Slagtesvinestald med biologisk luftrensning fra SKOV A/S - filterarealets betydning ved maksimumventilation

Dansk Svineproduktion har gennem de seneste år afprøvet forskellige typer af biologisk luftrensning. Der har været afprøvet horisontale biofiltre med halm/flis eller Leca som filtermateriale [1], og der har været afprøvet biologisk luftrensning fra SKOV A/S med cellulosepads som filtermateriale [2].

Biofiltrene med halm/flis eller Leca havde i gennemsnit en lugtreduktion på 60 – 70 pct. om sommeren. De afprøvede biofiltre havde en lav luftbelastning pr. m² frontareal af filteret ved maksimumventilation og dermed også et stort pladskrav (ca. 250 m³/time pr. m² filter). Dette svarer til, at der for hver slagtesvin i stalden skal være et filter med et frontareal på 0,4 m².

Biologisk luftrensning fra SKOV A/S har et mere realistisk pladskrav. Luftbelastning pr. m² frontareal af filteret ved maksimumventilation er imidlertid også højere (ca. 3.200 m³/time pr. m² filter).

Afprøvningen af biologisk luftrensning fra SKOV A/S viste en lugtreduktion på ca. 30 pct. om sommeren og ca. 50 pct. om vinteren. I forhold til ammoniak var biologisk luftrensning fra SKOV A/S i stand til at reducere ammoniakkoncentrationen i afgangsluften fra 4-9 ppm til et niveau mellem 1 og 2 ppm [2].

Et af de forhold, som formodes at være afgørende for at opnå en høj renseeffektivitet, er, at den fysiske kontakt mellem staldluft og biofilm er optimal. En af metoderne til at opnå en god fysisk kontakt mellem staldluft og biofilm er et stort filterareal i forhold til luftmængden. Afprøvningerne med biofiltre indikerer, at der opnås en høj lugtreduktion, når der er et stort filterareal i forhold til luftmængden.

Formålet med nærværende forsøg var at undersøge, om en fordobling af filterets frontareal kunne øge ammoniak- og lugtreduktionen i biologisk luftrensning fra SKOV A/S.

Udformning af stald

Forsøget blev gennemført i en slagtesvinestald med fire identiske sektioner á 288 stipladser, se figur 1. Sektionerne var indrettet med 2/3 fast gulv, 1/3 spaltegulv, tørfodring ad libitum, diffust luftindtag og gulvudsugning. I hver af de fire sektioner var der indsat et filterhus med biologisk luftrensning fra SKOV A/S.

Hvert filterhus var forbundet til to gulvudsugningskanaler, hvoraf den ene kanal var beliggende i selve sektionen og den anden i den overforliggende sektion. Hvert filterhus var dimensioneret til at rense 30.000 m³ staldluft pr. time.

Figur 1. Plantegning af stalden med biologisk luftrensning fra SKOV A/S (foto: Michael Jørgen Hansen, billede nr. 1463)

Udformning af luftrensningsanlæg

Det anlæg, som indgik i forsøget, var 1. generation biologisk luftrensning fra SKOV A/S. I anlægget passerede staldluften et to-trins filter, som blev overrislet med recirkuleret vand, se figur 2. I filter 1 opsamles staldluftens støv, som i en vis udstrækning danner grobund for de mikroorganismer, der nedbryder ammoniak og lugtstoffer.

Figur 2. Principskitse af 1. generation biologisk luftrensning fra SKOV A/S (foto: SKOV A/S, billede nr. 8428)

I filter 2 sker der en yderligere nedbrydning og opsamling af ammoniak og lugtstoffer. Vandet fra de fire filterhuse blev samlet i en centralt placeret brønd med to sumpe. Sump 1 og 2 samlede vandet fra henholdsvis filter 1 og 2. Der blev lænset vand fra sump 1, som blev overført til gylletanken. Rent vand blev tilført sump 2, hvorfra der var overløb til sump 1.

Forsøgsopstilling

Opstillingerne, der blev sammenlignet i forsøget, var normalt filterareal (4,7 m² og ca. 15.000 m³/time, svarende til en gennemsnitlig lufthastighed på 0,89 m/s) og dobbelt frontareal af filteret (9,4 m² og ca. 15.000 m³/time, svarende til en gennemsnitlig lufthastighed på 0,44 m/s). Over en periode på seks uger fra 19. juli til 21. august blev der gennemført syv måledage. På hver måledag blev der kun sendt staldluft fra sektion 1 gennem filterhus 1 og 2. For at opnå dette blev sektion 2 koblet fra luftrensningsanlægget og blev ventileret ved hjælp af en ekstern ventilator. To dage før hver måledag blev filtrene afvasket manuelt for støv og biofilm. Der blev indsat nye cellulosepads i filterhus 1 og 2 ca. seks uger før starten på forsøget.

Hver måledag var opdelt i to måleserier. Ved den første måleserie mellem kl. 11.00 – 12.00 blev der målt på dobbelte filterareal. Ved den anden måleserie mellem kl. 13.00 – 14.00 blev halvdelen af filtrene afdækket, og der blev målt på normalt filterareal.

Registreringer

Ved hver måleserie blev der udtaget en luftprøve før og efter anlægget i hvert af de to filterhuse. Luftprøverne blev opsamlet i 30 liter Tedlar^® poser og blev analyseret for lugtkoncentration (OU_E/m³), på lugtlaboratoriet på Slagteriernes Forskningsinstituts i Roskilde, den efterfølgende dag, se appendiks. Opsamling af luftprøver og analyse af lugtkoncentrationen blev udført i henhold til Dansk Standard [3]. I standarden stilles der ingen krav om, hvor hurtigt luftprøverne skal opsamles, men det blev valgt at fylde poserne med 0,7 liter pr. minut, det vil sige, at poserne blev fyldt i løbet af ca. 40 minutter.

Ved afslutningen af hver måleserie blev der målt ammoniakkoncentration (ppm) før og efter anlægget i hvert af de to filterhuse ved hjælp af sporgasrør af typen Kitagawa 105SD.

Ventilationsydelser blev logget med målevinger fra Fancom. Der blev endvidere målt temperatur og relativ luftfugtighed samt tryktab over anlægget.

Statistik og beregninger

Den statistiske analyse af ammoniakdata blev foretaget på differencen mellem ammoniakkoncentrationen før og efter det biologiske luftrensningsanlæg. Den statistiske analyse af lugtdata blev foretaget på differencen mellem den logaritme transformerede lugtemission før og efter det biologiske luftrensningsanlæg. I modellen for både ammoniakkoncentrationen og lugtemissionen indgik behandlingen (normalt og dobbelt filterareal) som systematisk effekt, mens ammoniakkoncentrationen og lugtemissionen før filteret indgik som kovariat.

Lugtemissionen blev beregnet ud fra lugtkoncentrationen og luftydelsen ved hjælp af nedenstående formel.

Lugt

I figur 3 ses målinger af lugtemissionen før og efter anlægget. Lugtemissionen var statistisk sikker lavere, efter staldluften havde passeret anlægget (P<0,05). Ved dobbelt filterareal var der fire ud af 14 parvise målinger, hvor der var en højere lugtemission efter anlægget sammenlignet med før. Alle prøverne blev udtaget efter den samme metode, og der var ikke noget usædvanligt at bemærke i forbindelse med udtagningen af disse fire prøver.

Figur 3. Målinger af lugtemissionen før og efter biologisk luftrensning fra SKOV A/S ved normalt og dobbelt filterareal (foto: Michael Jørgen Hansen, billede nr. 9819)

I tabel 1 er angivet lugtreduktionen for normalt og dobbelt filterareal. På grund af variationen i lugtemissionen før anlægget blev det valgt at angive estimaterne i forhold til en standardiseret lugtemission før anlægget. Der blev valgt en lugtemission på 677 OU_E/s pr. 1.000 kg gris, hvilket var gennemsnittet for alle målinger før anlægget. Lugtemissionen før anlægget var højere end standardtallet for en slagtesvinestald med delvist fast gulv (300 OU_E/s pr. 1000 kg gris) [4].

Årsagen, til at lugtemissionen før anlægget var højere end standardtallet, kan sandsynligvis tilskrives, at stalden var indrettet med gulvudsugning. Ved gulvudsugning trækkes udsugningsluften henover gylleoverfladen, hvorved der formentligt afgives flere lugtstoffer fra gylleoverfladen sammenlignet med en stald med rumudsugning.

Der var ikke statistisk sikker forskel på de to behandlinger (P>0,05). I en tidligere afprøvning af biologisk luftrensning fra SKOV A/S ved en lignende slagtesvinestald med delvist fast gulv og gulvudsugning, blev der vist en lugtreduktion på 28 pct. i sommerperioden [2]. Resultaterne fra den nærværende og den tidligere undersøgelse [2] indikerer, at lugtreduktionen for biologisk luftrensning fra SKOV A/S i sommerperioden er omkring 30 pct.

Tabel 1. Lugtreduktion ved biologisk luftrensning fra SKOV A/S ved normalt og dobbelt front- areal af filter. Estimaterne er angivet i forhold til en lugtemission før filtrene på 677 OU_E/s pr. 1000 kg gris. 95 pct. konfidensinterval er angivet i parentes

Ammoniak

I figur 4 ses målinger af ammoniakkoncentrationen før og efter biologisk luftrensning fra SKOV A/S. Ammoniakkoncentrationen var statistisk sikker lavere, efter staldluften havde passeret anlægget (P<0,05).

Figur 4. Målinger af ammoniakkoncentrationen før og efter biologisk luftrensning fra SKOV A/S ved normalt og dobbelt frontareal af filter (foto: Michael Jørgen Hansen, billede nr. 9818)

I tabel 2 er angivet ammoniakreduktionen for normalt og dobbelt frontareal af filter. På grund af variationen i ammoniakkoncentrationen før anlægget blev det valgt at angive ammoniakkoncentrationen efter filtrene i forhold til en standardiseret ammoniakkoncentration før anlægget. Der blev valgt en ammoniakkoncentration på 4,0 ppm, hvilket var gennemsnittet for alle målinger før anlægget.

Der var statistisk sikker forskel på de to behandlinger (P<0,05), hvor ammoniakreduktionen var større ved dobbelt frontareal. Dette resultat har perspektiver i forhold til ammoniakreduktionen under forskellige driftsforhold. Normalt filterareal svarer til, at der renses på 100 pct. af den maksimale ventilationskapacitet. Dobbelt filterareal svarer til, at der renses på 50 pct. af den maksimale ventilationskapacitet. Resultaterne indikerer således, at ammoniakkoncentrationen efter anlægget og dermed ammoniakreduktionen afhænger af, hvor stor en del af den samlede ventilationskapacitet, der renses på.

Tabel 2. Ammoniakreduktion ved biologisk luftrensning fra SKOV A/S ved normalt og dobbelt front areal af filter. Estimaterne er angivet for en ammoniakkoncentration før filtrene på 4 ppm. 95 pct. konfidensinterval er angivet i parentes

Supplerende registreringer

I tabel 3 er angivet en række supplerende registreringer, som blev foretaget i forbindelse med udtagning af luftprøverne. Det var tilsigtet, at luftydelsen skulle være ca. 15.000 m³/time ved både normalt og dobbelt frontareal af filter; svarende til maksimal ventilationskapacitet om sommeren. Der var lidt variation i luftydelsen, men generelt var luftydelsen tæt på det ønskede. Intervallet for udetemperaturen var størst for normalt filterareal. Dette skyldtes primært, at dobbelt frontareal af filteret blev undersøgt om formiddagen og normalt filterareal om eftermiddagen. Derimod var der kun en mindre forskel i staldtemperaturen og den relative luftfugtighed i stalden. Tryktabet over anlægget var som forventet størst ved normalt filterareal, eftersom luftmængde, filtermateriale og filtertykkelse var den samme og frontarealet på filteret var mindre.

Tabel 3. Gennemsnitlig luftydelse, udetemperatur, staldtemperatur, relativ luftfugtighed i stalden og tryktab over filtrene ved normalt og dobbelt filterareal. Minimum og maksimum værdier er angivet i parentes

Forsøget viste, at både lugtemissionen og ammoniakkoncentrationen var lavere, efter staldluften havde passeret det biologiske luftrensningsanlæg fra SKOV A/S.

Med det givne antal lugtmålinger kunne det ikke dokumenteres at en fordobling af filterets frontareal kunne forbedre den tidligere fundne lugtreduktion på ca. 30 pct. om sommeren. Derimod var der en større ammoniakreduktion ved dobbelt frontareal af filteret. Den gennemsnitlige ammoniakkoncentration foran filteret var 4,0 ppm. Ved normalt filterareal blev den reduceret til 1,0 ppm og ved dobbelt frontareal af filteret blev den reduceret til 0,4 ppm. Procentuelt var ammoniakreduktionerne 74 og 89 pct. for henholdsvis normalt og dobbelt frontareal ved maksimumventilation.

Forsøgets resultater indikerer, at ammoniakreduktionen er større under driftsforhold, hvor der renses på en mindre luftmængde.

Afprøvning: 915