Stand: August 2026 · Fachlich geprüft
Bei der biologischen Abluftreinigung bauen Mikroorganismen die Schadstoffe aerob zu Kohlendioxid, Wasser und Biomasse ab. Die drei technischen Bauformen unterscheiden sich darin, wo die Mikroorganismen sitzen: beim Biofilter auf festem Trägermaterial, beim Biorieselbettreaktor als Biofilm auf inerten Füllkörpern, beim Biowäscher suspendiert in einer separat geführten Waschflüssigkeit. Voraussetzung für alle drei ist, dass die Komponenten wasserlöslich und biologisch hinreichend schnell abbaubar sind. Maßgebliche Regelwerke sind VDI 3477 (Biofilter) und VDI 3478 (Biowäscher, Biorieselbettreaktoren).
Der wirtschaftliche Reiz liegt in den Betriebskosten — kein Brennstoff, kein Adsorbens, im Regelbetrieb keine Chemikalien. Der Preis dafür sind enge stoffliche Grenzen und ein lebendes System, das Fahrweise verzeiht, aber keine Vernachlässigung.
Das gemeinsame Wirkprinzip
Allen biologischen Verfahren liegt dieselbe Kette zugrunde:
- Stoffübergang. Der Schadstoff muss aus der Gasphase in die wässrige Phase übergehen. Maßgeblich ist die Löslichkeit, beschrieben über die Henry-Konstante. Dieser Schritt ist meist geschwindigkeitsbestimmend.
- Sorption. Anlagerung an das feuchte Trägermaterial bzw. Aufnahme in die Waschflüssigkeit.
- Mikrobieller Abbau. Aerobe Oxidation durch Mikroorganismen zu CO₂, Wasser und Biomasse.
Daraus folgt die Doppelbedingung, an der jede Eignungsprüfung ansetzt: Ein Stoff muss wasserlöslich sein und biologisch abbaubar. Ist nur eine der beiden Bedingungen erfüllt, ist das Verfahren ungeeignet — unabhängig von Anlagengröße und Wartungsqualität.
Adaption — die Anpassung der Mikroorganismen an Substratmenge, Substratzusammensetzung und Milieufaktoren — braucht je nach Stoffspektrum Tage bis mehrere Wochen. Eine Abnahmemessung unmittelbar nach Inbetriebnahme misst deshalb nicht die Anlagenleistung, sondern eine unfertige Biologie.
Der Biofilter
Beim Biofilter durchströmt die schadstoffhaltige Luft eine Schüttung aus organischem Filtermaterial. Die auf dem Material immobilisierten Mikroorganismen bilden einen Biofilm; die Schad- und Geruchsstoffe werden zunächst sorbiert und dann abgebaut. Die Durchströmung erfolgt von unten nach oben oder — bei geschlossenen Filtern — im Down-flow-Betrieb von oben nach unten.
VDI 3477 thematisiert die Reinigung von Abgas- und Abluftströmen, die gas- und aerosolförmige luftverunreinigende Stoffe, insbesondere Geruchsstoffe, enthalten; der Stoffabbau erfolgt aerob durch Mikroorganismen auf festen Trägersubstanzen. Die Richtlinie benennt 37 Anlagenarten, in denen Biofilter erfolgreich arbeiten, und führt 32 Beispielanlagen mit Betriebsparametern auf.
Rechtlich relevant: Abschnitt 5.1.1 der TA Luft verweist dynamisch auf VDI 3477 — die Richtlinie ist bei der Ermittlung des Standes der Technik „als Erkenntnisquelle heranzuziehen”.
Auslegungsgrößen Biofilter
| Größe | Typischer Bereich |
|---|---|
| Schütthöhe der Filterschicht | 1,2–1,75 m je nach Filtermaterial (Mindestmaß ab etwa 1 m) |
| Flächenbelastung | 150–500 m³/(m²·h) |
| Filtermaterial | Kompost, Rindenmulch, Holzhäcksel, Kokosfasern, ggf. mit inerten Beimengungen |
| Wassergehalt | der wichtigste Betriebsparameter überhaupt |
| Spezifischer Filterwiderstand | Druckdifferenz Roh-/Reingas bei gegebener Flächenbelastung, bezogen auf die Schichthöhe |
| Standzeit | Dauer der Funktionsfähigkeit des Filtermaterials |
Zur Herkunft dieser Zahlen: Die Auslegungswerte stammen aus dem Fachbeitrag „Biologische Abluftreinigungsanlagen” des Landesamtes für Umwelt Brandenburg, das dort seinerseits auf VDI 3477 und VDI 3478 verweist. Es sind Orientierungswerte aus der Vollzugspraxis, keine wörtlich zitierten Richtlinienwerte. Für die konkrete Auslegung ist der Originaltext der VDI-Richtlinie heranzuziehen; er ist kostenpflichtig über DIN Media zu beziehen — worauf die TA Luft in Nummer 2.11 ausdrücklich hinweist.
Der kritische Parameter ist der Wassergehalt. Eine unzureichende oder ungleichmäßige Feuchte im Filterbett ist die häufigste Ursache für unbefriedigende Reinigungsleistung. Zur Überwachung eignet sich die Wassergehaltsbestimmung mit TDR (Time Domain Reflectometry) — eine kontinuierliche Filterfeuchteüberwachung erhöht die Betriebssicherheit deutlich.
Die Pufferwirkung ist ein oft unterschätzter Vorteil: Durch entsprechende Dimensionierung mindert der Filter den Einfluss von Konzentrationsschwankungen im Rohgas auf die Reingaskonzentration.
Typische Einsatzfelder: Kompostwerke, Kläranlagen, Tierkörperverwertung, Nahrungs- und Futtermittelindustrie (Aromaherstellung, Kaffeeröstereien), Lackierereien, Druckereien, Gießereien.
Der Biowäscher
Der Biowäscher trennt den Prozess räumlich in zwei Schritte — das ist sein eigentliches Unterscheidungsmerkmal.
Schritt 1 — Absorption. Die Rohluft strömt durch eine Wäscherkolonne im Gegenstrom zur Waschflüssigkeit. Die Schadstoffe gehen in die Flüssigphase über.
Schritt 2 — Biologischer Abbau. Die beladene Waschflüssigkeit gelangt in ein Belebungsbecken, in dem suspendierte Mikroorganismen die aufgenommenen Stoffe abbauen. Die regenerierte Flüssigkeit wird zurückgepumpt.
Weil die Biologie im Becken sitzt und nicht im Gasstrom, lassen sich pH-Wert, Temperatur, Nährstoffe und Schlammalter unabhängig vom Luftstrom regeln. Das macht den Biowäscher robuster — und anlagentechnisch aufwendiger.
Auslegungsgrößen Biowäscher
| Größe | Bedeutung / Bereich |
|---|---|
| Berieselungsdichte | Flüssigkeitsmenge je Querschnittsfläche; bestimmt den Stoffübergang |
| Gasverweilzeit in der Kolonne | wenige Sekunden |
| Trockensubstanzgehalt (TS) im Belebungsbecken | häufig < 5 kg/m³ |
| Schlammbelastung B(TS) | je nach Stoff etwa 0,005–0,06 kg/(kg·h) |
| pH-Wert | stoffabhängig; bei H₂S-Abbau ist die Säurebildung zu puffern |
| Nährstoffversorgung | Stickstoff und Phosphor sind zuzudosieren |
Die Schlammbelastung ist der Parameter, an dem sich Auslegungsqualität zeigt: zu hoch führt zu unvollständigem Abbau, zu niedrig zu Nährstoffmangel und Schlammzerfall.
VDI 3478 behandelt die biologische Reinigung von Abgasströmen mit dem vorwiegenden Einsatzgebiet der Minderung organischer Emissionskomponenten, die mit hinreichender Geschwindigkeit biologisch abbaubar sind, sowie von Schwefelwasserstoff.
Der Biorieselbettreaktor
Die Zwischenform: Mikroorganismen bilden einen Biofilm auf inerten Füllkörpern, über die kontinuierlich Wasser rieselt. Damit vereint das Verfahren die kompakte Bauform des Wäschers mit dem festsitzenden Biofilm des Filters. Behandelt in VDI 3478 Blatt 2.
Besonders geeignet, wenn beim Abbau saure Produkte entstehen — etwa Sulfat und Säure beim H₂S-Abbau — weil sich diese über den Wasserkreislauf gezielt ausschleusen lassen.
Der Vergleich
| Merkmal | Biofilter | Biorieselbettreaktor | Biowäscher |
|---|---|---|---|
| Mikroorganismen | auf organischem Trägermaterial | Biofilm auf inerten Füllkörpern | suspendiert in der Waschflüssigkeit |
| Wasserphase | nur Befeuchtung | dünner Rieselfilm | eigener Kreislauf mit Belebungsbecken |
| Regelbarkeit pH/Nährstoffe | gering | mittel | hoch |
| Platzbedarf | groß (Flächenfilter) | mittel | kompakt |
| Investition | niedrig | mittel | höher |
| Betriebsaufwand | Befeuchtung, Materialwechsel | mittel | biologische Betreuung |
| Eignung bei sauren Abbauprodukten (H₂S) | begrenzt | gut | sehr gut |
| Pufferung von Konzentrationsspitzen | gut | mittel | mittel |
| Reaktion auf Lastschwankungen | träge | mittel | am robustesten |
| Regelwerk | VDI 3477 | VDI 3478 Blatt 2 | VDI 3478 |
Gemeinsam mit VDI 3478 Blatt 1 und Blatt 2 diente VDI 3477 als Grundlage für die internationale Norm ISO 23138 (Biological equipment for treating air and other gases).
Die Entscheidungsregel in einem Satz
Viel Platz, stabile Last, Geruchsschwerpunkt, kleines Budget → Biofilter. Wenig Platz, saure Abbauprodukte, schwankende Last, hohe Betriebssicherheitsanforderung → Biowäscher oder Rieselbett.
Wo verschiedenartige Abluftkomponenten vorliegen oder über einen großen Konzentrationsbereich abgereinigt werden muss, ist eine zweistufige Kombination zielführend — sie erreicht eine besonders effektive Geruchsreduzierung bei optimiertem Flächenbedarf.
Wofür biologische Verfahren nicht geeignet sind
Diese Liste ist der eigentliche Entscheidungsmaßstab:
- unpolare, schlecht wasserlösliche Verbindungen — Aromaten, Alkane, die meisten klassischen Lösemittel
- halogenierte Kohlenwasserstoffe
- stark schwankende Lasten und häufige Stillstände ohne Notversorgung
- Rohgas mit Desinfektionsmitteln, Bioziden, Dampf oder hoher Staubfracht
- hohe Rohgaskonzentrationen
- Anwendungen mit lückenloser Abscheidesicherheit unter allen Betriebszuständen
Für Lösemittelabluft sind thermische, katalytische oder adsorptive Verfahren vorzuziehen — siehe thermische Nachverbrennung und die Übersicht zur Abluftreinigung für die Industrie.
Betriebspraxis
Mindestüberwachung
Als Mindestmaß sollten bei jeder biologischen Abluftreinigungsanlage Temperatur und Feuchtegehalt der zugeführten Luft überwacht werden. Kleine, einfache Anlagen erfordern weniger Überwachungsaufwand als große Aggregate für hohe Volumenströme.
Beim Biofilter zusätzlich: Wassergehalt des Filtermaterials (idealerweise kontinuierlich), Druckverlust über das Bett, Materialstandzeit, gleichmäßige Durchströmung.
Beim Biowäscher zusätzlich: pH-Wert im Kreislaufwasser als Trend, Trockensubstanzgehalt und Schlammalter, Nährstoffdosierung, Leitfähigkeit als Indikator für die Salzfracht.
Die häufigsten Betriebsfehler
- Unterlassene Abschlämmung. Beim Abbau schwefelhaltiger Verbindungen entstehen Sulfat und Säure. Ohne regelmäßigen Wasserwechsel wird die Biologie gehemmt — die Anlage verliert schleichend Leistung, ohne dass ein Alarm auslöst.
- Ungleichmäßige Filterfeuchte. Trockenzonen im Bett führen zu Kurzschlussströmungen: Die Luft nimmt den Weg des geringsten Widerstands und passiert das Bett praktisch unbehandelt.
- Fehlende Vorbehandlung. Staub, Aerosole und Tropfen setzen das Bett zu; heiße Abgase müssen gekühlt werden.
- Abnahmemessung zu früh. Vor Abschluss der Adaptionsphase ist das Ergebnis nicht aussagekräftig.
- Stillstand ohne Notversorgung. Nach einem Biologiezusammenbruch dauert die Wiederinbetriebnahme Wochen.
Die Kenngrößen nach VDI 3477 und 3478
Wer eine biologische Anlage ausschreibt, sollte die Begriffe kennen, mit denen die Richtlinien arbeiten — sie sind der einzige Weg, Angebote überhaupt vergleichbar zu machen. VDI 3477 für Biofilter und VDI 3478 für Biowäscher und Biorieselbettreaktoren definieren dafür einen festen Satz von Kenngrößen. Beide Richtlinien dienten übrigens zusammen als Grundlage für die internationale Norm ISO 23138 zu biologischen Anlagen der Luftreinigung.
| Kenngröße | Bedeutung | Warum sie in die Ausschreibung gehört |
|---|---|---|
| Flächenbelastung | Volumenstrom je Filterfläche in m³/(m²·h) | bestimmt Grundfläche und damit Platzbedarf und Investition |
| Standzeit | Dauer der Funktionsfähigkeit des Filtermaterials | treibt die Betriebskosten über den Materialwechsel |
| Spezifischer Filterwiderstand | Druckdifferenz zwischen Roh- und Reingas, bezogen auf die Schichthöhe | bestimmt die Ventilatorleistung und den Stromverbrauch |
| Pufferwirkung | Dämpfung von Konzentrationsschwankungen im Rohgas | entscheidend bei Chargenbetrieb mit schwankender Fracht |
| Adaption | Anpassung der Mikroorganismen an Substrat und Milieu | erklärt, warum die Anlage erst nach Wochen ihre Leistung erreicht |
| Reaktionsgeschwindigkeit | umgesetzte Stoffmasse je Zeiteinheit | Grundlage für die erforderliche Verweilzeit |
Zwei dieser Größen werden in Angeboten regelmäßig verschwiegen. Der spezifische Filterwiderstand entscheidet über die Stromkosten des Ventilators und steigt im Betrieb an, wenn das Material verdichtet oder verblockt — ein Angebot, das nur den Anfangsdruckverlust nennt, verschweigt den teureren Teil. Und die Standzeit des Filtermaterials ist der eigentliche Kostentreiber: Ein Materialwechsel bedeutet Stillstand, Entsorgung und Neubefüllung.
Konditionierung: der Schritt vor dem Filter
Biologische Verfahren scheitern in der Praxis selten an der Biologie und häufig an der Rohluft. Vor dem Eintritt in das Filtergehäuse muss die Abluft konditioniert werden — im Regelfall durch Entstaubung und Befeuchtung. Staub verblockt die Schüttung von oben und erhöht den Druckverlust dauerhaft; zu trockene Luft entzieht dem Material Wasser und bringt den Biofilm zum Erliegen, zu feuchte Luft führt zu Vernässung, Verdichtung und anaeroben Zonen mit Eigengeruch.
Anschließend muss die Luft gleichmäßig über die gesamte Filterfläche verteilt werden. Ungleichmäßige Anströmung erzeugt Kanalbildung: Ein Teil des Volumenstroms findet einen Weg mit geringerem Widerstand, durchströmt das Material zu schnell und wird faktisch unbehandelt abgeleitet — während die Messung am Kamin einen Mischwert zeigt, der noch akzeptabel aussieht. Deshalb gehören Anströmkammer und Verteilung ebenso in die Auslegungsprüfung wie die Schütthöhe selbst.
Die Schütthöhen liegen materialabhängig ab etwa einem Meter, im Einzelfall auch darunter. Entscheidend ist nicht die Höhe für sich, sondern die daraus mit der Flächenbelastung resultierende Verweilzeit — sie muss zur Abbaugeschwindigkeit der konkreten Stoffe passen.
Was Adaption für den Abnahmetermin bedeutet
Eine frisch befüllte biologische Anlage erreicht ihre Reinigungsleistung nicht sofort. Die Mikroorganismen müssen sich erst an Substratmenge, Zusammensetzung und Milieu anpassen; diese Adaption braucht je nach Stoffspektrum Wochen. Für die Abnahme heißt das: Eine Leistungsmessung unmittelbar nach Inbetriebnahme misst nicht die Anlage, sondern die Einfahrphase. Der Messtermin sollte vertraglich an einen definierten Zeitpunkt nach dem Einfahren gekoppelt sein — sonst streiten Betreiber und Lieferant später über die Frage, ob ein zu hoher Reingaswert ein Auslegungsfehler oder nur eine unfertige Biologie war.
Einordnung ins Regelwerk
Biologische Anlagen sind Abgasreinigungseinrichtungen im Sinne der TA Luft. Eigene Grenzwerte gibt es nicht; maßgeblich sind die für die Anlage nach Nummer 5.2 bzw. 5.4 festgelegten Werte, für Geruch zusätzlich Anhang 7 TA Luft.
Zwei Besonderheiten:
Flächenquellen. Offene Biofilter sind aktive Flächenquellen. DIN EN 13725 sieht dafür ausdrücklich eine eigene Probenahmesystematik vor — die Messung an einem Flächenfilter folgt anderen Regeln als die an einer Punktquelle.
Bioaerosole. Die TA Luft 2021 hat mit Nummer 5.2.9 erstmals Anforderungen an Bioaerosole aufgenommen. Biologische Abluftreinigungsanlagen können selbst Bioaerosole emittieren; relevante Anlagenarten benennt VDI 4250 Blatt 3. Bei Anlagen, die umweltmedizinisch relevante Bioaerosole in relevantem Umfang emittieren können, sind dem Stand der Technik entsprechende Minderungsmaßnahmen zu treffen.
Zur Geruchsbewertung siehe Geruchsemissionen erkennen, bewerten und mindern, zur abwasserspezifischen Anwendung Geruch auf Kläranlagen.
Häufige Fragen
Was ist der Unterschied zwischen Biofilter und Biowäscher?
Beim Biofilter sitzen die Mikroorganismen auf einem festen, organischen Trägermaterial, das vom Gasstrom durchströmt wird. Beim Biowäscher werden die Schadstoffe zunächst in eine Waschflüssigkeit absorbiert und dort von suspendierten Mikroorganismen in einem separaten Belebungsbecken abgebaut. Dadurch sind pH-Wert, Nährstoffe und Temperatur beim Biowäscher gezielt regelbar.
Welche Stoffe lassen sich biologisch abscheiden?
Komponenten, die wasserlöslich und biologisch hinreichend schnell abbaubar sind: Geruchsstoffe, Schwefelwasserstoff, Ammoniak, Amine sowie niedermolekulare Alkohole, Aldehyde, Ketone und organische Säuren. Unpolare und halogenierte Verbindungen sind ungeeignet.
Wie groß muss ein Biofilter sein?
Die Auslegung erfolgt über die Flächenbelastung, die sich typischerweise zwischen 150 und 500 m³/(m²·h) bewegt, bei Schütthöhen von etwa 1,2 bis 1,75 m je nach Filtermaterial. Hinweise zur Dimensionierung enthält VDI 3477.
Welche VDI-Richtlinien gelten für biologische Abluftreinigung?
VDI 3477 für Biofilter, VDI 3478 für Biowäscher und Biorieselbettreaktoren (Blatt 2). Beide dienten als Grundlage für ISO 23138. Die TA Luft verweist in Abschnitt 5.1.1 dynamisch auf VDI 3477.
Wie lange dauert das Anfahren?
Je nach Stoffspektrum und Impfmaterial mehrere Tage bis Wochen. In dieser Adaptionszeit setzen sich die für das Reinigungsproblem am besten geeigneten Mikroorganismen durch und vermehren sich. Abnahmemessungen sollten erst danach erfolgen.
Warum verliert eine biologische Anlage an Leistung?
Häufigste Ursachen: unterlassene Abschlämmung mit Salz- und Säureanreicherung, ungleichmäßige oder unzureichende Filterfeuchte, Nährstoffmangel, Temperaturabweichungen, Eintrag von Bioziden oder Desinfektionsmitteln sowie Stillstandszeiten ohne Notversorgung.
Ist biologische Abluftreinigung für Lösemittel geeignet?
In der Regel nicht. Typische Lösemittel sind unpolar und schlecht wasserlöslich; der Stoffübergang in die wässrige Phase gelingt nicht ausreichend.
Biologische Verfahren in der Praxis: Auf den 4. Heidelberger/Speyerer Ablufttagen 2026 (17.–18. September 2026, Speyer) werden Auslegung und Betrieb von Biofiltern und Biowäschern anhand konkreter Anlagen diskutiert.
Weiterführende Beiträge
Quellen
- VDI 3477, Biologische Abgasreinigung — Biofilter
- VDI 3478 Blatt 2, Biologische Abgasreinigung — Biorieselbettreaktoren
- Landesamt für Umwelt Brandenburg, Biologische Abluftreinigungsanlagen (Fachbeitrag 95) — Auslegungsdaten Flächenbelastung und Schütthöhe
- LUBW, Emissionsminderung von Biofiltern durch eine neuartige Methode zur Überwachung der Filterfeuchte
- VDI 3477 — Entstehung, Inhalt und Verweis in der TA Luft
- TA Luft 2021, Abschnitt 5.1.1, Nummern 5.2.8 und 5.2.9, Anhang 7
- DIN EN 13725:2022, Bestimmung der Geruchsstoffkonzentration durch dynamische Olfaktometrie (inkl. aktive Flächenquellen)
- Braunschweiger Umwelt-Biotechnologie, Begriffsdefinitionen nach VDI 3477 und 3478 (Adaption, Pufferwirkung, spezifischer Filterwiderstand, Standzeit)
