnte in keinem der Betriebe beobachtet werden.
· Die gesetzlichen Bestimmungen an die Qualität von Gemüsewaschwasser sind sehr unspezifisch. Eine Anwendung der Verordnung an Badewasser für Gemüsewaschwasser erscheint wenig sinnvoll.
Wasseraufbereitung
In einer Porreeputz- und Waschanlage wurden unterschiedliche Schmutzabscheideverfahren (Siebung, Sedimentation im Schwere- bzw. im Fliehkraftfeld) hinsichtlich Wirkung und Praxistauglichkeit untersucht.
· Die Trenngrenze wird vom Schmutzabscheideverfahren bestimmt.
· Mit Sieben können Korngrößen größer 40 µm abgetrennt werden. Begrenzender Faktor ist die für den Reinigungsprozeß erforderliche Durchflußmenge und die Verstopfungssicherheit, da die Siebfläche nicht unbegrenzt ausgedehnt werden kann. Statische Siebe sind nur bedingt tauglich. Bewegliche Siebe (Rotorsiebe und Bandsiebe) eignen sich besser für den Einsatz an Gemüsewaschmaschinen.
· Sedimentationsverfahren im Schwerefeld benötigen große Oberflächen, um eine gute Schmutzabscheidewirkung zu erzielen. Durch den Einbau von Lamellen ist die Oberfläche und damit der Abscheidegrad von Sedimentationsbecken zu erhöhen.
· Hydrozyklone scheiden aufgrund ihrer Funktionsweise kontinuierlich einen prozentualen Anteil einer Dispersion in den Unterlauf ab. Die Vorteile sind die kleine umgepumpte Wassermenge, der geringe Preis, der geringe Raumbedarf, kaum Wartungsaufwand, da keine beweglichen Teile vorliegen und die mögliche kontinuierliche Abscheidung der Schmutzfraktion. Die untere Trenngrenze liegt bei 5 µm. Der Nachteil ist, daß die Pumpe den gesamten Sand mit umpumpen muß, und daher einem höheren Verschleiß ausgesetzt ist.
· Als geeignete Lösung erscheint die Kombination eines selbstreinigenden Siebes mit einer Maschenweite kleiner als der Düsenquerschnitt und einem Hydrozyklon. Zur Abscheidung von grobem Sand sollte das Wassersammelbecken so groß gewählt werden, daß Sand sedimentieren kann.
Nachwäsche
Die Nachwäsche dient dazu, das Schmutzwasser auf der Gemüseoberfläche möglichst vollständig durch Trinkwasser zu ersetzen, um qualitativ hochwertiges Gemüse zu erzeugen.
· Ein hoher Abwaschgrad ist nur durch eine entsprechend große Wassermenge zum Abspülen und Ersetzen des Schmutzwassers zu erzielen.
· Nachwäsche in mehreren Stufen mit kleinvolumigen Düsen bringt nur geringe Vorteile gegenüber wenigen großvolumigen Düsen. Ausschlaggebend ist die Gesamtwassermenge bzw. die spezifische Wassermenge. Von Blattgemüse ist das anhaftende Schmutzwasser allein durch wassersparende Nachwäsche nicht abzuspülen.
Umweltentlastung
Durch den Einsatz von Wasserumwälzanlagen können über 90% der Trinkwassermenge eingespart werden. Sowohl die Reduzierung der Trinkwasser- als auch der Abwassermenge führen zu deutlicher Umweltentlastung. Für Wurzelgemüse ist eine Mindestwassermenge von 0,15 m³/t anzustreben. Bei Blattgemüse kann die Menge wegen des hohen, verbleibenden Haftwasseranteils auf der Gemüseoberfläche auf ca. 1 m³/t reduziert werden.
Wirtschaftlichkeit
Wasserumwälzanlagen sind relativ teuer. Sie amortisieren sich jedoch in kurzer Zeit, wenn alternativ mit Trinkwasser gewaschen wird.


Öffentlichkeitsarbeit und Präsentation

Die Ergebnisse werden über Publikationen in Fachzeitschriften, Vorträge und Beratungsgespräche mit Gärtnern, Landwirten und der Industrie umgesetzt.


Fazit

Durch Schmutzwasserumwälzanlagen kann der Trinkwasserverbrauch für die Gemüsewäsche deutlich reduziert werden. Die mögliche einzusparende Wassermenge hängt in erster Linie vom tolerierbaren Verschmutzungsgrad des auf der Gemüseoberfläche verbleibenden Waschwassers und damit von der Qualität der Nachwäsche ab.