Der er gennemført en afprøvning af en nyudviklet gødningskanal til kildeseparering med naturlig separering af gødningen i en fast og en flydende fraktion. Betonelementet var udviklet af Perstrup Betonindustri A/S, og det blev kombineret med et linespilsanlæg med en specialskraber fra Skiold Mullerup. Afprøvningen blev gennemført i en nybygget slagtesvinestald med knap 800 stipladser fordelt på en kontrolsektion med gylle og en forsøgssektion med kildeseparation. Stalden var indrettet med to tredjedel fast gulv, diffust luftindtag og luftafgang via både gulvudsugning og loftudsugning hhv. ca. 65 pct. og 35 pct. af maks. ventilationskapacitet. Loftudsugning koblede først ind, når gulvudsugningens kapacitet ikke var tilstrækkelig.
Der blev ikke fundet forskel i ammoniakkoncentration og -emission mellem kildeseparationsstalden og kontrolstalden. Det gælder både koncentration målt i staldrum og i gulvudsugningskanal. Med hensyn til lugtkoncentrationen i staldrummet var der heller ingen forskel mellem kildeseparationsstalden og kontrolstalden. Til gengæld var der en statistisk sikker højere lugtkoncentration i gulvudsugningskanalen ved kildeseparationen sammenlignet med kontrolstalden (P=0,011). Det bevirkede, at den samlede lugtemission var 16 pct. højere fra kildeseparationsstalden (P<0,05).
I begge stalde var der et meget lavt niveau af specielt ammoniak og til dels også lugt i staldrummet som følge af en meget effektiv gulvudsugning. Ved ammoniak var koncentration i gulvudsugningskanalen mere end en faktor 10 højere end i staldrummet, mens det ved lugt var en faktor 1,5 og 1,9 højere i henholdsvis kontrolstald og kildeseparationsstald (P<0,001). Den gennemsnitlige ammoniakkoncentration i staldrummet var under 0,5 ppm i både kontrolstald og kildestald, hvilket må betegnes som meget lave koncentrationer. Den gennemsnitlige lugtkoncentration var under 500 OUE pr. m3 i både kontrolstald og kildeseparationsstald.
Ved kildesepareringen lykkedes det at få en høj separationseffektivitet på henholdsvis 69 pct. total kvælstof og 95 pct. fosfor i den faste fraktion. Imidlertid var separationen ikke tilfredsstillende med hensyn til fordelingen af mængderne i en fast og flydende fraktion, idet lidt over halvdelen af den samlede gødningsmængde fulgte den faste fraktion. Skal kildeseparationssystemet blive praktisk og økonomisk realistisk, skal den faste fraktion koncentreres væsentlig mere.
Baggrund
Perstrup Betonindustri A/S har udviklet et betonelement til gødningskanalen, der gør det muligt at separere gødning og urin allerede ved kilden. Kildesepareringen var baseret på, at ajlen via et naturligt fald på bunden af gødningskanalen straks efter udskillelsen skulle løbe til en lukket beholder, mens den faste gødningsdel periodisk skulle skrabes ud af stalden ved hjælp af en specialudformet wiretrukket skraber til en tværkanal med skrabeanlæg, og herfra skulle det trykkes ud i et lager til den faste fraktion via et trykudmugningsanlæg. Gødningssystemet var udviklet af Skiold Mullerup. Udviklingsprojektet var støttet via Innovationsloven, der administreres af FødevareErhverv.
Baggrunden for at udvikle et staldsystem med kildeseparation var en forventning om, at der samtidig med en separering af gødningen fra slagtesvinene også kunne opnås en ammoniak- og lugtreduktion fra kildeseparationsstalden. Ved kildeseparering, hvor ajlen i løbet af relativ kort tid løb til en lukket beholder, var der en forventning om, at ammoniakfordampningen kunne reduceres. Dels ville der kun være en lille mængde kvælstof til stede i gødningskanalen, dels ville urinen have forladt gødningskanalen, før en nævneværdig omdannelse af urea i urinen til ammonium ville have fundet sted.
Der var ligeledes en forventning om, at systemet kunne give en lugtreduktion, fordi gødningen fjernedes hyppigt, dvs. minimum dagligt, hvorved den anaerobe lagring, hvorved der dannes mange nye lugtstoffer undgås. Dansk Svineproduktion har tidligere vist, at det er gyllen og ikke grisene, der er den primære kilde til lugt fra svinestalde [1].
Det var forventningen, at kildeseparering ville være en enkel separationsmetode, hvor den faste fraktion kunne afsættes til anden anvendelse fx afbrænding, forgasning eller afgasning i biogas fællesanlæg.
Formålet med afprøvningen var derfor at afklare om ammoniak- og lugtemission kunne reduceres ved brug af den nyudviklede kanalbund med kildeseparation af gødning og ajle. Forhold vedrørende separationseffektivitet samt anvendelse og udnyttelse af de to gødningsfraktioner blev gennemført af Institut for Jordbrugsteknik ved Aarhus Universitet.
Materiale og metode
Afprøvningen blev gennemført i en nyetableret slagtesvinestald med 768 stipladser fordelt på to sektioner. Stierne målte 4,8 m × 2,4 m, heraf var der 3,2 m fast gulv og 1,6 m spaltegulv med en spalteåbning på 20 mm. Slagtesvinene blev fodret med tørfoder ad lib fra rørfoderautomater. Stalden blev ventileret ved undertryk med diffust luftindtag via loftsarealet samt supplerende luftindtag i sommerperioden i form af ventiler i loftet. De to ventilatorer til gulvudsugningskanalen var af typen Skov ECT 632-6, mens loftudsugningen var en Skov DA 600-3 [2]. Ventilationsanlæggets maks. kapacitet var ca. 38.000 m3/time.
Begge sektioner var opbygget med den nye gødningskanal for kildeseparation fra Perstrup Betonindustri. Bunden af kanalen havde et fald på 2 pct. ind mod en rende i midten, hvorfra ajledelen kunne løbe bort. I afprøvningsperioden blev den ene sektion indrettet som kontrolsektion ved at linespilsanlæg, og skraber i tværkanal blev sat ud af drift. Derudover blev tværkanalen lukket af fra den resterende del af systemet. Herved kunne gødningen i kontrolsektionen håndteres som gylle, og udslusning af gylle skete via et gyllerør forbundet med separationssystemets ajleafløb.
Registreringer
De primære registreringsparametre var ammoniak- og lugtemission samt analyser af den faste og flydende fraktion fra kildesepareringen.
Lugt
På fem måledage pr. hold slagtesvin blev der foretaget dobbeltbestemmelse af lugtkoncentration i afkastene fra både gulvudsugning og staldrum i kontrol- og kildeseparationsstald. Luftprøven blev opsamlet via en TeflonTM slange, der var monteret til en 30 liter Tedlar® pose. Den enkelte pose lå i en tæt lukket kasse. Der blev i kassen dannet et vakuum ved hjælp af en pumpe, hvorved posen blev fyldt med luft fra henholdsvis gulvudsugningskanal og staldrum.
Prøverne blev udtaget i henhold til Dansk Standard [3]. Heri angives ikke, hvor hurtigt luftprøverne skal opsamles, men det blev valgt at fylde poserne med 1,0 liter pr. minut, hvorved poserne blev fyldt over ca. 30 min. På hver måledag blev der opsamlet en luftprøve pr. sektion i perioden kl. 11.00 til 14.00. Prøverne blev analyseret den efterfølgende dag på Slagteriernes Forskningsinstituts Lugtlaboratorium i Roskilde.
I forbindelse med hver udtagning af en lugtprøve blev følgende supplerende registreringer foretaget:
- Dato og klokkeslæt for start og slut for udtagning af prøve
- Luftydelse målt med en målevinge af typen Fancom AT(M) unit 80, se figur 6 i appendiks A
- Antal og vægt af svinene i hver sektion
- Kuldioxidkoncentration med sporgasrør af fabrikatet Kitagawa type 126SF
- Ammoniakkoncentration med sporgasrør af fabrikatet Kitagawa type 105SD
- Temperatur ude og inde, henholdsvis start og slut for udtagning af prøve
Ammoniak
Ammoniak- og kuldioxidkoncentrationen (ppm) i staldluften blev målt ved hjælp af en VE 18 multisensor fra VengSystem A/S, se figur 5 appendiks A. Dette udstyr bestod af pumper, der via teflonslangerTM pumpede ca. 1-2 liter luft pr. minut til en måleenhed med sensorer, der analyserede koncentrationen af ammoniak og kuldioxid i udeluften samt i luften i de to staldsektioners gulvudsugning og loftudsugning. Et ventilsystem skiftede hvert 10. minut mellem de enkelte pumper, så der blev ledt udeluft gennem sensorerne ved hver anden måling. Luften blev forvarmet til 34 °C, inden den blev pumpet ind til sensorerne. Umiddelbart før der blev skiftet målested, blev koncentrationen af ammoniak og kuldioxid registreret. I VE 18 Multisensoren blev ammoniakkoncentrationen målt med en sensor af fabrikatet Dräger Polytron 1 med måleområdet 0-50 ppm. Kuldioxid blev målt med en sensor af fabrikatet Dräger med måleområdet 0-5000 ppm. Ude- og staldtemperaturen blev målt med VE 14 temperatursensorer fra VengSystem A/S. I hver sektion blev luftydelsen bestemt ved hjælp af en Fancom målevinge, der var tilsluttet en VE14 universal input, som registrerede målevingens omdrejningshastighed.
I forbindelse med udtagning af luftprøverne blev der foretaget kontrollerende målinger af ammoniakkoncentrationen i staldluften ved hjælp af sporgasrør af mærket Kitagawa 105SD. Ammoniakkoncentrationen, målt med VE 18 Multisensoren, blev korrigeret i forhold til de kontrollerende målinger med sporgasrør, se figur 1 og 2 i appendiks C.
Sekundære registreringer
- Ude- og staldtemperaturer blev logget med VE-10 sensorer hvert 100 minut
- E-kontrol på sektionsniveau
- Halmforbrug
- Funktion af linespilsanlæg og skraber i tværkanal noteredes i logbog
Gødningsanalyser
Separationseffektiviteten blev fastlagt ved prøveudtagning af fast fraktion og ajle fraktion over et døgn, idet fortanken blev tømt og en dækplade over trykudmugeren blev fjernet, således at den faste fraktion blev opsamlet på en repos opbygget omkring trykudmugeren i stedet for at blive trykket ud i møddingspladsen. Derved var det muligt at opsamle den faste fraktion og ajle kvantitativt. Efter hver døgnopsamling blev mængden af ajle målt ved overpumpning fra fortanken til en palletank. Mængden af ajle blev fastlagt ved at måle væskehøjden i palletanken og efterfølgende omsat til en vægt i kraft af en forudgående kalibrering. Mængden af fast fraktion blev vejet vha. en trillebør og en palleløfter med vejeceller.
Separationseffektiviteten er udtrykt ved andelen af den samlede mængde udledte næringsstoffer, der er opsamlet i den faste fraktion. Separationseffektiviteten er målt for følgende parametre: tørstof (TS), flygtigt tørstof (VS=glødetab), total kvælstof (total-N), ammoniakalsk kvælstof (TAN), fosfor (P), kalium (K) og kobber (Cu). Hver måleperiode omfattede: registrering af mængde af ajle og mængden af den faste fraktion over 24 timer. Prøverne blev frosset ned umiddelbart efter udtagning og blev først udtaget af fryseren et døgn forud for analyse.
Kildestaldens separationseffektivitet blev fastlagt tre gange pr. hold slagtesvin, dvs. i alt seks gentagelser. Analysedagene var fordelt ensartet ud over produktionsforløbet.
Statistik og beregninger
Lugtemissionen pr. 1.000 kg dyr blev beregnet ud fra den målte lugtkoncentration, ventilationsydelse samt gennemsnitlig vægt og antallet af grise i staldsektionen ved følgende formel:
|
OUE/s pr. 1000 kg gris = (L×Q×1000)/(W×N×3600) |
L: Lugtkoncentration, OUE/m3 |
De målte lugtkoncentrationer var logaritmisk fordelt, og derfor blev lugtdata logaritmetransformeret, inden de indgik i den statistiske analyse. De logaritmetransformerede lugtkoncentrationer og lugtemissioner i de to staldrum og i gødningskanaler blev analyseret i en variansanalyse med proceduren MIXED i SAS under hensyntagen til gentagne målinger pr. dag. I den statistiske model indgik gruppe og hold som klassevariabel, mens dato for udtagning af prøver indgik som tilfældig variabel.
Ammoniakemissionen blev beregnet ud fra ammoniakkoncentrationen og luftydelsen ved hjælp af nedenstående formel.
|
g NH3-N/time = (M×P ×V×Q)/(R×T ×1000) |
M: Molvægt for N, g/mol |
For gødningsanalyserne blev der beregnet gennemsnit og standardafvigelse.
Resultater og diskussion
Produktionsresultater
Produktionsresultaterne er vist i tabel 1. Da der kun var to hold slagtesvin pr. gruppe, var der ikke basis for statistisk analyse af, om der var forskel mellem kontrolstald og forsøgsstald.
Tabel 1. Produktionsresultater
|
Produktion |
Kontrol |
Kildeseparation |
|
Antal hold |
2 |
2 |
|
Antal producerede slagtesvin |
673 |
672 |
|
Vægt indsættelse, kg |
31,8 |
31,6 |
|
Vægt ved afgang, kg |
107,8 |
108,6 |
|
Daglig tilvækst, g |
968 |
984 |
|
Kødprocent, % |
59,6 |
60,0 |
|
Døde og kasserede, % |
3,3 |
2,0 |
Ammoniakemission
Måling af ammoniakkoncentration og –emission er vist i tabel 2. Der blev ikke fundet nogen forskel mellem kontrol og kildeseparationsstald. Målet med kildesepareringen var, at urin skulle drænes fra så hurtigt, at omdannelsen af urea til ammonium/ammoniak ikke nåede at ske, før urinen var drænet bort. Det betyder, at urin har opholdt sig relativt længe på separationsgulvet og så længe, at det kunne nå at omsættes, og der kunne ske en fordampning. Dette synes også sandsynligt vurderet ud fra billeder taget i kanalen, se figur 7 i appendiks A. En medvirkende årsag til den relative dårlige afdræning af urin vurderes at have været spaltegulvets orientering på tværs af stiens længderetning. Under spalterne var der gødningsophobninger på tværs af separationsgulvets hældning, hvilket betød, at urin ikke frit kunne løbe ned til urindrænet.
I tabel 4 er de målte ammoniakkoncentrationer i gulvudsugningskanal og ved loftudsugning vist. Der var et meget lav ammoniakkoncentration i staldrummet på under 0,5 ppm, hvilket var meget lavere end koncentration på henholdsvis 5,5 og 5,6 ppm i gulvudsugningskanalen (P<0,001). Det viser, at udformningen af gulvudsugningsanlægget var yderst effektiv, og det var samtidig en klar indikation af, at ammoniakfordampningen primært sker fra gødningskanalen. Kun en enkelt periode i afprøvningsforløbet blev der målt nævneværdige koncentrationer i staldrummet, og det var i forbindelse med en periode med udpræget svineri umiddelbart før levering i slutningen af august 2007, se figur 5 og 8 i appendiks B.
En analyse af ammoniakkoncentrationer i relation til ventilationsgrad viste, at gulvudsugningsanlægget også var meget effektivt ved lav ventilationsgrad, se figur 6 i appendiks B. En ældre dansk undersøgelse har tidligere vist, at en relativ høj lufthastighed gennem spaltegulvet var afgørende for en effektiv gulvudsugning. Ved en lufthastighed over 0,2 m/s vil en gulvudsugning være effektiv og der vil ikke komme luft fra gyllekanal og op i staldrummet [4]. Med en åbningsgrad på 17 pct. i spaltegulvet vil der henholdsvis være en gennemsnitlig lufthastighed på 0,2 m/s ved luftydelse på 30 m3/t pr. stiplads og 0,1 m/s ved en luftydelse på 15 m3/t pr. stiplads. Vurderet på målingerne vist på figur 6 i appendiks B er der fortsat en meget effektiv gulvudsugning også under 15 m3/t pr. stiplads. Den effektive gulvudsugning kan til dels også skyldes en vis tilkitning af spaltegulvet, hvorved spaltegulvets åbningsareal begrænses, og lufthastigheden øges. Andre forhold som påvirker luftstrømmene i gødningskanalen, så der bliver en naturlig luftstrøm hen mod åbninger til gulvudsugningsanlægget, kan også have medvirket til den høje effektivitet.
Det er også værd at bemærke, at koncentrationen af kuldioxid er noget højere i gulvudsugningskanalen end i staldrummet, se tabel 2. Taget i betragtning at udekoncentrationen er knap 400 ppm, kan dette resultat tolkes som, at gulvudsugningen forøger ventilationseffektiviteten mht. fjernelse af kuldioxid fra stien. Kuldioxid er en direkte følge af grisenes stofskifte og dermed produktion af varme. Dette indikerer, at gulvudsugning giver en mere effektiv fjernelse af varme fra grisenes opholdszone end et ventilationsanlæg uden gulvudsugning.
Tabel 2. Koncentration og emission af ammoniak for to hold slagtesvin
|
Staldklima |
Kontrol |
Kildeseparation |
Signifikans |
|
Udetemperatur, °C |
13,9 |
13,9 |
|
|
Staldtemperatur, °C |
19,3 |
18,7 |
|
|
Temperatur gulvudsugning, °C |
17,1 |
16,6 |
|
|
Ventilation staldrum, m3/time |
9.100 |
9.200 |
|
|
Ventilation gulvuds., m3/time |
20.200 |
20.500 |
|
|
Kuldioxidkoncentration stald, ppm |
770 |
710 |
|
|
Kuldioxidkoncentration gulvudsugning, ppm |
920 |
880 |
|
|
Ammoniak |
|||
|
Antal målinger |
1724 |
1724 |
NS |
|
Koncentration staldrum, ppm |
0,3 |
0,3 |
NS |
|
Koncentration gulvudsugning, ppm |
5,6 |
5,5 |
NS |
|
Ammoniakemission pr. sektion, g NH3-N/t |
59 |
60 |
NS |
Lugtemission
Der blev foretaget lugtmålinger på 5 dage pr. hold. Disse målinger og de supplerende registreringer er præsenteret i figur 1-6 i appendiks B. Den statistiske behandling af lugtmålingerne er præsenteret i tabel 3 og 4. Der blev ikke fundet nogen forskel mellem hverken lugtkoncentration og –emission ved målingerne foretaget i staldrummet. Den effektive gulvudsugning taget i betragtning burde stierne være ens, dog med den forskel at der blev brugt væsentlig mere halm i sektionen med kildeseparationen end kontrolstalden, se afsnit omkring halmforbrug. Til gengæld var der imod forventning en højere lugtkoncentration i gulvudsugningen fra kildeseparationsstalden sammenlignet med kontrolstalden (P<0,05). Det havde samtidig den konsekvens, at den samlede lugtemission var 16 pct. højere fra kildeseparationsstalden (P<0,05). Lugtemissionen fra kontrolstalden var 313 OUE/s pr. 1.000 kg dyr og var således tæt på standardtallet for denne staldtype på 300 OUE/s pr. 1000 kg dyr [5].
I såvel kildestalden som kontrolstalden var lugtkoncentrationen lavere i staldrummet i forhold til gulvudsugningskanalen ((P<0,001,tabel 4). Gulvudsugningskanalen var således meget effektiv. Forskellen mellem koncentrationen i gulvudsugningskanalen og i staldrummet var dog ikke nær så udtalt som ved ammoniak. Ved ammoniak var koncentrationen i gulvudsugningskanalen mere end en faktor 10 højere end i staldrummet, mens det ved lugt kun var en faktor 1,5 og 1,9 højere i henholdsvis kontrolstald og kildeseparationsstald.
Generelt var lugtkoncentrationerne lave med undtagelse af den sidste måledag, hvor der kunne konstateres udpræget svineri i både kontrolstald og kildeseparationsstald, og det er formentlig en væsentlig forklaring på de høje koncentrationer, se figur 2 og 4 i appendiks B.
Tabel 3. Koncentration og emission af lugt for to hold slagtesvin
|
Staldklima |
Kontrol |
Kildeseparation |
Signifikans |
|
Udetemperatur, °C |
15,6 |
15,6 |
|
|
Staldtemperatur, °C |
19,4 |
19,0 |
|
|
Antal grise |
341 |
339 |
|
|
Vægt, kg |
59 |
60 |
|
|
Ventilation staldrum, m3/time |
12.000 |
11.600 |
|
|
Ventilation gulvuds., m3/time |
22.400 |
22.300 |
|
|
Lugt |
|||
|
Antal målinger |
20 |
20 |
|
|
Koncentration staldrum, OUE/m3 |
483 |
474 |
NS
|
|
Koncentration gulvuds., OUE/m3 |
737 |
913 |
P=0,011
|
|
Emission, OUE/s pr. 1000 kg2) |
313 |
363 |
P=0,023 |
Tabel 4. Sammenligning af ammoniak- og lugtkoncentration fra henholdsvis gulv- og loftudsugning
|
Kontrolstald |
Gulvudsugning |
Loftudsugning |
Signifikans |
|
Ammoniakkoncentration, ppm Lugtkoncentration, OUE/m3 |
5,6 737 |
0,3 483 |
P<0,001 P<0,001 |
|
Kildeseparationsstald |
|||
|
Ammoniakkoncentration, ppm Lugtkoncentration, OUE/m3 |
5,5 913 |
0,3 474 |
P<0,001 P<0,001 |
Halmtildeling
Der blev tildelt snittet byghalm i både kontrolstalden med gylle og kildeseparationsstalden. I kontrolstalden blev halmmængden begrænset til 10 g pr. slagtesvin pr. dag, da gyllesystemet ikke kunne fungere med en større mængde. Der blev i stedet suppleret med træstykker som beskæftigelses- og rodemateriale.
I kildeseparationsstalden var målet at tildele så meget halm, at kildeseparationssystemet fungerede, dvs. gav en god separation i en tynd ajlefraktion og en fast fraktion, som kunne håndteres som fast staldgødning. Imidlertid kunne der ikke tildeles mere end 70 g halm pr. slagtesvin pr. dag – ellers kittede spaltegulvet til med forringet hygiejne i stien til følge. En halmmængde på 70 g pr. dag pr. slagtesvin var ikke nok til at få en fast fraktion, som kunne håndteres som fast gødning. Dette fremgår af billederne på figur 9 i appendiks A. Det var derfor nødvendigt i perioder at dosere halm direkte ned i gødningskanalen for at få en sammenhængende fast fraktion, der var til at håndtere. Dette stemmer også overens med normtal for husdyrgødning, hvor der ved håndtering som fast gødning og ajle skal bruges ca. 150 g halm pr. slagtesvin dagligt for at få en sammenhængende fast gødning [6].
Analyse af gødningsfraktioner fra kildeseparationsstald
Resultaterne fra separationsmålingerne er præsenteret i tabel 5. I gennemsnit blev der ved døgnmålingerne opsamlet 1.859 kg staldgødning og ajle, hvoraf hver fraktion bidrog med omtrent halvdelen.
Tørstofindholdet (TS) i staldgødningen androg i gennemsnit 22 pct. omtrent svarende til det normale TS indhold i fæces. Da der blev tildelt halm i stierne, burde TS have været højere, da halmen bidrager med fibermateriale. Den lave TS i staldgødningen indikerer derfor en vis kontaminering med urin som følge af, at halm og fæces er i stand til at opsuge en væsentlig mængde urin. Dette kunne ligeledes konstateres ved videooptagelser af skrabekanalen under spaltegulvet i kildestalden.
Ajlens TS indhold var på det forventede niveau, hvilket indikerede, at der ikke var sket nævneværdig kontaminering af urinen med fæces eller halmstrøelse. Samlet set blev 93 pct. af tørstoffet fundet i staldgødningen.
Mængden af flygtigt tørstof (VS), dvs. den organiske del af tørstoffet, blev fastlagt til hhv. 19 pct. og 1 pct. i staldgødning og ajle. VS udgjorde 80 pct. af TS i staldgødningen, mens VS udgjorde 54 pct. af TS i ajlen. Samtidig blev der målt en separationseffektivitet af VS på 93 pct., hvilket indikerede, at staldgødningen var velegnet til bioforgasning. Målinger af indholdet af flygtige fede syrer (VFA) pegede ligeledes på, at staldgødningen var velegnet til produktion af biogas. På trods af, at VFA er organisk, og således principielt hører til VS, er VFA så flygtigt, at det normalt fordamper i forbindelse med bestemmelsen af TS og således ikke indgår i fastlæggelse af VS, der bestemmes som glødetab.
Målingerne af separationseffektiviteten viste for total kvælstof (total-N), at i gennemsnit 69 pct. blev fundet i staldgødningen. For total ammoniakalsk kvælstof (TAN = NH3 + NH4+) var det knapt halvdelen. I normtal for husdyrgødning angives det, at ca. 30 pct. af den udskilte mængde kvælstof fra slagtesvin er organisk og udskilles med fæces, mens de resterende ca. 70 pct. udskilles med urinen i form af urea, som hurtigt hydrolyseres til TAN. Den målte mængde TAN i staldgødningen tyder således på en betydelig kontaminering af staldgødningen med urin. Dette stemmer overens med observationerne vedrørende TS og halmtildeling.
Af den udskilte mængde fosfor (P) blev 96 pct. fundet i staldgødningen. Det lave indhold af P i ajlen viste, at ajlen ikke var væsentlig kontamineret med fæces.
Tabel 5. Analyse af gødningsfraktioner i kildeseparationsstald. For de seks måledage er der angivet gennemsnit ± standardafvigelse (n=6)
|
|
Fast fraktion |
Tynd fraktion |
|
Mængde, kg |
991 ± 220 |
868 ± 226 |
|
Tørstof (TS), % |
23 ± 1 |
2 ± 0,3 |
|
Separationseffektivitet, % |
93 |
|
|
Flygtigt tørstof (VSTS), % af TS |
80 ± 9 |
54 ± 5 |
|
Separationseffektivitet, % |
96 |
|
|
pH |
6,5 ± 0,2 |
8,7 ± 0,2 |
|
Total VFA, g/kg |
13,6 ± 1,9 |
5,0 ± 0,9 |
|
Total N, g/kg |
8,7 ± 0,9 |
4,5 ± 0,7 |
|
Separationseffektivitet, % |
69 |
|
|
Ratio 1) |
1,29 |
|
|
Total ammoniakalsk kvælstof (TAN), g/kg |
2,2 ± 0,6 |
3,1 ± 0,5 |
|
Andel af N, % |
32 |
73 |
|
Separationseffektivitet, % |
49 |
|
|
P, kg/ton |
2,1 ± 0,9 |
0,1 ± 0,06 |
|
Separationseffektivitet, % |
96 |
|
|
Ratio 1) |
1,79 |
|
|
K, kg/ton |
4,3 |
2,8 |
|
Separationseffektivitet, % |
64 |
|
|
Cu, g/ton |
17 |
1 |
|
Separationseffektivitet, % |
95 |
|
|
1) se afsnit vedr.: Vurdering af separationseffektiviteten i forhold til lovgivningen |
||
Vurdering af separationseffektiviteten i forhold til lovgivning
I husdyrbekendtgørelsen er der forskellige krav til separationsanlæg. Til et lavteknologisk anlæg er de formuleret således [7]:
”Ved et lavteknologisk anlæg forstås et anlæg, hvor de næringsstofrige fraktioner (koncentraterne) tilsammen skal indeholde mere end 20 pct. af gyllens kvælstof og mere end 60 pct. af gyllens fosfor, og disse fraktioner (koncentraterne) har en gennemsnitlig koncentration, mængdevægtet af kvælstof og fosfor, der for både kvælstof og fosfor er mindst 1,5 gange højere end koncentrationen i den ubehandlede gylle”
I forhold til det første krav vedrørende separationseffektivitet til godkendelse af separationsanlæg viser de aktuelle målinger fra kildeseparationsstalden, at kravene er rigeligt opfyldt for såvel N (69 pct.) som P (95 pct.).
I forhold til det andet krav vedr. opkoncentrering er det nødvendigt at tage udgangspunkt i, at der separeres på gylle og ikke, som er tilfældet i det aktuelle projekt, en kildestald, hvor fæces og urin holdes adskilt fra starten. For at vurdere kildestaldens separationsevne er der derfor beregnet en teoretisk gylle på baggrund af de målte mængder af hhv. staldgødning og ajle. Koncentrationen af N og P i staldgødningen og ajle sammenholdt med den beregnede i den teoretiske gylle resulterer i et forhold på 1,3 for N og 1,8 for P. Kravet er for både N og P et forhold på mindst 1,5, hvilket rigeligt er opfyldt for P, men ikke helt for N.
Efterfølgende modelberegninger, baseret på de aktuelle målinger, peger på, at tildelingen af halm påvirker separationseffektiviteten af især N. Udelades halm ændres staldgødningens TS kun marginalt. Til gengæld bliver staldgødningen mindre kontamineret med urin, som i stedet dræner af og efterfølgende kan findes i ajle-fraktionen. Dette medfører, at separationsevnen i forhold til N teoretisk forbedres fra 1,3 til 1,4. Modelberegningerne peger ligeledes på, at der kun skal flyttes få kg TS fra staldgødningen til ajlefraktionen samtidig med, at halmforbruget nedsættes til den mængde, som grisene æder, for at kravet til lavteknologisk separation kan opfyldes.
Generelt må det dog konkluderes, at fordelingen af mængderne i hhv. fast og flydende fraktion ikke er tilfredsstillende, hvis den faste fraktion skal transporteres væk fra ejendommen, fx til et biogas-fællesanlæg. Det er derfor nødvendigt at den faste fraktion koncentreres væsentlig mere og formentlig til under et niveau på 25 pct. af den samlede gødningsmængde.
Konklusion
Der blev ikke fundet nogen forskel i ammoniakkoncentration og -emission mellem kildeseparationsstalden og kontrolstalden. Det gælder både koncentration målt i staldrum og i gulvudsugningskanal. Når det gælder lugt, var der heller ingen forskel mellem lugtkoncentration i staldrummet. Til gengæld var der en statistisk sikker højere lugtkoncentration i gulvudsugningskanalen ved kildeseparationen sammenlignet med kontrolstalden (P<0,05). Det bevirkede, at den samlede lugtemission var 16 pct. højere fra kildeseparationsstalden (P<0,05).
I begge stalde var der et meget lavt niveau af specielt ammoniak og til dels også lugt i staldrummet som følge af en meget effektiv gulvudsugning. Ved ammoniak var koncentration i gulvudsugningskanalen mere end en faktor 10 højere end i staldrummet, mens det ved lugt var en faktor 1,5 og 1,9 i henholdsvis kontrolstald og kildeseparationsstald (P<0,001). Den gennemsnitlige ammoniakkoncentration i staldrummet var under 0,5 ppm i både kontrolstald og kildestald, og det må betegnes som meget lave koncentrationer. Den gennemsnitlige lugtkoncentration var under 500 OUE pr. m3 i både kontrolstald og kildestald.
Ved kildesepareringen lykkedes det at få en høj separationseffektivitet på henholdsvis 69 pct. total kvælstof og 96 pct. fosfor i den faste fraktion. Imidlertid var separationen ikke tilfredsstillende med hensyn til fordelingen af mængderne i en fast og flydende fraktion, idet lidt over halvdelen af den samlede gødningsmængde fulgte den faste fraktion. Skal kildeseparationssystemet blive praktisk og økonomisk realistisk, skal den faste fraktion koncentreres væsentlig mere.
Referencer
|
[1] |
Merete Lyngbye & Anders Leegaard Riis, 2005: Grisenes indflydelse på lugtemissionen. Erfaring nr. 0503, Landsudvalget for Svin. |
|
[2] |
DJF, Forskningscenter Bygholm 1997: Prøverapport nr. 911. Skov Udsugningsenheder DA 600. Type ECT 632-6, ECT632-8, DA 600-1, DA 600-2 og DA 600-3 |
|
[3] |
Dansk Standard: (2003): Luftundersøgelse – Bestemmelse af lugtkoncentration ved brug af dynamisk olfaktometri. DS/EN 13725:2003. |
|
[4] |
Pedersen, S., 1979: Dimensionering af gulvudsugningsanlæg. NJF-seminar 1979. SBI Landbrugsbyggeri 59. Statens Byggeforskningsinstitut. pp 162-180. |
|
[5] |
Anders Leegaard Riis, 2006: Standardtal for lugtemission fra danske stalde om sommeren. Meddelelse nr. 742, Dansk Svineproduktion. |
|
[6] |
Poulsen, H.D., Børsting, C.F., Rom, H.B. & Sommer, S.G. 2001:Kvælstof, fosfor og kalium i husdyrgødning – normtal 2000. DJF rapport nr. 36 – husdyrbrug, Danmarks Jordbrugsforskning. |
|
[7] |
Bekendtgørelse om husdyrgødning og arealkrav mv. BEK nr. 1152 af 23/11/2006). |
Deltagere:
Tekniker Thomas Lund Sørensen, Dansk Svineproduktion
Statistiker Mai Britt Friis-Nielsen, Dansk Svineproduktion
Afprøvning: 938 Kildeseparering
Appendiks A
Indretning af stald- og gødningssystem
Figur 1. Principskitse af kildeseparationsstald. (Billedbase: 0181)
Figur 2. Til venstre ses kildeseparationsstalden og til højre ses en lille del af kontrolstalden med gylle (Billedbase: 1400)
Figur 4. Stierne var indrettet med to tredjedel fast gulv og en tredjedel spaltegulv (Billedbase: 1408)
På billede ses ammoniak og kuldioxid måleudstyret VE18-multisensor. (Billedbase: 1396, 1397 og p140)
Figur 6. Under loftudsugning var der opsat en Ø800 målevinge (1404 og 1407)
Figur 7. Gødningskanal til kildeseparering før og efter ibrugtagning (Billedbase: 1401 og 1403)
Figur 8. Tværkanal hvor skrabere førte den faste fraktion frem til et trykudmugningsanlæg. (Billedbase: p140 og p139)
Figur 9. Lagerplads til fast gødning februar 2007 og maj 2007 (Billedbase: 1402 og 04.2007 moeding)
Figur 10. Kontrolmålinger samt målinger ammoniak- og kuldioxidkoncentration i forbindelse med lugtmålinger blev
foretaget med sporgasrør af fabrikatet Kitagawa. Ammoniakmåling ved sporgasrør sker ved en kemisk reaktion.
I det viste ammoniakrør Kitagawa 105SD var det en reaktion af ammoniak med fosforsyre.
Detektionsgrænsen var på 0,2 ppm for ammoniakrøret. (Billedbase: 0181)
Appendiks B
Ammoniak- og lugtmålinger
Figur 1. Slagtesvinenes vægt på de 10 måledage med måling af lugtkoncentration. (Billede 1421)
Figur 2. Målinger af lugtkoncentration: 10 måledage med dobbeltbestemmelse i fire målepunkter. (Billede 1422)
Figur 3. Ventilationsanlægget ydelse på de 10 måledage med måling af lugtkoncentration. (Billede 1423)
Figur 4. Emission af lugt på de 10 måledage med måling af lugtkoncentration. (Billede 1424)
Figur 5. Ammoniakkoncentration målt på de 10 måledage med måling af lugtkoncentration. (Billede 1425)
Figur 6. Kuldioxidkoncentration målt på de 10 måledage med måling af lugtkoncentration. (Billede 1426)
Figur 7. Ammoniakkoncentration i staldrum og gulvudsgningskanal ved forskellige ventilationsgrader målt perioden
januar til marts 2007 i kontrolstalden. Op til ca. 65 m3/t pr. stiplads var det kun luftafgang via gulvudsugning. Derover blev der suppleret med loftudusgning. (Billede 1427)
Figur 8. Ammoniakkoncentration i staldrum og gulvudsugningskanal i perioden juli til august 2007 i kontrolstalden. Bemærk det spring der sker i ammoniakkoncentrationen i forbindelse med svineri som følge af varmt vejr. (Billede 1428)
Appendiks C
Kontrolmålinger af ammoniak
Figur 1. Kontrolmålinger af ammoniakkoncentration med sporgasrør af fabrikatet Kitagawa 105 SD. (Billede 1429)