Epsilon Archive for Student Projects

Abstract

Animal slurry is a source of NH3 emissions which results in loss of N and decrease the nutritive value of slurry. Slurry stores in Sweden represents approximately 30% of total NH3 emissions from agricultural activities in the country. Slurry acidification is a method that effectively mitigates NH3 emissions by reducing the pH level of slurry and is done most commonly with sulphuric acid. However, slur-ry can negate pH reduction with its buffer capacity and increase pH after acidifica-tion. In this study, different acidification strategies were simulated in laboratory scale. Consumption of acid and foaming was compared between strategies to iden-tify an efficient and practical method to reduce and maintain pH of slurry at 5.5 in storage. The purpose of this study was to discover a practical procedure for farm-ers in Sweden to implement acidification of slurry in storage to control NH3 emis-sions and save N during storage. The following hypotheses were tested in this study: i) Acid consumption will be greater when addition is more frequent, ii) pH will stabilize after several re-acidifications, iii) pH will stabilize faster when addi-tion of acid is more frequent and iv) Frequent acid additions will reduce foaming and save storage capacity.

Three strategies were conducted to acidify dairy and pig slurry with sulphuric acid at 20℃. In Strategy 1, daily acidification of slurry was performed in the pump pit five days per week for two weeks, then slurry was transferred to storage where pH and temperature were measured for twelve weeks. In Strategy 2, acidification of slurry was performed after the pump pit was full, just before it was transferred to storage. These steps were repeated every week for 15 weeks and during the last week, acidification was performed in storage. In Strategy 3, acidification of slurry was performed in storage and then re-acidification was performed every week if pH had elevated back to 6.0. The results of this experiment showed that Strategy 2 required least amount of acid compared to Strategy 1 and 3, except between Strat-egy 1 and 2 for dairy slurry, when two weeks had passed. However, the pH in stor-age was higher in Strategy 2. No significant difference in acid consumption oc-curred between Strategy 1 and 3 during the first two weeks, even if acid was added to slurry more frequently in Strategy 1. The pH level didn’t stabilize at 5.5 in any of the strategies. Foam production was much less in Strategy 1 compared to Strat-egy 2 and 3.

The consumption of acid was not influenced by having a more frequent acid addi-tion to slurry and pH did not stabilize by several re-acidifications or frequent acid additions. However, frequent acid additions did minimize the foam production. This means that Strategy 1 was the most practical acidification method compared to Strategy 2 and 3.

Flytgödsel är en källa för utsläpp av NH3 som resulterar i förlust av N och reducerar näringsvärdet hos flytgödsel. Flytgödselbrunnar i Sverige representerar ungefär 30% av de totala utsläppen av NH3 från jordbruksaktiviteter i landet. Surgörning av flytgödsel är en metod som effektivt begränsar utsläpp av NH3 genom att sänka pHvärdet i flytgödsel och utförs vanligtvis med svavelsyra. Flytgödsel kan dock förhindra pH-sänkning tack vare sin buffringskapacitet och höja tillbaka pH-värdet efter surgörning. I denna studie simulerades olika surgörningsstrategier i laboratorieskala. Åtgång av syra och grad av skumning jämfördes mellan strategier för att identifiera en effektiv och praktisk metod för att reducera och bevara flytgödselns pH vid 5,5 i lagringsbrunnen. Syftet med denna studie var att hitta ett tillvägagångssätt för lantbrukare i Sverige att implementera surgörning av flytgödsel i lagringsbrunnen för att kontrollera utsläpp av NH3 och spara N under lagring. Följande hypoteser testades i denna studie: i) Åtgång av syra blir större när tillsättningen är mer frekvent. ii) pH stabiliseras efter flera upprepade surgörningar. iii) pH stabiliseras snabbare när tillsättningen av syra är mer frekvent. iv) Frekvent tillsättning av syra minskar skumning och sparar lagringskapacitet.

Tre strategier testades för att försura nöt- och svinflytgödsel med svavelsyra vid 20℃. I Strategi 1 försurades flytgödsel dagligen i pumpbrunnen fem dagar i veckan under två veckor, efteråt överfördes flytgödseln till lagringsbrunnen varpå pH och temperatur mättes under tolv veckor. I Strategi 2 försurades flytgödsel efter pumpbrunnen var fylld, precis innan det fördes till lagringsbrunnen. Dessa steg repeterades varje vecka under 15 veckor och under den sista veckan utfördes en surgörning i lagringsbrunnen. I Strategi 3 försurades flytgödsel i lagringsbrunnen och därefter utfördes upprepade surgörningar varje vecka om pH steg tillbaka till 6,0. Resultaten av experimentet visade att Strategi 2 krävde minst mängd syra jämfört med Strategi 1 och 3, förutom mellan Strategi 1 och 2 för nötflytgödsel efter två veckor passerat. Dock var pH i lagringsbrunnen högre i Strategi 2. Ingen signifikant skillnad i syraåtgång förekom mellan Strategi 1 och 3 under de två första veckorna, även om syra tillsattes flytgödseln mer frekvent i Strategi 1. pH nivån stabiliserades inte vid 5,5 i någon av strategierna. Skumproduktionen var mycket mindre i Strategi 1 jämfört med Strategi 2 och 3.

Förbrukningen av syra var inte påverkad av mer frekvent tillsats av syra till flytgödsel och pH stabiliserades inte av flera upprepade surgörningar eller frekvent tillsättning av syra. Frekvent tillsättning av syra minskade dock skumproduktionen. Detta innebär att Strategi 1 var den mest praktiska surgörningsmetoden jämfört med Strategi 2 och 3.