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DOI: https://doi.org/10.7451/CBE.2023.65.6.1
Description:

Starting in 2027, Canadian regulations will require regular exercise for tie-stall dairy cows. Producers commonly use pasture-like outdoor pens, but these might not meet environmental regulations as leachate can carry nutrient-loaded runoff. Alternative methods using improved filtering media are needed. This study evaluated the removal capacity of different depths of materials (gravel, woodchips, sphagnum peat moss, and biochar) as a strategy for manure treatment in outdoor exercise pens used to provide movement opportunities to dairy cows. A laboratory experiment was performed using 15 PVC columns (n = 3), with a diameter of 5 cm and a length of 50 cm, filled with different combinations of products for 3 weeks. The increasing depth (10 to 40 cm) of a mix of sphagnum peat moss, wood chips, and biochar in the columns linearly increased the removal efficiency of chemical oxygen demand (50 to 74%), total nitrogen (60 to 97%), phosphates (34 to 59%), and suspended solids (14 to 61%). However, this removal efficiency was time-dependent, as a greater removal rate was observed during the first week (+30% relative to weeks 2 and 3). The filter media with a 300 mm depth of a mix composed of sphagnum peat moss (70%), woodchips (20%) and biochar (10%) was more effective in removing nutrients. However, the treated effluent still surpassed the allowable post-filtration limit. This emphasizes the need for supplementary filtration measures to ensure the safe discharge of effluent into the environment.

Keywords: dairy cattle, movement opportunity, outdoor yard, organic filter materials, nutrient removal.
Résumé:

À partir de 2027, le Canada exigera un exercice régulier pour les vaches laitières attachées par des entraves. Les producteurs utilisent couramment des enclos extérieurs ressemblant à des pâturages, mais ils ne peuvent pas répondre aux réglementations environnementales car les lixiviats peuvent transporter des contaminants dangereux. Des méthodes alternatives utilisant des milieux filtrants améliorés sont nécessaires. L'étude actuelle visait à évaluer la capacité de filtration de différentes profondeurs de matériaux (gravier, copeaux de bois, tourbe de sphaigne et biocharbon) en tant que stratégie de traitement du fumier dans les enclos d'exercice en plein air utilisés pour offrir des opportunités de mouvement aux vaches laitières. Une approche en laboratoire a été réalisée en utilisant 15 colonnes en PVC (n = 3), d'un diamètre de 5 cm et de 50 cm de long, remplies de combinaisons multiples de produits pendant 3 semaines. L'augmentation de la profondeur (10 à 40 cm) d'un mélange de tourbe de sphaigne, de copeaux de bois et de biocharbon dans les colonnes a augmenté linéairement l'efficacité de l'élimination de la demande chimique en oxygène (50 à 74%), de l'azote total (60 à 97%), des phosphates (34 à 59 %) et des solides en suspension (14 à 61%). Cependant, cette efficacité d'élimination dépendait du temps, car un taux d'élimination plus élevé a été observé pendant la première semaine (+30 % par rapport aux semaines 2 et 3). Le milieu filtrant avec une profondeur de 300 mm d'un mélange composé de tourbe de sphaigne (70 %), de copeaux de bois (20%) et de biocharbon (10%) a présenté une efficacité plus élevée dans l'élimination des contaminants, bien que l'effluent traité dépasse encore la limite autorisée après la filtration. Cela souligne la nécessité de mesures de filtration supplémentaires pour garantir le rejet sûr de l'effluent dans l'environnement.

Mots-clés:

bovins laitiers, possibilité de déplacement, cour extérieure, matériaux filtrants organiques, élimination des nutriments

Citation: Ruiz-González, A., A. Bouchard, E. Álvarez-Chávez, S. Godbout and S. Fournel. 2023. Optimal biofilter depth for the treatment of cow manure from exercise pens - A laboratory study. Canadian Biosystems Engineering/Le génie des biosystèmes au Canada 65: 6.1- 6.14. https://doi.org/10.7451/CBE.2023.65.6.1
Volume: 65
Issue:
Pages 6.01 - 6.14
Contributor: R. Sri Ranjan
Date: December 5, 2024
Technical field: Waste management Engineering
Conference name:
Session name:

Other information:
Type: Text.Article
Format: PDF
Publication type: Journal
Source:
Relation:
Coverage: Canada
Language 1: en
Language 2: fr
Rights: Canadian Society for Bioengineering / Société Canadienne de Génie Agroalimentaire et de Bioingénierie
Notes:
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