Skyllesystem i slagtesvinestald

Hyppig fjernelse af gyllen fra stalden ved skylning er en meget anvendt metode til gødningshåndtering i USA. Årsagen til systemets store udbredelse skyldes bl.a.:

• Systemet er enkelt og billigt at etablere. Der kræves kun lange smalle kanaler med flad bund, skyllerør i den ene ende og udløb i den anden ende.
• Der kan opnås en god luftkvalitet i stalden, såfremt der anvendes en egnet skyllevæske. Desuden er det muligt at begrænse lugtemissionen effektivt

I USA består skyllevæsken ofte af overfladevand fra gyllelaguner, som anvendes i stedet for betonbeholdere. I gyllelaguner sker der en biologisk omsætning og de største partikler sedimenterer. Dette resulterer i en overfladevæske med et lavt indhold af tørstof og lav koncentration af flygtige gasser. I områder med kunstvanding af landbrugsarealer bruges der i nogle tilfælde rent vand til skylleprocessen.

Lagunesystemet kan dog ikke etableres under danske forhold, dels fungerer systemet bedst under varmere himmelstrøg end de danske, dels tabes en stor del af kvælstoffet bl.a. ved denitrifikation. Der er dog muligheder for at fremskaffe skyllevæske på andre måder, fx ved mekanisk/kemisk separering, mekanisk/biologisk separering, sedimentering efterfulgt af mekanisk afgasning, eller brug af afgasset gylle efter biogasproduktion.

Afprøvningen var opdelt i to faser: Formålet i første fase var en afprøvning af skyllesystemets funktion for at fastlægge den nødvendige mængde skyllevæske samt antal og varighed af skylningerne i forhold til kanalbredde og -længde.

Formålet med anden fase af afprøvningen var at fremskaffe/fremstille en billig skyllevæske med et lavt indhold af flygtige stoffer og herefter vurdere forbedringen i luftkvalitet og reduktion i lugtemission i forhold til traditionel opbevaring og udslusning af gylle. Anden fase skulle først igangsættes, når funktionen af skyllesystemet var tilfredsstillende.

I en slagtesvinebesætning  med to sektioner blev der opbygget et såkaldt skyllesystem, hvor gyllen blev skyllet ud. De to sektioner blev etableret i to identiske stalde, der tidligere havde været anvendt til produktion af kyllinger. Baggrunden for at indrette stalden med et skyllesystem var delvis begrundet i at det var muligt at anvende det eksisterende gulv i den oprindelige kyllingestald som bund i skyllekanalerne. Produktionsforhold og staldenes indretning fremgår af tabel 1. I appendiks er staldens indretning illustreret.

Tabel 1. Produktionsforhold og staldenes indretning

Dimensionering af skyllesystem

Skyllesystemet blev opbygget efter en amerikansk dimensioneringsvejledning, der beskrev hyppighed af skylning og mængde af skyllevæske i relation til udformning af gyllekumme. De amerikanske anbefalinger nedenfor er omregnet til metersystemet, hvorfor mange mål er angivet med en ”ekstra” decimal.

Skyllesystemer med kanallængde op til 45 m 

• Skyllevæsken skal mindst strømme med en hastighed på 0,8 m/s gennem kanalen
• Skyllevæsken skal tilføres med så stor hastighed, at højden på skyllevæsken i begyndelsen af kanalen bliver mindst 6,4 cm høj og skylningen skal vare mindst 10 sekunder
• To til fire daglige skylninger er normalt
• Det anbefales, at kanalen skal have et fald på 1-1,5 %, men det kan også etableres i kanaler med vandret bund
• For at forhindre skyllevæsken i at slynge fra side til side ned gennem kanalen skal kanaler  der er bredere end 1,2 m opdeles med 15 cm høj midteradskillelse. Dog ikke de første 3-6 m i den ende, hvor skyllerørets udløb er placeret

Skyllesystemer med kanallængder over 45 m

• Skylningen skal være kraftigere. Tommelfinger reglen er, at skyllevæskens højde i begyndelsen af kanalen skal forøges 1,3 cm for hver 8 m kanallængden overstiger 45 m
• Kanallængden bør ikke overstige 70 m

Den anbefalede væskemængde til skylning kan bestemmes ud fra tabel 2 til 4.

Tabel 2. Anbefalet mængde skyllevæske pr. dag pr. stiplads

Tabel 3. Anbefalet mængde af skyllevæske pr. skylning afhængig af den ønskede højde på skyllevæsken ved kanalens start

Tabel 4. Anbefalet mindste hastighed for tømning af tank med skyllevæske i relation til den ønskede højde på skyllevæsken ved kanalens start

Opbygning af skyllesystem

Skyllesystemet blev opbygget efter en amerikanske dimensioneringsvejledning. De 6 skyllekanaler målte 65 m gange 2,12 m i bredden, to af kanalerne målte dog kun 2,02 m i bredden. Over hver skyllekanal var der 13 stier med 16 grise, i alt 208 slagtesvin. Der blev regnet med at skyllevæskens højde ved start af kanal var 8,9 cm. Ud fra tabel 2 til 4 blev de vigtigste dimensioneringskrav fastlagt:

  - Anbefalet mindste mængde skyllevæske: 57 liter x 208 grise = 11,9 m³ pr. dag pr. kanal
  - Anbefalet mindste mængde skyllevæske pr. skylning: 750 l x 2,12 = 1,6 m³ pr. dag/kanal
  - Anbefalet mindste tømningshastighed: 3,2 m3/minut x 2,12 m pr. kanal = 6,8 m³/minut

Ud fra ovenstående krav til dimensionering var det muligt at udforme anlægget på flere måder. Det blev valgt at etablere et anlæg med en tank på 4 m³ til skyllevæske. For at få en hurtig tømningshastighed blev tanken placeret 3 m over kanalbund og udløb fra tanken til kanalbund skete via 250 mm rør. Det blev beregnet, at skylletanken ville blive tømt med en hastighed på mindst 10 m³/minut. Anlægget blev således beregnet til 3 daglige skylninger pr. gyllekanal. Som skyllevæske blev der anvendt tynd gylle fra gyllebeholderen ved at udtage gylle umiddelbart under flydelaget. Ifølge danske undersøgelser er det netop umiddelbart under flydelaget, man finder det laveste tørstofindhold.

Anlæggets udformning er illustreret i billederne i appendiks.

Registreringer

Første fase af afprøvningen gik primært på at udvikle og afprøve skyllesystemet mht. funktion. Herunder at fastlægge skyllesystemets funktion i forhold til antallet af daglige skylninger. God funktion blev defineret som når hele kanalen skyllet effektivt uden ophobning af gødning.

For at vurdere sikkerheden ved anlægget blev der foretaget målinger af svovlbrintekoncentrationer i forbindelse med skylninger følgende steder i staldrummet:

• I inspektionsgang
• Over spaltegulv stier tæt ved og fjernt fra skyllerørets indløb til kanalen
• Under spaltegulv stier tæt ved og fjernt fra skyllerørets indløb til kanalen

Sekundært blev der foretaget følgende registreringer i forsøgs- og kontrolsektion for at få en indikation af skyllesystemets indflydelse på luftkvaliteten:

• Ammoniak- og kuldioxidkoncentration målt i inspektionsgang
• Ude- og indetemperatur
• Ventilationsanlæggets ydelse
• Antal grise og vægt

Desuden blev der i flere perioder opsamlet temperaturmålinger på datalogger fra følgende målepunkter:

• Ude- og indetemperatur
• Temperatur i skylletank
• Gyllekanal

Funktion af skyllesystem

Skyllesystemet kunne fungere problemfrit med to daglige skylninger. Ved kun én daglig skylning kunne der i perioder ske ophobning af gødning. Skyllesystemet kunne således fungere ved lidt mindre forbrug af skyllevæske end beregnet ved dimensioneringen af anlægget, i alt 8,0 m³ mod forventet 11,9 m3 pr. kanal dagligt. Her spiller det formentlig ind, at den enkelte skylning var væsentlig kraftigere end krævet ifølge dimensioneringen. De 4,0 m³ skyllevæske i skylletanken blev tømt ud på ca. 20 sekunder svarende til en tømningshastighed på 12 m³ pr. minut, altså væsentlig mere end de 6,8 m³ pr. minut fastlagt ved dimensioneringen.

Figur 1. Registrering af ammoniak- og kuldioxidkoncentration

Luftkvalitet

I figur 1 er de foretagne ammoniak- og kuldioxidmålinger fra en vinterperiode afbildet. Umiddelbart er ingen effekt af skyllesystemet. Det var heller ikke forventet i afprøvningens første fase, da koncentrationen af ammoniumkvælstof sandsynligvis har været på det samme niveau i de to stalde med henholdsvis traditionel gyllesystem og skyllesystem. Den tynde fase fra gyllebeholderen, der blev brugt til skylningen, har ifølge en dansk undersøgelse af sammensætningen af næringsstoffer i gyllebeholdere ligeså høj koncentration af ammoniumkvælstof som resten af gyllebeholderen.

Svovlbrinte

Svovlbrintemålinger under skylning viste, at der ikke var målbare svovlbrintekoncentrationer (<1 ppm) i inspektionsgangen. I stierne umiddelbart over udløbet af skyllevæske fra skylletanken blev der målt koncentrationer op til 10 ppm under skylning, mens der under spaltegulv kunne registreres 5-30 ppm. Uden for skylleperioderne var der ikke målbare svovlbrintekoncentrationer (<1 ppm). Selv om systemet anvendte gylle til skylning i fase 1 vurderes der ikke at være nogen risiko forbundet hermed.

Sammenlignet med et traditionelt bagskylleanlæg, hvor man skal være opmærksom på risikoen for høje koncentrationer af svovlbrinte, så udmærker skyllesystemet sig ved, at der ikke oplagres gylle inde i stalden og at der kun skylles med en relativ lille mængde gylle i en kort periode. Ved det traditionelle bagskylleanlæg opbevares der gylle inde i stalden i en længere periode og der skylles med relativ store mængder gylle i lang tid.

Temperaturmålinger

Figur 2 viser temperaturmålinger over to dage i skylletank og skyllekanal i en periode med to daglige skylninger henholdsvis klokken 6.00 og 11.00. Temperaturforløbet viser tydeligt, at der var tale om to daglige skylninger og at den gyllemængde, der var i skylletanken, ”opvarmes” af staldluften mellem skylningerne.

Temperaturmålingerne i skyllekanalen er foretaget i den kanal, der blev skyllet som den første af de seks kanaler. I og med at skyllevæskens temperatur steg afhængig af opholdstiden i skylletanken, så blev temperaturen i skyllekanalen ved den første skylning om morgenen ca. to grader højere end skylningen ved middagstid.

Figur 2. Temperatur i skyllekanal og  i skylletank

Sikkerhed

Idet der var automatisk opfyldning af skylletanken var der indbygget en række sikkerhedsforanstaltninger for at sikre mod oversvømmelse:

• Fyldning af skylletank skete automatisk, dvs. at pumpen stoppede automatisk ved fuld skylletank. Hvis det automatiske stop skulle gå ud af funktion, var der et overløb til skyllekanalerne
• Kapaciteten på pumpen til at fylde skylletanken var valgt så lille, at det ville tage mere end et døgn at fylde skyllekanalerne
• Skyllekanalerne var i modsatte ende af indløb til skyllekanalerne forbundet til en sump med udløb til bunden af fortanken. Fra fortanken blev gyllen automatisk pumpet over i gylletanken

Trods sikkerhedsforanstaltningerne nåede kanalerne en gang i afprøvningsperioden at blive næsten fulde. Det skete ca. halvandet år efter anlæggets igangsætning, hvor en af lufttryksventilerne til skylletanken forblev åben samtidig med at forbindelsen fra sumpen i stalden og til fortanken var afbrudt.

Holdbarhed

Eneste problem i afprøvningsperioden var som tidligere nævnt tæring af et lufttryksstempel, der styrer den automatiske åbning til skylletanken. Sammenlignet med et traditionel gyllesystem med rørudslusning er der dog relativt meget mere teknik i styring af skyllesystemet, hvilket alt andet lige øger risikoen for driftsstop og fejl.

Perspektiver

Anden fase af afprøvningen - registrering af luftkvaliteten - sættes foreløbigt ikke i gang, fordi det vurderes, at det for tiden ikke er økonomisk realistisk at fremskaffe en billig skyllevæske med et lavt indhold af flygtige stoffer som ammoniak og lugtstoffer. I skylleanlæggets nuværende udformning, hvor der blev anvendt en tynd fraktion af gyllen til at skylle med, kan der ikke forventes nogen væsentlig forbedring i luftkvaliteten.

Derimod er der i andre undersøgelser af skyllesystemer med relevante skyllevæsker opnået væsentlige forbedringer i luftkvaliteten. Som skyllevæsker har der været anvendt beluftet gylle, syrebehandlet gylle, oprenset gylle fra behandlingsanlæg, skyllevæske fra lagunesystemer med mikrobiologisk omsætning af gyllen, samt grundvand i områder med behov for kunstvanding.

Set fra et funktionsmæssigt synspunkt har afprøvningen vist at skyllemetoden fungerer og rummer nogle interessante muligheder, fordi der er tale om en kraftig skylning med et relativt lille forbrug af skyllevæske. Skyllesystemet er dog relativ teknisk avanceret med de fordele og ulemper det rummer. Det skal fremhæves at skyllesystemet har været et fuldautomatisk gyllesystem, hvor gyllehåndteringen ikke kræver ekstra arbejde - kun opsyn af om systemet fungerer efter hensigten.

Figur 3. Slagtesvinestalden var indrettet med seks langsgående skyllekanaler

Figur 4. Skyllesystem set fra staldens længderetning. Systemet bestod af en skylletank på 4 m3, hvorfra seks 250 mm rør kunne lede skyllevæsken ned i skyllekanalerne

Figur 5. Skylletanken set fra siden. Skylletanken kunne fyldes med et 110 mm rør. Fyldning af tanken stoppede automatisk når tanken var fuld. I tilfælde af svigt i den automatiske fyldesystem var anlægget forsynet med et overløbsrør. Bemærk at der er kondens på skylletanken fordi skyllevæsken er væsentlig koldere end staldrummet

Figur 6. Udløb fra skylletank til skyllekanal blev styret af spjælde, der kunne åbne og lukke ved hjælp af lufttryk. I løbet af afprøvningsperioden skete der tæring af lufttrykscylinderen, så den måtte skiftes.

Figur 7. Billede af skyllekanaler under etablering. Kanalerne blev etableret ovenpå den eksisterende bund i den oprindelige kyllingestald

Figur 8. Nærbillede af skyllekanal. Bemærk murstenen der er sat på højkant midt i kanalen. Midteradskillelsens funktion var at "ensrette" skylningen og forhindre skyllevæsken i at slynge sig fra side til side hen gennem skyllekanalen

Figur 9. Styring af skyllesystemet. På den sorte styreenhed var det muligt at indtaste tidspunkt og antal af daglige skylninger for hver af de seks skyllekanaler. Nederst i styreskabet var ventilerne til trykluftsystemet placeret, hvilket var de ventiler der styrede åbning af spjældene mellem skylletank og skyllekanal