Udvikling af standardiseret afprøvningsprocedure til dokumentation for BAT teknik i stalde -specielt luftrensning til landbrug.
2 Internationale erfaringer
2.1 Hollandske afprøvningsprocedurer
I Holland var der i 2005 opsat ca. 45 biologiske luftvaskere (også kaldet biotrickling filter eller biovasker) og 160 kemiske scrubbere (kemiske luftvaskere) i landbrug, fortrinsvis svineproduktion, med henblik på at reducere ammoniak og lugtemissionen. Effektiviten over for ammoniak rapporteres i afprøvninger som procent reduceret emission og varierer fra 40 til 100 % (gennemsnit 96 %) for syrescrubbere, mens resultaterne for biologiske vaskere varierer fra -8 % til +100 % med et gennemsnit på 70 %. (Melse og Ogink , 2005).
De hollandske myndigheder (Ministry of spatial Planning, Housing and Environment (VROM) skal godkende hver enkelt luftrenser fabrikat, før firmaet har tilladelse til at markedsføre det. Produktet kommer på en liste kaldet RAV- listen ("Regeling Ammoiak en Veehouderij") over godkendte systemer til behandling af ventilationsluft fra mekanisk ventilerede stalde i relation til ammoniak. Proceduren for at opnå godkendelse ved myndighederne til reduktion af ammoniakemissionen er opdelt i en teoretisk evaluering af luftvaskerens design, hvis firmaerne kun kræver godkendelse for en renseeffekt på ammoniak under 70 % og et måleprogram, hvis rensegraden for ammoniak hævdes at ligge over 70 % . Der er samtidig et krav om, at al luft fra stalden ledes gennem luftvasker, hvis man monterer den, der kan altså ikke etableres delrensning.
Man indførte den teoretiske evaluering for at gøre systemet billigere og sikre hurtigere implementering af teknik. Men den teoretiske evaluering har store begrænsninger på grund af mangel på input parametre, hvilket kan føre til anbefalinger af overdimensionerede anlæg med høje investeringer og driftsomkostninger til følge. Derfor anbefaler forskerne ved Wageningen UR, Agrotechnology & Food Innovation, at der også indføres et testprogram for luftvaskere med rensegrader under 70 % (Melse og Willers, 2005). De mener, at det vil føre til mindre scrubber størrelser. En tilstrækkelig effektivitet overfor ammoniak mener de vil kunne sikres ved etablering af et kontrolprogram med inspektion og serviceaftaler på de gårde, som etablerer luftrensning. Hollænderne påpeger, at et sådant program alligevel bør etableres for at sikre, at luftvaskerne fungerer optimalt.
2.1.1 Teoretisk evaluering af ny luftvasker til det hollandske marked
En forhandler af en luftvasker med potentiale for at fjerne mindre end 70 % ammoniak i afgangsluften kan opnå godkendelse til at forhandle systemet i Holland, hvis firmaet giver de tilstrækkelige oplysninger, som alle er vist i tabel 1. Belastningen med ammoniak udregnes fra antal af dyr og normtal for ammoniakemission fra konventionelle stalde (uden tiltag for lav emission, VROM, 2002). Ammoniakemissionen er her opgivet som kg NH3 pr. dyr på stald pr. år for eksempel 2,5 kg pr. stiplads til slagtesvin og 0,080 kg pr. kylling på stald.
Tabel 1. Hollandske krav til information oplyst fra firma for teoretisk evaluering af biologiske og kemiske luftvaskere med oplyst rensningseffektivitet under 70 % for ammoniak. (Melse og Willers, 2005).
| Funktionel beskrivelse af systemet: Generel beskrivelse af design og forventet effektivitet overfor ammoniak (procent NH3 fjernet). Hvilken type luft kan renser behandle (fra svin og/eller fjerkræ) Flow: Modstrøm (counter current) eller gennem-flow (cross-current) |
| Scubbber sektion: Maximale luftflow (m³/time) Flow for vand til recirkulation Fordeling af vand (teknisk design, dyser til overbrusning osv.) Filtermateriale: fabrikat, type karakteristika: overfladeareal og "packing faktor": m²/m³, HTU værdi (Height of Transfer Unit) ,m), porøsititet, tryktab osv. Volume af fyldmateriale (m³), tværsnitareal (m²) højde (m), bredde (m) osv. Volumen af reservoir for vand til recirkulation |
| Støv opløste materialer: Hvilke forholdsregler er foretaget for at undgå tilstopning af filterpakning? Fjernes støv før luft kommer ind i filterpakning. Hvor ofte skal pakningen renses? Kan det akkumulerede stof fjernes fra recirkulationsvand i reservoiret? |
| Specielle oplysnigner for biologiske luftvaskere (biological scrubbers, biotricling filters): Hvis filteret er opdelt i kemisk og biologisk del med en separat biologisk vasker: Maximum kapacitet for ammoniak fjernelse i systemet (g NH3/m²/år) Specifik overflade af fyldmateriale i biologiske del(e) af renseren (m³) Temperaturinterval hvor filter fungerer (vinter, summer, forbehold?) |
| Specielle oplysninger for kemiske luftvaskere: Hvilken syre anvendes? (pt. kun svovlsyre i Holland) Doseringssystem: Teknisk beskrivelse, kontrolsystem, pH og ledningsevnemålinger: Kan det aflæses? kalibrering? Hvordan kan det undgås, at syren fryser? |
| Diverse: Detaljeret beskrivelse af alle mål og kontrol systemer, der anvendes til styring/fejlfinding. |
Den teoretiske evaluering er baseret på både teoretiske og eksperimentalt opnåede sammenhæng om masseoverførsel i pakkede kolonner (filtre). Man udregner HTU (Height of Transfer Unit) og NTU (Number of Transfer Unit ved et kendt areal, A).
Teoretisk scrubber størrelse [M³] := HTU[m]*NTU*A[m²]
HTU er et mål for effektiviteten af masseoverførsel i systemet og er udregnet ud fra fyldmaterialets karakteristika, herunder det specifikke areal (m²/m³), en "packing factor" (m³/m³) NTU er et mål for ammoniakfjernelse ved det angivne mål: ved 70 % fjernelse er NTU=1,2 ved 95 % er NTU=3. Endelig anvendes flow for gas og væske til beregning af, om disse flow er egnede ved det valgte mål for fjernelse af ammoniak. Vejledninger for udregninger findes blandt andet i håndbøger (Sinnot, 1999).
Til beregning af kolonnehøjden anvendes en sikkerhedsmargin (faktor 1,5 -2) for at estimere den ikke ideelle situation. Dette gøres naturligvis for at sikre, at den målsatte ammoniakfjernelse kan opnås i praksis.
Faktisk scrubber størrelse [M³] := Teoretisk scrubber størrelse * sikkerhedsmargin
Men det er altså denne praksis med sikkerhedsmargin, som de hollandske eksperter, Melse og Ogink mener, kan føre til overdimensionerede filtre.
2.1.2 Rensning med effektivitet over 70 %, 90 % eller 95 %
Kemiske scrubbere har oftest en effektivitet over 70 % og bliver i Holland markedsført med oplysninger om mindst 90 eller 95 % ammoniak reduktion. Derfor kræves en test som er kendt som det hollandske "Groen Label måleprogram". Dette kræver ON-line måling af ammoniak gennem to runder ved én gård. For slagtesvin vil det sige to måleperioder af fire måneders varighed placeret i henholdsvis en sommer og en vinterperiode. For kyllinger tilsvarende to perioder på 35-40 dage. Lugtmålinger er ikke med som standard i det hidtidigt anvendte måleprogram i Holland. Luftrensning betegnes ikke som BAT pga. høje omkostninger i forhold til andre tilgængelige tekniske løsninger
I den nye måleprotokol, som er under udarbejdelse, vil man helt udelade den teoretiske vurdering af filtrene og altså udelukkende basere det på afprøvning i praksis!
2.2 Tyske afprøvningsprocedurer
Den tyske testprocedure er udviklet af DLG (DLG=Deutche Landwirtschafts-Gesellschaft) og gjaldt i første omgang kun for delstaten Cloppenburg. I flere delstater i Tyskland skal firmaer, som leverer luftrensningsanlæg til landbrug, fremover igennem den såkaldte "DLG-Signum test" (DLG, 2004), men proceduren er ikke indført over hele Tyskland.
Konstruktion og drift af biovaskere (Biowäscher) og biobed er nærmere beskrevet i de VDI-richtlinien 3477 og 3478. På trods af retningslinierne viser erfaringerne fra luftrensningsanlæggene i praksis, at man ofte ikke opnår de lovede rensningsgrader. Medarbejdere fra DLG-testcentrum peger på, at dette ofte hænger sammen med forkert dimensionering af luftrenseren, manglende kendskab til vedligeholdelse og utilstrækkelig overvågning af systemerne. (www.dlg.org/de/druckversion.html?
url=http://www.dlg.org/de/landwirtschaft/testzentrum/
hersteller/produke/abluftreinigung.html. )
I DLG Signumtesten gennemføres et måleprogram på minimum to måneder under sommerbetingelser (min 20 % af ventilationsbehov - og to vintermåneder (min. 80 % af ventilationsbehov efter DIN18910).
Målingen gennemføres ved laboratorier, der er ISO 17025 akkrediteret. Der er et krav om minimum 70 % reduktion i støv og ammoniak. Lugtkoncentrationen må ikke være over 300 OUE/m³ og "procestypiske lugte (svinelugt) må ikke kunne fornemmes. Tre firmaer har indtil videre bestået testen. Det er de to hollandske firmaer "Uniqfill" og "Dorset Milieuteknik" og det tyske "Hagola" (personlig medd. Haeuser, S fra DLG Test Centrum). Kun rapporten for Uniqfill er pt. offentliggjort (DLG, 2006: http://www.dlg-test.de/pbdocs/5629.pdf). Denne renser forhandles ikke på det danske marked. Inden testproceduren blev fastlagt helt og lagt ind som DLG-signum-test, blev der desuden gennemført test på Dr. Siemers tretrins luftvasker (fysisk, kemisk og biologisk), som således også er veldokumenteret. Denne luftrenser forhandles i dag af det tyske firma Schulz Systemteknik. Det fremgår af firmaet hjemmeside, at de opfatter de gennemførte tests af systemet som en certificering (http://www.schulz-systemtechnik.com/Downloads/Agrar/DrSiemers_Abluftreinigung.pdf)
Dette system forhandles heller ikke på det danske marked.
Tabel 2. Oversigt over omfang af emissionsmålinger i DLG-signumtest for luftrensere.
| Parameter | Antal målinger før renser |
Antal målinger efter renser* |
Hyppighed | Bemærkninger |
| Lugt-emission | 3 | 3 | En gang ugentligt i 2 måleperioder á 2 måneder henholdsvis sommer og vinter |
Måling før og efter renser max.5 min efter hinanden Olfactometri efter DIN EN13725 Lugtkoncentration og Hedonisk tone |
| Ammoniakemission og temperatur | Kontinuerligt | Kontinuerligt | Hele måleperioden | Samtidige målinger (som beskrevet i KTBL schrift 401) |
| Støv emission | 3 | 3 | En gang ugentligt | Kun i sommerperioder min 80 % af max vent. Efter VDI 2066, Blatt1-7 (Konditionering og gravimetriske målinger) |
| Lugtfane afstande i omgivelser | En gang ugentligt | Ved hver lugtmåling. |
*ved diffuse kilder som biobede tages prøver to forskellige steder på flade -3 målinger før og efter renser hvert sted.
2.2.1 Øvrige parametre
Elforbrug. Det øgede energiforbrug for ventilatorer bestemmes ud fra trykdifferensmålinger. Luftrenserens forbrug bestemmes ud fra målinger med kalibreret strømmåler.
Vandforbrug (vandur + impulsmåler, kontinuerligt)
Kvælstofbalance (ammonium, nitrat, nitrit)
aerosoludslip
pH værdi (kontinuerligt)
Vandindhold i biofiltermateriale
Kemikalieforbrug
Additiv forbrug.
Ud over DLGs testprogram gennemføres der undersøgelser af luftrensning ved en række universiteter og private testcentre, for eksempel TÜV. Et eksempel på en TÜV- test er undersøgelsen af biofilter med halm+flis, som var test med undersøgelse af færre parametre, men til gengæld gennemført i praksis ved flere besætninger (TÜV, 2001).
2.2.2 Vurdering af effektivitet for lugtfjernelse
2.2.2.1 Koncentration
Både tyske, hollandske og danske test peger på vigtigheden af at teste luftrensere ved forskellige belastninger/årstider. Et typisk forløb af kurve over rensningsgrad som funktion af belastning er vist i figur 1.
Figur 1. Virkningsgrad (wirkungsgrad) ved biologisk filter som funktion af lugtkoncentration (Geruchstoffkonzentration) (kilde VDI, 1996) GE= lugtenheder.
Variationen mellem stalde/staldsystemer i lugtemission er meget stor, og derfor kan test af en luftvasker ved en stald vise relativt små reduktioner, hvis den testes ved en stald med relativ lav emission. Det, der har størst betydning for naboerne og miljøet, er imidlertid, hvor stor emissionen er. Når det drejer sig om lugt, hvorvidt lugtkoncentrationen er under et vist niveau, og om lugtkarakteren er ændret til mindre generende lugt. Derfor anvendes DLG-test et krav om, at lugtkoncentrationen maks. må være 300 OUE kombineret med, at lugten ikke må have samme karakter som rågassen (for eksempel svinelugt). I nogle undersøgelser af luftvaskere sammenlignes den hedoniske karakter ved forskellige koncentrationer.
Version 1.0 November 2008, © Miljøstyrelsen.