| Forside | | Indhold | | Forrige | | Næste |

Luftrensning til stalde

3 Projektets gennemførelse

• 3.1 Opbygning af fladefilter
• 3.2 Etablerings- og driftsomkostninger
• 3.3 Vandforbrug
• 3.4 Næringsstoffer i afløbsvand
• 3.5 Elforbrug
• 3.6 Rensningseffekt på lugt - Olfaktometri
• 3.7 Rensningseffekt på lugt - enkelstofmålinger & on-site målinger
• 3.8 Rensningseffekt på Ammoniak
• 3.9 Måling af NO og N₂O (lattergas)
• 3.10 Kvælstofbalance over biofiltret

3.1 Opbygning af fladefilter

Der blev etableret et forsøgs-fladefilter hos en svineproducent ved Hovedgård. Filtret blev tilsluttet gulvudsugningen og opbygget som et nedgravet 4-kammer filter, der enkeltvist blev tilført urenset ventilationsluft fra en slagtesvinesektion. Luften fra staldsektionen blev fordelt til 2 x 2 filtre (fig. 3.1). Ca.  70 % af maksimal luftydelsen fra stalden blev udledt via gulvudsugning. Ved maksimal ydelse blev ca. 30 % af luften således udledt urenset via loftventilatorer.

For at opnå en begrænsning af arealet blev biofiltret dimensioneret efter en belastning på ca. 365 m³ afkastluft per time per m² filteroverflade (m³/h/m²). En belastning som er ca. 45 % større end det tidligere grundlag for dimensionering af halmfiltre (250 m³/h/m²)(1).

Fig. 3.1 Skematisk præsentation af forsøgsfiltret. "8" symboliserer ventilatorer.

Rammen på filtret blev opbygget af bioblokke, der blev anvendt til at understøtte en trækonstruktion med et overliggende rionet (fig. 3.2-3.7). Fælles for de fire filterkamre var, at de blev opbygget med et lag bioblokke placeret på rionettet, hvorefter der blev udlagt henholdsvis halm og flis eller LECA som filtermateriale ovenpå bioblokkene. Imellem bioblokkene og filtermaterialet blev der endvidere udlagt net, der havde til formål at forhindre LECA/halm i at falde ned gennem bioblokkene.

Formålet med bioblokkene var dels at opnå en bedre fordeling af luften i filtermaterialet samt om muligt, at opnå en ekstra rensningseffekt i bioblokkene.

Med konceptet blev der dermed opbygget 2 på hinanden følgende rensetrin i vertikal retning, hvor der blev afprøvet tre forskellige typer filtermateriale. Ved udvælgelsen af materialer blev der fokuseret på et materialevalg, der samtidig kunne imødekomme kravet om et minimalt modtryk på mindst muligt plads.

Staldluften blev ledt via den oprindelige gulvudsugning til hulrummet under bioblokkene (figur 3.2). Hulrummets funktion er, via den store volumen, at opnå en ensartet fordeling, således at luftens passage gennem filtret kan ske så homogent som muligt.

Figur 3.2 Skematisk præsentation af biofiltrets opbygning.

I luft tilgangen til filtret etableredes der et befugtningssystem, hvis ydelse blev reguleret efter ventilationsydelsen (se endvidere beskrivelse under ”Vandforbrug”). I bunden af hulrummet blev der udlagt en vandtæt membran til opsamling af overskydende rejectvand. Rejectvandet blev løbende pumpet fra hulrummet til gyllekanalen i stalden via et kloaksystem etableret med en lænsepumpe.

Figur 3.3 Opbygning af biofiltret.

Fig. 3.4 Viser opbygningen af filtrenes første rensetrin bestående af bioblokke.

Figur 3.5 Ilægning af LECA.

Figur 3.6 Ilægning af halm

Figur 3.7 Det færdige anlæg, hvor filtrenes andet rensetrin i form af halm + flis samt LECA er etableret ovenpå bioblokkene.

Bioblokkene der blev anvendt var af typen BIO-BLOK® 0,55 x 200, der har en overflade på 200 m²/m³. Bioblokkene blev leveret af EXPO-NET Danmark A/S. I to kamre blev der over bioblokkene udlagt et lag på ca. 30 cm LECA med en overflade på 600 m²/m³. LECA blev leveret af LECA A/S.

I de to resterende kamre blev der udlagt ca. 30 cm halm med et overfladelag på 2-3 cm træflis. For at opnå et ensartet og porøst materiale blev halmen rystet og udlagt på rionettet i en løs struktur. Efter udlægning af halmen blev træflisen udlagt, så den dækkede halmoverfladen. Træflisens funktion er blandt andet at holde på fugtigheden i halmen. Halmens overflade skønnes at være ca. 400 m²  per m³ halm.

Størrelsen på de fire kamre blev kontrolopmålt, og resultater for arealberegning og den beregnede belastning (ved max. belastning) er beskrevet i tabel 5.1. Den øgede belastning af filtret forventedes at kunne imødekomme en større løbende iltning af materialet, således at iltfrie områder i filtret minimeres. En kraftig beluftning (iltning) vil minimere risikoen for anaerobe mikrobiologiske processer, der er ansvarlig for dannelse af for eksempel lattergas.

Tabel 3.1 De enkelte filterkamres størrelse

3.2 Etablerings- og driftsomkostninger

Etablerings- og driftsomkostninger for biofiltret blev estimeret for pilotanlægget.

3.3 Vandforbrug

Under forsøgets første fase (opbygning af Varmodan) blev der monteret vandur til registreringer på befugtningsanlægget. Befugtningssystemet blev leveret af Varmodan A/S, der etablerede et system der via dysser og et vandtryk på 7 – 8 bar befugtede luften.

Vandforbruget blev registreret i hele forsøgets første periode. Med undtagelse af nogle perioder med få dages driftsstop var befugtningsanlægget tilsluttet fra afprøvningens opstart i juni 2004 til december måned samme år. Fra december til afprøvningens afslutning i januar var der slukket for befugtningsanlægget.

På grund af manglende effekt på rensningen af ammoniak og lugtstoffer, blev der i foråret 2005 iværksat en videoundersøgelse af befugtningsanlægget. Den indikerede, at befugtningen ikke fungerede, hvorefter anlægget blev udskiftet. Befugtningssystemet blev udskiftet i foråret 2005, med et system fra Agrofilter GmbH med specialdesignede dysser og et vandtryk på ca. 50 bar.

Efterfølgende blev der kun registreret produktion af lænsevand, og der blev lavet en massebalance for vandforbruget, beregnet ud fra en fastlagt indstilling af vandtilførslen.

3.4 Næringsstoffer i afløbsvand

I to forsøgsperioder i sommeren 2005 blev der opsamlet afløbsvand fra filtret. Mængden af afløbsvand blev målt efter 2 dages opsamling, mens udtagne prøver fra det opsamlede vand blev udtaget og sendt til analyse ved Eurofins Danmark A/S. De målte parametre var:

• Ledningsevne
• pH
• Nitrat-N
• Ammoniaum- + ammoniak-N
• Total-P (total fosfor)
• COD (organisk kulstof)

3.5 Elforbrug

Der blev etableret elmålere, der registrerede forbruget i hele forsøgsperioden.

3.6 Rensningseffekt på lugt - Olfaktometri

For at bestemme rensningseffekten over for lugt blev der udtaget luftprøver fra filterets tilgangs- og afgangsluft. Tilgangsluften blev udtaget i ventilationsrøret inden udgangen til filtret, mens prøven af den rensede luft blev udtaget under en presenning som dækkede hele filteret under opsamling af luftprøven.

I løbet af de 2 intensive måleperioder blev der opsamlet luftprøver til lugtanalyse i 30 liters Tedlar poser. Prøverne blev pr. post sendt til Slagteriernes Forskningsinstituts lugtlaboratorium til lugtanalyse den efterfølgende dag. Opsamlingen af luftprøverne blev foretaget efter Dansk Standard (6). Ifølge standarden stilles der ingen krav om, hvor hurtigt luftprøverne skal opsamles, men det blev valgt at fylde poserne med 1,0 liter pr. minut, det vil sige, at poserne blev fyldt i løbet af 30 minutter. Lugtkoncentrationen blev bestemt ved olfaktometermetoden ligeledes efter Dansk Standard (6).

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

• Dato og klokkeslæt for start og slut for udtagning af prøve
• 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
• Kuldioxidkoncentration i luftprøverne

Der blev udtaget lugtprøver hver 14. dag i måleperioderne. Perioderne var placeret henholdsvis vinter og sommer 2004-2005. Den rullende afprøvning, Dansk Svineproduktion, forestod opsamling af luftprøver, registreringer, indlevering til laboratorium og bearbejdning af data.

3.7 Rensningseffekt på lugt - enkelstofmålinger & on-site målinger

Med henblik på et mere detaljeret indtryk af biofilterets evne til at fjerne specifikke kemiske forbindelser der bidrager til lugt (efterfølgende benævnt lugtstoffer), blev der udover olfaktometri anvendt analyser på enkeltstof niveau samt grupper af stoffer (MIMS-målinger). De anvendte metoder har været:

1)    Laboratorieundersøgelser på enkeltstoffer udtaget henholdsvis før og efter filtret.

2)    On-line monitering af lugtreduktion for grupper af stoffer

For at kunne få et mål for biofiltrets evne til at fjerne specifikke lugtstoffer, blev rensningseffekten beregnet ud fra enkeltstofmålinger udført med GCMS. Enkeltstofferne blev opsamlet på adsorptionsrør pakket med en kombination af Tenax TA™ og Carbograph 2TD™, og efterfølgende analyseret ved hjælp af termisk desorption kombineret med GC/MS.

Et MIMS-instrument blev opstillet ved filtrene i en kortere periode. Instrumentet var udstyret med en multikanalvælger, der gør det muligt at måle skiftevis på forskellige luftstrømme. Ved on-line målinger med MIMS blev der udvalgt 3 grupper af stoffer (reducerede organiske svovlforbindelser (ROS), organiske syrer og p-cresol (4-methylphenol), hvor rensningsgraden blev estimeret for henholdsvis LECA 1 og halmfilter 2 samt over bioblokkene (halm bund og LECA bund).

Målinger med GC-MS blev fortaget dels for at understøtte on-linemålingerne, dels for at måle på renseeffekten på enkeltstofniveau.

For at kunne estimere rensningsgraden for biofiltret, blev der målt skiftevis før og efter filtret/bioblokkene. Endvidere blev baggrundsniveauet bestemt ud fra måling på baggrundsluft filtreret med aktivt kul. Heraf blev rensningsgraden bestemt som følger:

E er effektiviteten (fuldstændig fjernelse af et stof/signal svarer til 100 %), S_Til er signalet i tilgangsluften, S_AFK er signalet i afkastluft eller luft, mens S_Bg er baggrundssignalet.  Beregningen er mulig, fordi det generelt er karakteristisk for MIMS, at der er en lineær sammenhæng mellem signal (respons) og koncentration.

Målinger af lugtstoffer med GC/MS og MIMS blev foretaget af Teknologisk Institut (7).

3.8 Rensningseffekt på Ammoniak

Ammoniak blev målt kontinuert i forsøgsperioden. Ved tilgangen til filteret (urenset luft) og ved afkast fra filteret, blev der monteret slanger til opsamling af luftprøver. Ved afgangen fra filteret blev slanger monteret i måletelt, således at det undgås, at ”falsk” udenomsluft trækkes ind til logning. Der anvendes FEP-slanger (Flourinated Ethylene Propylene Resin). På hver slange monteres en pumpe, der konstant suger luft til måleenheden.

Målingerne blev foretaget med VengSystem via Dräger polytron sensor. Ammoniak koncentrationen i henholdsvis den urensede og den rensede luft, blev således opsamlet kontinuert for både ind- og udgangsluft, hvorefter rensningsgraden for ammoniak kunne beregnes.

Ammoniakkoncentration ude og inde blev endvidere målt med prøverør af fabrikatet Kitagawa type 105SD.

Målinger med VENG system og Kitagawe-rør blev foretaget af Dansk Svineproduktion

3.9 Måling af NO og N₂O (lattergas)

Rensning af ammoniak fra afkastluft forudsætter en indledende optagelse i en vandfase. I vandfasen indgår ammoniak i en kemisk ligevægt mellem ammoniak og ammonium:

2 NH₃ + H₂O 2 NH₄⁺ + ½ O₂

Ammonium (NH₄⁺) kan efterfølgende omdannes mikrobielt i filtermaterialet til nitrat (NO₃^-) ved ammonium oxidation (nitrifikation), og nitrat kan igen omdannes til frit kvælstof (N₂) gennem flere procestrin (denitrifikation):

NH₄⁺ → NO₃^- → NO₂^- → NO → N₂O → N₂ (reaktionsligning ikke afstemt)

Sidstnævnte proces foregår som skitseret i en række trin katalyseret af forskellige mikroorganismer. Stressfaktorer, som udtørring, ændringer i pH, høje nitratkoncentrationer med mere kan resultere i, at enkelte procestrin hæmmes, hvorved hele processen ikke forløber til frit kvælstof. Herved opstår risikoen for produktion af blandt andet lattergas (N₂O) og nitrogenoxid (NO).

Produktionen af NO og lattergas fra en mulig biologisk omsætning af ammoniak blev derfor målt i sommerperioden 2005. NO blev målt online (CLD: Chemi-Luminisens Detektor) med aflæsninger med 2 minutters intervaller, mens luftprøver blev opsamlet til analyser for lattergas i laboratoriet. Lattergas blev analyseret på to kolonner på gas chromotograf. Tallene for lattergas er angivet som et gennemsnit af tre prøver for hvert filter. Målingerne af lattergas og NO blev udført af Århus Universitet.

3.10 Kvælstofbalance over biofiltret

På baggrund af ammoniakmængden i luften fra stalden samt de mængder af kvælstofforbindelser, der blev registret i henholdsvis afkastluft fra filtret og afløbsvandet, blev kvælstofbalancen over filtret estimeret. Det skal påpeges at denne beregning er forbundet med en række usikkerheder på bl.a. målinger, den reelle mængde af kvælstof lagret i filtret, og skal således betragtes om et groft overslag.

| Forside | | Indhold | | Forrige | | Næste | | Top |

Version 1.0 August 2006, © Miljøstyrelsen.