EFFEKTEN AF GYLLEKØLING I SLAGTESVINESTIER MED DRÆNET GULV I LEJEAREAL

Transkript

1 EFFEKTEN AF GYLLEKØLING I SLAGTESVINESTIER MED DRÆNET GULV I LEJEAREAL ERFARING NR Afprøvning i klimakamrene på Forsøgsstation Grønhøj viste, at ammoniak- og lugtemissionen var henholdsvis 51 og 35 % lavere i sektionen med gyllekøling sammenlignet med sektionen uden gyllekøling. INSTITUTION: VIDENCENTER FOR SVINEPRODUKTION, DEN RULLENDE AFPRØVNING FORFATTER: MALENE JØRGENSEN ANDERS LEEGAARD RIIS POUL PEDERSEN UDGIVET: 17. MAJ 2013 (REVIDERET 4. MAJ 2015) Dyregruppe: Fagområde: Slagtesvin Stalde og Miljø Sammendrag Gyllekøling blev ved fire hold slagtesvin afprøvet på Videncenter for Svineproduktions (VSP) Forsøgsstation Grønhøj. Kølemaskinen var fra Klimadan (tidligere KH Nordtherm). Afprøvningen blev gennemført i to klimakamre, som var indrettet med drænet gulv i lejearealet. Kontrol: Drænet gulv i lejeareal. Forsøg: Drænet gulv i lejeareal med gyllekøling 1

2 Formålet med afprøvningen var at undersøge gyllekølingens effekt på ammoniak- og lugtemissionen i stier indrettet med drænet gulv i lejearealet. Gyllekølingen var i afprøvningsperioden indstillet, så den gennemsnitlige køleeffekt var 55 W/m 2 gyllekumme i forsøgsgruppen. Resultaterne viste, at der blev opnået henholdsvis 51 og 35 % lavere ammoniak- og lugtemission ved at anvende gyllekøling sammenlignet med kontrolgruppen uden gyllekøling. Der er foretaget en justering d. 4. maj 2015, hvor resultaterne for lugtemissionen er ændret pga. en fejl (tabel 2) i den oprindelige version. Dette har medført en ændret konklusion for lugtemissionen i undersøgelsen. I den oprindelige version var det fejlagtigt angivet at kølingseffekten ikke havde effekt på lugtemissionen. TILSKUD Projektet har fået tilskud fra Svineafgiftsfonden og har projektid 09/10/62 Baggrund Køling af gylle er en metode, der kan anvendes dels til at fremskaffe relativ billig varme dels til at begrænse ammoniakemissionen. Tidligere undersøgelser har vist, at det er muligt at opnå en lavere ammoniakemission på op til 31 % ved køling med en effekt på 24 W/m 2 i en stald med løsgående drægtige søer [1]. Desuden viser tidligere undersøgelser, at ammoniakemissionen kan sænkes med ca. 10 %-point for hver 10 W/m 2, der køles [2]. Imidlertid er effekten af gyllekøling på emissionen af lugt ikke undersøgt ved slagtesvin. Formålet med afprøvningen var at undersøge gyllekølingens effekt på ammoniak- og lugtemission i en slagtesvinestald med drænet gulv i lejearealet. Materiale og metode Afprøvningen blev gennemført i to klimakamre på Videncenter for Svineproduktions forsøgsstation Grønhøj. Dataindsamlingen blev foretaget i følgende to perioder: maj til november samt i perioden juni til november det efterfølgende år. Der indgik fire produktionshold i afprøvningen. Det vil sige, at der indgik som udgangspunkt 128 grise i hver gruppe. Klimakamre Hvert klimakammer var indrettet med to stier med plads til 16 grise pr. sti. Stierne målte 4,8 m gange 2,4 m. I hver sti var der monteret en simpel foderautomat, og modsat foderautomaten var en drikkekop monteret (Se appendiks A). Der var en ca. 40 cm dyb gyllekumme under hver sti. Overbrusningsanlæg var monteret med én dyse pr. sti over gødearealet. 2

3 Ventilationsprincippet var undertryksventilation med diffust luftindtag. Der var etableret en loftsudsugningsenhed i hvert kammer. Den samlede maksimum ventilationskapacitet var ca. 100 m 3 /time/gris. Gulvtyper De indgik to klimakamre i afprøvningen med følgende grupper: Kontrol: Drænet gulv i lejeareal Forsøg: Drænet gulv i lejeareal med gyllekøling I figur 1 er der vist en skitse af klimakamrene, der blev anvendt i afprøvningen. Kontrol Forsøg (lyseblå streger illustrerer gyllekølingsslanger) Figur 1. Figuren viser en skitse af de to klimakamre, som indgik i afprøvningen. I gruppe 2 var der udlagt PEL-slanger med 40 cm afstand i gyllekumme til gyllekøling. Gulvet i hver sti var opbygget af 12 betonelementer med målene 2,4 m gange 0,4 m enten som spaltegulvs- eller drænet gulvelementer. Gyllekøling I forsøgsgruppen var der etableret gyllekøling via PEL-slanger, som var udlagt i bunden af gyllekummen med en afstand på 40 cm. Kølemaskinen var et fabrikat fra Klimadan (tidligere KH Nordtherm) og var placeret i gangen foran klimakamrene (Se Appendiks A). Gyllekølingen var i hele afprøvningsperioden indstillet til at køle med en gennemsnitlig effekt på 55 W/m 2 gyllekumme i forsøgsgruppen. Produktion og fodring Grisene blev kønssorteret ved indsættelse således, at der i hvert klimakammer var en sti med 16 sogrise og en sti med 16 galtgrise. Grisene blev vejet ved indsættelse og ved levering til slagteri. Ved indsættelse af grisene vejede de i gennemsnit ca. 30 kg. Når en gris blev udtaget af klimakammeret, blev dette noteret. Grisene blev fodret ad libitum med pelleteret tørfoder. 3

4 Registreringer Ammoniak Ammoniakkoncentrationerne blev målt med en VE18 MultiSensor fra VengSystem A/S. I hvert målested var der placeret pumper som via Teflon-slanger pumpede ca. 1 l. luft pr. minut til VE18 MultiSensoren. En ventilboks skiftede hvert 15. minut mellem de enkelte pumper, og hver anden gang blev der ledt udeluft gennem måleapparatet i VE18 MultiSensoren. Luften blev i ventilboksen forvarmet til 34 C, inden den blev pumpet ind til målesensorerne. Umiddelbart før der blev skiftet målested, blev ammoniak- og kuldioxidkoncentrationen registreret. Ammoniakkoncentrationen blev i VE18 MultiSensor målt med en sensor af fabrikatet Dräger Polytron 1 med måleområdet 0-50 ppm, mens kuldioxidkoncentrationen blev målt med en sensor af fabrikatet Vaisala i måleområdet ppm. Ammoniak- og kuldioxidkoncentrationen blev i hvert målepunkt registreret hver fjerde time. Der blev seks gange pr. hold foretaget kontrolmålinger af både ammoniak- og kuldioxidkoncentrationen med sporgasrør af mærket Kitagawa 105SD og 126SF. Lugt Der blev udtaget lugtprøver i både kontrol- og forsøgsgruppen. Der blev udtaget lugtprøver på 8 måledage fordelt over sommer/efterår 2010 og 7 måledage fordelt over sommer/efterår Lugtprøverne blev opsamlet ved at indsætte en Teflonslange i hvert ventilationsrør, således at luften blev opsamlet i luftstrømmen midt i ventilationsrøret efter luften havde passeret spjældet. Teflonslangen med en længde på ca. 2,5 m var forbundet med en 30 l. Nalophan -pose, som var placeret i en tæt lukket kasse. Til kassen var der koblet en pumpe, som dannede vakuum i kassen, hvorved posen blev fyldt med luft fra ventilationsafkastet. Inden prøverne blev udtaget, blev poserne konditioneret, hvorved poserne blev udsat for staldluft og tømt igen, før den endelige opsamling af prøve. Opsamlingsperioden var 30 min. med et flow på 0,9 l. pr. minut. Luftprøverne blev opsamlet i tidsrummet kl og igen kl Kasserne med pumpe blev placerede på gangen uden for klimakammeret, så grisene ikke blev forstyrrede under prøveudtagningen. Luftprøverne blev udtaget efter den europæiske CEN standard, som er effektueret til Dansk Standard [3]. Prøverne blev analyseret af lugtlaboratoriet LUFA Nord-West i Tyskland i henhold til Dansk Standard [3]. Følgende supplerende registreringer blev foretaget i forbindelse med udtagning af lugtprøve: Dato og klokkeslæt for start og slut for udtagning af prøve Luftydelse målt med en målevinge af typen Fancom AT(M) unit 40 Antal grise i hver sektion samt grisenes vægt blev vurderet 4

5 Ammoniakkoncentration med sporgasrør af fabrikatet Kitagawa type 105SD Temperatur ude og inde ved henholdsvis start og slut for udtagning af prøve Temperatur og ventilationsydelse Ventilationsydelsen blev målt med en målevinge af typen Fancom AT(M) unit 40 på hver af udsugningsenhederne. Hvert 5. minut blev ventilationsydelsen elektronisk registreret. Ude- og staldtemperaturen blev registreret elektronisk hvert 5. minut med en VE10 Temperatur Sensor fra VengSystem. Herudover blev der efter hver lugtprøveudtagning foretaget en måling af staldtemperatur og relativ luftfugtighed med et multimeter af typen TSI VelociCalc Gylledybde og -udslusning Lugtemissionen afhænger bl.a. af gyllens opholdstid i gyllekummen. Gylledybden blev derfor målt i hver sti en gang ugentligt. Dette er illustreret i Appendiks B, figur 2. Der blev udsluset gylle midtvejs i hver produktionsperiode. Beregning af emissioner Lugtemissionen pr kg dyr blev beregnet ud fra lugtkoncentration, ventilationsydelse samt gennemsnitlig vægt og antallet af grise i staldsektionerne ved følgende formel: OUE/s pr kg dyr = (L x Q x 1.000) / (W x N x 3.600) Hvor: L: Lugtkoncentrationen, OUE/m 3 Q: Ventilationsydelsen, m 3 /time W: Gennemsnitsvægt pr. dyr på måledagen, kg N: Antal dyr i sektionerne, stk. De målte lugtkoncentrationer var logaritmisk fordelt, og lugtdata blev derfor logaritmetransformerede, inden de indgik i den statistiske analyse. Ammoniakemissionen blev beregnet ud fra ammoniakkoncentration, ventilationsydelse og antallet af grise i sektionerne ved følgende formel: g NH3-N/t pr. sektion = (M V Q P) / (RxTxNx1.000) Hvor: M: Molvægten af N, 14,007 g/mol V: Koncentration, ppm = ml/m 3 Q: Ventilationsydelsen, m 3 /time 5

6 P: Tryk, 1 atm. R: Gaskonstanten, 0,0821 l. atm/(mol K) T: Temperaturen i Kelvin N: Antal dyr Statistik Ammoniakkoncentrationer og emissioner blev analyseret i en lineær regressionsanalyse med proceduren PROC i SAS under hensyn til gentagne målinger pr. dag. Koncentration og emission af lugt blev ligeledes analyseret i en lineær regressionsanalyse med proceduren PROC i SAS under hensyn til gentagne målinger pr. dag. Resultater og diskussion I afprøvningen blev der kølet med en gennemsnitlig effekt på 55 W pr. m 2 gyllekumme (se Appendiks B), hvilket svarer til en effekt på 37 W pr. stiplads. I tabel 2 fremgår den gennemsnitlige værdi for ventilationsydelse pr. gris og staldtemperatur samt resultaterne for ammoniak- og lugtemissionen. Tabel 2. Målinger af staldtemperatur og ventilationsydelse samt de beregnede værdier for ammoniakog lugtemissionen. I parentes er 95 % konfidensintervallet angivet. Gruppe Kontrol Forsøg Temperatur, C 20,3 19,7 Luftydelse, m 3 /t pr. gris 55,9 62,8 Ammoniakkoncentration, ppm Ammoniakemission, g NH3-N/t pr. sektion Lugtkoncentration, OUE/m 3 Lugtemission, OUE/s pr kg (52,1-59,7) 5,7 (4,9-6,4) 6,7 (4,7-8,6) 460 ( ) 140 ( ) (59,0-66,6) 2,8 (2,0-3,6) 3,8 (1,8-5,8) 270 ( ) 91 (66-130) Resultaterne viste, at der var 51 % lavere ammoniakemission (p<0,04) i forsøgsgruppen med gyllekøling sammenlignet med kontrolgruppen. Herudover var der en reduktion i lugtemissionen på 35 6

7 % ved anvendelse af gyllekøling (p<0,01). I figur 2 er den teoretisk forventede sammenhæng mellem køleeffekt og ammoniakreduktion illustreret for svinestalde med gyllesystem [5]. Af figur 2 ses, at der kan forventes ca. 43 % lavere ammoniakemission, når der anvendes en køleeffekt på 55 W/m 2. I denne afprøvning blev der opnået en højere ammoniakreduktion i forhold til det forventede på 43 % NH 3 reduktion, % Pct. NH3 reduktion Køleeffekt, W/m 2 gyllekumme Figur 2. Den forventede sammenhæng mellem køleeffekt og ammoniakreduktion beregnet teoretisk i svinestalde med gyllesystem. Figur modificeret efter kurve i BAT-bladet omhandlende gyllekøling i svinestalde [5]. I en tidligere afprøvning med fuldspaltegulv i slagtesvinestien blev der opnået 10 % lavere ammoniakemission ved en køleeffekt på 10 W/m 2 [2]. Årsagen til den lidt højere ammoniakreduktion i nærværende undersøgelse i forhold til den teoretisk beregnede kan formentlig forklares med, at gylleslangerne ikke var nedstøbt i gyllekummen, men placeret i bunden af gyllekummen, hvorved kontakten mellem køleslanger og gylle er større. Overordnet set er der en fin sammenhæng mellem den teoretiske graf i figur 2 og de opnåede resultater i de praktiske forsøg. Resultaterne i dette forsøg viste, at gyllekøling havde en effekt på lugtemissionen på 35 %, når det blev sammenlignet med sektionen med gyllekøling i forhold til sektionen uden gyllekøling, jf. tabel 2. I praksis afhænger den indstillede køleeffekt på gyllekølingsanlægget af kravet til ammoniakreduktion i den enkelte besætning. Herudover afhænger den indstillede køleeffekt også af varmebehovet, altså hvor stor en del af varmen fra gyllen som kan genanvendes i de andre staldafsnit. Indstilling af gyllekølingsanlægget tilpasses således den enkelte svineproducents behov for ammoniakreduktion og genanvendelse af varme. 7

8 Konklusion Resultaterne viser, at der i denne afprøvning blev opnået henholdsvis 51 og 35 % lavere ammoniakog lugtemission ved at anvende gyllekøling i et klimakammer med drænet gulv i lejearealet. Der blev i denne forsøgsgruppe kølet med en gennemsnitlig effekt på 55 W/m 2 gyllekumme. Ved sammenligning af resultater opnået i tidligere afprøvninger med denne afprøvning er der en fin sammenhæng med den teoretiske beregning af køleeffekt og ammoniakreduktion. Der blev dog opnået en lidt højere ammoniakreduktion i denne afprøvning sammenlignet med den forventede teoretiske beregning. Referencer [1] [2] Pedersen, P. (2005): Linespilsanlæg med køling i drægtighedsstalde. Meddelelse nr Dansk Svineproduktion. Pedersen, P. (1997): Køling af gylle i slagtesvinestalde med fuldspaltegulv. Meddelelse nr Landsudvalget for svin [3] Dansk standard (2003): Luftundersøgelse Bestemmelse af lugtkoncentration ved brug af dynamisk olfaktometri. DS/EN 13725: [4] Riis, A. L. (2006): Standardtal for lugtemission fra danske svinestalde om sommeren. Meddelelse nr. 742, Videncenter for Svineproduktion. [5] Miljøstyrelsens BAT-blade (2009): Køling af gyllen i svinestalde. Deltagere Projektledere: Thomas Ladegaard Jensen Teknikere: Kim Albrechtsen, Videncenter for Svineproduktion Statistiker: Mai Britt Friis Nielsen, Videncenter for Svineproduktion Afprøvning nr.: 1047 //NP// 8

9 Appendiks A Foto 1. Udformning af gulv i både kontrol- og forsøgsgruppen med drænet gulvelementer i lejeareal og spaltegulv i den resterende del. Foto 2. Køleeffekten til køling af gylle blev fremskaffet ved hjælp af en kølemaskine, der afgav varme til gangarealet. 9

10 Foto 3. Til højre er det kredsløb som styrer køling af gylle. Graden af gyllekøling blev registreret med en energimåler placeret i midten af billedet. 10

11 Appendiks B I figur 1 er vist køleeffekten pr. m 2 gyllekumme illustreret for afprøvningsperioden Effekt, W/m 2 gyllekumme Gyllekøl jan 2.maj 10.aug 18.nov 26.feb 6.jun 14.sep 23.dec Afprøvningsperiode Figur 1. Køleeffekt pr. m 2 gyllekumme, der blev anvendt igennem afprøvningsperioden. Gylledybden i de to grupper er illustreret i figur 2. 11

12 60 50 Gylledybde, cm Forsøg Kontrol maj 10.aug 18.nov 26.feb 6.jun 14.sep 23.dec Afprøvningsperiode Figur 2. Gylledybden blev målt igennem afprøvningsperioden i både kontrol- og forsøgsgruppen. 12