Med teknik fra Staring Maskinfabrik blev gylle behandlet med svovlsyre for at reducere ammoniak- og lugtemission fra slagtesvinestalde. Målingerne viste, at metoden var effektiv til at reducere ammoniak, men den havde ingen effekt på lugtemissionen.

Sammendrag

Et anlæg til svovlsyrebehandling af gylle blev afprøvet i en slagtesvinebesætning med ca. 1200 stipladser fordelt på fire identiske sektioner indrettet med drænet gulv i lejearealet og spaltegulv i den resterende del. To sektioner var kontrol sektioner og indrettet med traditionel gylleudslusning fra 60 cm dybe gyllekummer. I de to andre sektioner blev gyllekanalerne skyllet med svovlsyrebehandlet gylle 6-10 gange dagligt. Svovlsyreanlægget var det først etablerede anlæg i Danmark. I afprøvningsforløbet undergik anlægget en udvikling, og der blev foretaget en række ændringer af anlægget.

Afprøvningen viste en statistisk sikker reduktion i ammoniakfordampningen på 70 pct. (P<0,001). Til gengæld blev der ikke fundet nogen lugtreduktion ved svovlsyrebehandling af gylle. For begge grupper viste lugtmålingerne, at lugtkoncentrationen var relativ konstant over året, men bl.a. som følge af, at der ventileres betydelig mere om sommeren end om vinteren, var lugtemissionen tre til fem gange højere om sommeren end om vinteren.

Der blev ikke fundet forskel i produktionsresultater mellem sektioner med og uden svovlsyrebehandlet gylle.

Baggrund

Gårdejer og opfinder Jens Østergård Jensen har udviklet et system til forsuring af gyllen ved tilsætning af ca. 0,5 vægtprocent koncentreret svovlsyre i bunden af en procestank med gylle. Efter en hvileperiode, hvor svovlsyren får tid til at reagere med gyllen, beluftes gyllen ved at tilføre komprimeret luft til bunden af procestanken. Denne beluftning driver dels kuldioxid af, dels sikrer den iltning for at forhindre dannelse af svovlbrinte. Behandlingen medfører dels en pH-sænkning, dels en nedbrydning af tørstof. Den forsurede gylle bruges herefter til udskylning af gylle inde fra stalden.

Konceptet med svovlsyrebehandling af gylle er solgt til Staring Maskinfabrik A/S, der sammen med Jens Østergård Jensen har videreudviklet anlægget og markedsført det. Det første anlæg i 0-serien blev stillet op i en slagtesvinebesætning i Vendsyssel. Primo 2004 var der 23 anlæg i drift.

Fra afprøvningens start blev der etableret en projektgruppe med henblik på at vurdere, hvilken effekt forsuringen havde på lagring og udbringning af gyllen. Denne del af afprøvningen blev udført af Landbonord Planteavl og Forskningscenter Bygholm, DJF. Den økonomiske analyse blev foretaget af Landbonord Økonomi, der ligeledes havde projektledelsen.

Formålet var at afklare hvilke miljømæssige fordele der kunne opnås i stald, lager og ved udbringning af gylle ved svovlsyrebehandling af gyllen. Desuden at vurdere arbejdsmiljø og økonomi.

Materiale og metode

Det første forsuringsanlæg, som også var det, der blev brugt i afprøvningen, blev opstillet ved en nyetableret slagtesvinebesætning med ca. 1200 stipladser. Slagtesvinestalden var opdelt i fire identiske sektioner indrettet med drænet gulv i lejeareal og spaltegulv i det resterende del af stien, se illustrationer i appendiks.

To af sektionerne blev etableret med skylning med forsuret gylle, mens de to sidste sektioner blev etableret som kontrol sektioner, hvor gyllen blev håndteret på traditionel vis med rørudslusning fra 60 cm dybe gyllekummer. I sektionerne med svovlsyrebehandlet gylle skete returskylning af den svovlsyrebehandlede gylle via et 110 mm rørsystem således, at der i hver gyllekumme var to udløb i hver ende af gyllekummen og et 315 mm udløb i midten, se skitser og billeder i appendiks. De øvrige data vedr. staldindretning fremgår af tabel 1.

Tabel 1. Stald- og stiindretning

Antal staldsektioner	4
Sektions mål, m	19,20 x 10,60
Loftshøjde, m	2,55
Antal stier pr. sektion	16
Stidimensioner, m	4,80 x 2,40
Gulvudformning	Drænet gulv i lejeareal, spaltegulv i resten
Inventar	Lukkede sti adskillelser, men åbne i gødeareal og mod gang
Ventilation	Tre stk. Skov DA 600-3 uden konus. To enheder var trinløst reguleret mens den tredje var on/off-reguleret.
Undertryk ved maks. Ventilation	30 Pa
Ydelse ved maks. ventilation	28.400 m³/time¹⁾
Fodringsprincip	Tørfodring ad lib fra rørudfodringsautomat
¹⁾ Ifølge prøverapport 911 fra DjF, Forskningscenter Bygholm [1] skulle hver af de anvendte udsugningsenheder yde 10.000 m³/time ved 30 Pa’s undertryk, dvs. en maksimal anlægs ydelse på 30.000 m³/time. Årsagen til forskellen vurderes først og fremmest at være den manglende konus på udsugningsenhederne. Desuden vil et længere rørstykke og tilsmudsning i praksis kunne give en lille reduktion af ydelsen.

Registreringer

De primære registreringsparametre var ammoniak- og lugtemission.

Lugtemission

Tre evt. fire gange pr. hold slagtesvin – afhængig af grisenes tilvækst og mulighed for lugtanalyse - blev der opsamlet luftprøver til lugtanalyse i 30 liter Teflon^TM poser, se illustration i appendiks. Opsamlingen af luft i poser blev foretaget efter CEN-norm (CEN/TC264/WG2/N222/e – analyseforskrift 66009-ANF-016 – udgave 03). Prøverne blev fragtet til Slagteriernes Forskningsinstituts lugtlaboratorium til lugtanalyse efterfølgende dag. Lugtkoncentration blev bestemt ved olfaktormetermetoden efter CEN-norm (CEN/TC264/WG2/N222/e – analyseforskrift 66009-ANF-012 – udgave 05).

I CEN-normen stilles ingen krav om, hvor hurtigt luftprøverne skal opsamles, men det blev valgt at fylde poserne med 1,0 liter pr. minut, dvs. i løbet af 30 minutter.

I forbindelse med hver udtagning og analyse af lugtprøve blev følgende supplerende registreringer foretaget:

Dato og klokkeslæt for start og slut for udtagning af prøve
Luftydelse ved aflæsning af pct. ventilation i ventilationsstyring. Aflæsning af pct. ventilation blev efterfølgende omsat til luftydelse ved direkte måling af luftydelse med en målevinge af typen Fancom AT(M) unit 80. Målevingen blev kalibreret på Forskningscenter Bygholms prøvestand. Anlæggets ydelse blev bestemt ved at måle samtlige udsugningsenheders ydelse 10 steder i reguleringsområdet fra minimum til maksimums ydelse.
Antal og vægt af svin
Kuldioxidkoncentration ude og inde med prøverør af fabrikatet Kitagawa type 126SF Ammoniakkoncentration ude og inde med prøverør af fabrikatet Kitagawa type 105SD
Temperatur ude og inde, henholdsvis start og slut for udtagning af prøve

Ud fra lugtkoncentration i OU_E, luftydelse samt antal og vægt af grise blev lugtemissionen beregnet i enheden OU_E/s pr. 1000 kg dyr. Tilsvarende blev beregnet med udgangspunkt i danske lugtenheder, LE/s pr. 1000 kg dyr, hvor lugtkoncentrationen blev korrigeret med lugtpanelets følsomhedsfaktor.

Ammoniakemission

Ammoniakemission blev bestemt ved at måle ammoniakkoncentration og luftydelse. Luftydelsen blev bestemt indirekte ud fra kuldioxidbalancen, hvor luftydelsen beregnes ud fra, at der afgives 185 l kuldioxid pr. time pr. varmeproducerende enhed (1000 W total varmeproduktion) [2]. Det betyder, at ammoniakemissionen kunne fastlægges ud fra forholdet mellem ammoniak- og kuldioxidkoncentration i ppm, hvor ammoniak- og kuldioxidkoncentration blev korrigeret for koncentrationen i ude luft. Et forhold på 0,010 svarer til et årligt ammoniaktab på 9,43 kg N pr. varmeproducerende enhed, vpe.

En sammenligning af den målte ammoniakemission over til de nuværende normtal er ikke entydig, idet produktionen af kuldioxid ikke er præcis relateret til slagtesvinenes tilvækst. Ifølge normtal [3] udskiller et slagtesvin 3,17 kg N, hvoraf 14 pct. fordamper som ammoniak i slagtesvinestalde med drænet gulv, dvs. 0,44 kg NH₃-N pr. slagtesvin. Hvis det antages at et slagtesvin afgiver kuldioxid som anvendt i Staldvent-programmet [2], så vil en ammoniakfordampning på 14 pct. i slagtesvinestalde svare til et forhold på 0,0105 mellem ammoniak- og kuldioxidkoncentration i ppm, hvor ammoniak- og kuldioxidkoncentration er korrigeret for koncentrationen i ude luft. Denne omregning er anvendt i meddelelsen.

I VE18-udstyret blev ammoniakkoncentration målt med en sensor af fabrikatet Dräger Polytron 1 med måleområdet 0-100 ppm. Kuldioxid blev målt med en sensor af fabrikatet Dräger Polytron IR CO₂ med måleområdet 0-5000 ppm

Ammoniak, kuldioxid, temperaturer ude og inde blev målt en gang hver halve time. Kontrolmålinger med sporgasrør blev foretaget hver anden uge. De elektroniske målinger med VE-18 udstyret blev korrigeret i forhold til kontrolmålingerne. Ud fra ammoniak- og kuldioxidmålinger blev der beregnet et døgngennemsnit og tilsvarende af forholdet mellem de enkelte ammoniak og kuldioxid målinger korrigeret for udekoncentration. Kun døgn med mindst 40 registreringer indgik i den statistiske analyse.

Sekundære registreringer

Ude- og staldtemperaturer: To målinger pr. time
E-kontrol på sektionsniveau
Energiforbrug til svovlsyrebehandling samt skylning med gylle. Forbruget blev anslået ved at gange motorernes forbrug med driftstiden
Svovlsyreforbrug pr. produceret slagtesvin
Måling af svovlbrintekoncentration i staldens udleveringsrum, der også blev skyllet med svovlsyrebehandlet gylle.

Statistik

Den logaritme transformerede lugtemission blev beskrevet som en funktion af behandling, ude temperatur, grisenes vægt samt antal under hensyn til, at der var gentagne målinger på samme staldsektion og på samme dag. Dvs. en generaliseret lineær model med systematisk effekt af behandling, grisenes vægt samt ude temperatur, og tilfældig effekt af hold, staldsektion samt måledag.

Estimaterne for lugtemission angivet ved en gennemsnitlig vægt af slagtesvin på 65 kg og en ude temperatur på 20 °C blev beregnet.

Ammoniakemissionen blev som lugtemissionen beskrevet ved en generaliseret lineær model med systematisk effekt af behandling, grisenes alder samt ude temperaturen, og tilfældig effekt af hold, staldsektion samt måledag.

Resultater og diskussion

Svovlsyreanlægget i afprøvningsbesætningen var det første anlæg fra Staring Maskinfabrik A/S. I afprøvningsforløbet undergik anlægget en udvikling, og der blev foretaget en række forbedringer. I den oprindelige udformning af anlægget skulle den svovlsyrebehandlede gylle skylles retur til stalden via et 110 mm rørsystem. Det viste sig hurtigt, at det ikke var muligt at opnå en sikker og effektiv skylning af gyllekummerne med dette system i alle besætninger. Men i afprøvningsbesætningen blev returskylning via 110 mm rørsystemet dog anvendt i hele afprøvningsperioden, men pga. tilstopninger var det ikke problemfrit. Efter endt afprøvning blev returskylningen ændret til en nyudviklet løsning, hvor gyllen blev pumpet retur via 315 mm udslusningsrør.

Ammoniakemission

I alt seks hold slagtesvin indgik i opgørelsen af ammoniakemissionen, se tabel 2. Som det fremgår af tabel 3 blev der opnået en statistisk sikker ammoniakreduktion på 70 % (P<0,001). Den gennemsnitlige ammoniakfordampning i kontrolstaldene var 0,43 kg NH₃-N, hvilket svarede til normtallet på 0,44 kg NH₃-N for slagtesvinestier med drænet gulv i lejearealet. I opgørelsen af ammoniakemission blev der udeladt en periode i januar 2003, hvor anlægget var ude af drift på grund af tekniske problemer med returskylningen af svovlsyrebehandlet gylle.

Tabel 2. Gennemsnit af ammoniakmålinger og supplerende registreringer

Hold	Sektion	Antal målinger	Ude °C	Stald °C	NH₃ppm	CO₂ diff¹⁾ppm	Ammoniakemission Kg NH₃-N pr. prod. slagtesvin
1	1. kontrol 2. svovl 3. svovl 4. kontrol	1900	3,0	17,2 17,9 16,8 17,7	12,7 5,5 4,6 16,8	1652 1893 1935 1868	0,41 0,12 0,12 0,57
2	1. kontrol 2. svovl 3. svovl 4. kontrol	1540	4,7	18,6 18,4 19,4 19,7	15,4 3,9 5,2 14,5	1704 1797 2054 1856	0,36 0,09 0,10 0,33
3	1. kontrol 2. svovl 3. svovl 4. kontrol	2257	19,0	21,1 21,4 21,5 22,0	5,9 1,8 1,6 3,8	464 440 502 352	0,53 0,16 0,13 0,43

¹⁾	Denne kolonne indeholder forskellen mellem kuldioxidkoncentration ude og inde. Den gennemsnitlige staldkoncentrationen var således 360-400 ppm højere end den angivne værdi.

Lugtemission

Der blev ikke fundet nogen forskel i hverken lugtkoncentration eller lugtemission med og uden svovlsyrebehandlet gylle, som det fremgår af tabel 3.

Tabel 3. Koncentration og emission af ammoniak og lugt

Ammoniak	Kontrol	Svovlsyrebehandling	Signifikans
Emission, kg NH₃-N pr. slagtesvin¹⁾	0,43	0,13	P<0,001
95 pct. konfidensinterval¹⁾	0,38-0,49	0,07-0,19
Lugt
Antal hold	6	6
Antal målinger	20	20
Koncentration, OU_E/m³	1184	1153
Emission, OU_E/s pr. 1000 kg²⁾	207	195	NS
- 95 pct. konfidensinterval	89-478	82-460
Koncentration, LE/m³	607	584
Emission, LE/s pr. 1000 kg²⁾	106	101
95 pct. konfidensinterval	45-250	42-242
¹⁾ Standardiseret til 65 kg og en udetemperatur på 10 °C ²⁾ Standardiseret til 65 kg og en udetemperatur på 20 °C

Lugtkoncentrationen lå i intervallet 500 til 2000 OU_E/m³, se figur 1. En korrelationsanalyse kunne ikke påvise nogen sammenhæng mellem lugtkoncentrationen på den ene side og parametrene ventilationsydelse, ude og staldtemperatur samt grisenes antal og vægt på den anden side.

Til gengæld var der en udtalt årstidsvariation i lugtemissionen, se figur 2. Generelt blev der fundet en stærk forøget lugtemission ved stigende ventilationsgrad, udetemperatur og staldtemperatur (P<0,001). Dette fremgår også af figur 3-5. Hvilket af disse forhold, der spiller den afgørende rolle vil blive søgt afklaret ved nye afprøvninger.

Produktionsresultater

Der blev ikke fundet nogen forskel i produktionsresultater mellem kontrolsektionerne og sektionerne, der blev skyllet med svovlsyrebehandlet gylle, se tabel 4.

Det forøgede energiforbrug til anlægget var ca. 3 kWh pr. m³ gylle, mens svovlsyreforbruget var ca. 5 kg pr. m³. Med en produktion på ca. 0,5 m³ gylle pr. produceret slagtesvin svarede det til en meromkostning på hhv. 0,90 kr. i el og 2,5 kr. til svovlsyre.

Tabel 4. Produktionsresultater

Produktion	Kontrol	Svovlsyrebehandlet gylle
Antal hold Antal producerede slagtesvin Vægt indsættelse, kg Slagtevægt, kg Daglig tilvækst, g Foderforbrug, FEsv Kødprocent, % Døde og kasserede, %	6 1793 25,6 74,9 794 2,72 61,0 4,1	6 1890 24,3 76,3 816 2,61 61,2 3,2

Figur 1. Lugtkoncentration i OU_E

Figur 2. Lugtemission opgjort i OU_E pr. sekund pr. 1000 kg dyrevægt. Af ukendt årsag var lugtmålingerne den 25. juni 2003 meget højere end de øvrige målinger

Figur 3. Lugtemission afbildet som funktion af ventilationsgraden

Figur 4. Lugtemission afbildet som funktion af udetemperaturen

Figur 5. Lugtemission afbildet som funktion af staldtemperaturen

Referencer

[1]	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
[2]	http://www.staldvent.dk/
[3]	Vils, Else, 2004: Normtal for kvælstof og fosfor ab dyr og ligninger for korrektion af N og P i gødning gældende for gødningsåret 04/05. Notat nr. 0435, Landsudvalget for Svin.

Deltagere
Ib Dahl Jensen

Afprøvning: 717

Appendiks

Figur 6. Billederne viser dels prototypen, dels en videreudvikling af svovlsyrebehandlingsanlægget, der afløste prototypen foråret 2003. Den nye type var placeret på vejeceller og dosering af svovlsyren blev styret efter vægt i stedet ved en doseringspumpe. Svovlsyretanken kunne rumme godt 5 tons koncentreret svovlsyre, som har en vægtfylde på 1,8 kg/m³. Svovlsyretanken var lavet af almindelig sort jern og var dobbeltskroget som ekstra sikring i tilfælde af lækage. For at forhindre tæring i tanken skulle det forhindres, at der kom fugtig luft i tanken. Derfor var svovlsyretanken udstyret med en tørrepotte placeret over tanken, hvor al luft udefra skulle passere

Fra tanken blev svovlsyre doseret til bunden af procestanken med en dosering på ca. 5 kg pr. ton gylle. Efter en hvileperiode – en periode hvor svovlsyren fik tid til at reagere – blev gyllen beluftet for dels at ilte den behandlede gylle for at undgå svovlbrintedannelse, dels drive kuldioxid af for at holde "pH" på et lavt niveau.

Figur 7. Billederne viser ubehandlet gylle til venstre og svovlsyrebehandlet gylle til højre

Figur 8. Billederne viser afprøvningsstalden ude- og indefra. Stierne var indrettet med drænet gulv i lejeareal ved ydervæg og traditionel spaltegulv i den resterende del. Der blev tildelt tørfoder ad lib fra rørudfodringsautomater

Figur 9. Skitsen viser hvordan stalden var indrettet. I alt var der ca. 1200 stipladser fordelt på fire identiske sektioner. To sektioner (sektion 1 og 4) var udformet på traditionel vis med almindelige 60 cm dybe gyllekummer og 315 mm rørudslusning til fortank. De to forsøgssektioner (sektion 2 og 3) havde ligeledes 315 mm rørudslusning til en procestank, hvor gylle blev behandlet med svovlsyre. Fra procestanken blev den forsurede gylle pumpet tilbage til stalden via 110 mm rør som vist på skitsen

Figur 10. I begge ender af hver gyllekumme blev den svovlsyrebehandlede gylle pumpet retur via 110 mm rør, hvorfra der var ført 80 mm rør op i gyllekummen. Returskylleanlægget blev dimensioneret og afprøvet med vand før ibrugtagning af stalden. Imidlertid stoppede returskyllerørene delvist til i afprøvningsperioden, hvorfor skylningen ikke blev så effektiv som tilsigtet. Nogle gange kom skylning til at foregå ved at den forsurede gylle blev pumpet ind i nogle kummer og derefter løb via 315 mm udslusningsrøret til kummer med tilstoppet skyllerør

InfoSvin/3431.tif InfoSvin/5697.tif
Figur 11. Ammoniakmålinger blev foretaget med VE18-udstyr fra Veng System. I hver sektion var der ved udsugningskorstenen placeret en pumpe, der pumpede ca. 2 liter luft pr. minut til VE18-udstyret placeret i forrummet. I VE18 var der et ventilarrangement, så der kunne skiftes mellem luftprøver fra fem kanaler, hvoraf den ene var udeluft, mens de fire andre var luft fra de enkelte staldsektioner. Luftprøverne blev herefter analyseret for indholdet af ammoniak og kuldioxid. Udstyret var indstillet således, at en målerunde tog en halv time. Udeluft 10 minutter og fem minutter for hver af de fire sektioner. I slutningen af hver måleperiode umiddelbart før der blev skiftet kanal, blev der lagret en måleværdi

Figur 12. Lugtmålinger blev udført ved at der over en periode på 30 minutter blev fyldt en 30 liter teflon pose med luft. Før lugtprøven blev gennemført blev posen konditioneret ved at fylde og efterfølgende tømme den for staldluft. Teflonposen blev fyldt indirekte ved at suge luft ud fra den beholder, der omgav posen. Efterfølgende blev poserne pr. post sendt til lugtlaboratoriet på Slagteriernes Forskningsinstitut til olfaktometrisk bestemmelse af lugtkoncentration dagen efter prøveudtagning

Figur 13. Sideløbende med afprøvning i svovlsyrebehandling i stalden, gennemførte Landbonord Planteavl en afprøvning ammoniakfordampning under lagring og udnyttelsen af gyllen ved udbringning. Billedet viser lagringsforsøget

Svovlsyrebehandling af gylle i slagtesvinestald med drænet gulv