Smitterisici ved håndtering af urin, fæces og spildevand

3. Mikrobiologiske undersøgelser af fæces og urin efter vådkompostering ved tilførsel af ilt

3.1. Gennemgang af artiklen: Stabilisering och hygienisering av svartvatten och organiskt avfall genom våtkompostering
3.2. Gennemgang af artiklen: thermophilic aerobic reactor for processing organic liquid wastes

Det kan være vanskeligt at gennemføre kompostering af fæces og urin i komposttoiletter fordi fugtigheden i beholderen er for høj. Problemet kan mere eller mindre løses ved separat urinhåndtering. Imidlertid kan der i flere tilfælde være behov for vand til transport af human afføring fra de enkelte toiletter til en fælles opsamlingsbeholder. Det gælder især i etageboliger, hvor transport af fæces og urin til opsamlingsbeholder vil være meget vanskelig uden brug af en eller anden form for transportmedium, hvilket som regel vil være vand. Uanset hvor lille vandmængde, der benyttes, vil vandet give problemer med komposteringsprocesserne, da vandet presser luften ud af kompostmassen så mikroorganismerne kommer til at lide af iltmangel.

Problemet er forsøgt løst vha. en såkaldt "Aquatron", der er en slags centrifuge, hvor fæces og toiletpapir skulle kunne adskilles fra urin og skyllevand i kraft af væskens centrifugalkraft, inden human afføring ledes ind i kompostbeholderen (Tykesson 1992). Der er dog ikke fundet dokumentation for Aquatronens effektivitet.

Kompostering er mulig selv om materialet er fugtigt. Metoden kaldes vådkompostering og foregår ved indblæsning af ilt i kompostbeholderen, så de iltkrævende komposteringsprocesser kan foregå selv om vandindholdet er højt. Resultaterne af forsøg med vådkompostering gennemgås herunder.

Forfattere: Norin E., Stenström T.A. & Albihn A. (1996): Vatten 52: side165-176.

Smitstofreduktionen af sort spildevand (fæces, urin, toiletpapir og skyllevand) ved aerob termofil vådkompostering i en 1000 liters isoleret vådkomposteringsreaktor er blevet undersøgt. Det sorte spildevand kom fra en bebyggelse med vakuumtoiletter, der bruger ca. 1,5 liter pr. skyl. Foruden sort spildevand blev der også gennemført test efter tilsætning af organisk husholdningsaffald og dyregødning for at øge kulstof- og tørstofindholdet (TS).

Ved kompostering af blanding 1 (sort spildevand: TS 0,8%) var der så lidt organisk stof og dermed energi i vådkompostreaktoren at komposteringsprocesserne ophørte efter 5 dage, hvor den akkumulerede varmeproduktion var nået op på 18 kWh/1000 liter (nedbrydning af organisk stof var da 42 %). Der opnåedes en temperatur på 50,8°C i løbet af 4 dage (Eller 1995), hvilket er væsentligt mindre end temperaturudviklingen i de kompostblandinger med organisk køkkenaffald og dyregødning, som beskrives herunder.

Kompostering af blanding 2 (sort spildevand, organisk køkkenaffald: TS 2,2 %, hvor 70 % af det organiske stof kommer fra organisk køkkenaffald) gav en væsentlig bedre akkumuleret varmeudvikling på 60 kWh/1000 liter efter 10 dages drift med en maximal temperatur på 67° C efter 7 dage, som faldt til 60° C efter yderligere 3 dage. I løbet af denne periode faldt indholdet af organisk stof med 40 % og pH steg fra pH 7 til pH 8,5.

Kompostering af blanding 3 (sort spildevand, organisk køkkenaffald og dyregødning: TS 4,5 %) gav omtrent samme udvikling som under blanding 2 med en akkumuleret varmeproduktion efter 11,5 dage på 86 kWh pr. 1000 liter og en max. temperatur på 68 ° C.

Størrelsen på de partikler, der indgår i komposteringen bør være < 5 mm af hensyn til komposteringens forløb, temperaturudviklingen og dermed smitstofreduktionen (Bendixen 1996). Hvis der tilsættes organisk køkkenaffald til kompostblandingen skal det derfor findeles inden tilførsel til vådkompostreaktoren. Desuden oplyses, at der blev opnået en tilfredsstillende omsætning af organisk stof i løbet af 7 dage, og der ikke var nogen fordampning af kvælstof i komposteringsforløbet, hvilket er af betydning for kompostmaterialets gødningsmæssige værdi.

Ved alle tre kompostblandinger var temperaturen i komposteringslokalet 20°C. Den naturlige temperaturudvikling ved vådkompostering af de forskellige kompostblandinger (ved blanding 2 og 3 nåede temperaturen efter 7 dage op på hhv. 67°C og 68°C) er tilstrækkelige til at sikre en effektiv smitstofreduktion, som det fremgår af den efterfølgende gennemgang, hvor smitstofreduktionen af forskellige mikroorganismer er registreret ved forskellige temperaturer.

Der blev foretaget målinger på de bakterier og virus, som fandtes i det sorte spildevand såvel som testmikroorganismer, der blev tilsat i selve komposteringsreaktoren. Kombinationen af temperatur og eksponeringstid er den afgørende faktor for forløbet af smitstofreduktionen. Valget af testorganismer blev foretaget på grundlag af internationale standarder og kendskabet til de forskellige organismers temperaturfølsomhed.

Fækale indikatorbakterier (E. Coli, Clostridium perfringens, termotolerante koliforme bakterier, fækale streptokker), Ascaris suum (spoleorm fra grise, meget termostabil parasit, testindikator for parasitære orme) og Salmonella typhimurium bacteriofag 28B.

Indikatorerne blev testet ved reaktortemperaturer på 55 ° C og 60°C. Eksponeringstiden blev varieret imellem forsøgene. Test med Ascaris suum blev gennemført ved at placere 10.000 ascaris-æg i specialudviklede testposer, som efterfølgende blev anbragt i vådkomposteringsreaktoren. Æggenes overlevelse blev testet ved 50 ° C, 55°C og 60°C. Ved hver reaktortemperatur eksponeredes to poser parallelt i 0, 5, 10, 15, 30, 60, 120 og 240 minutter. Salmonella typhimurium bacteriofag 28B blev testet ved iblanding af 100 ml suspension (10¹⁰ enheder/ml) direkte i reaktorens kompostmateriale og måle viruskoncentrationen ved forskellige eksponeringstider.

I laboratorietest blev ved forskellige temperaturer undersøgt følgende:
Salmonella typhimurium bacteriofag 28B (parallele overlevelsesstudier ved 4°C, 56°C, 60 ° C og 65°C). Mycobacterium paratuberculosis og Salmonella spp. blev testet ved 55° C.

Der tages udgangspunkt i at fækale indikatorer i sort spildevand som udgangspunkt har en koncentration på 10⁴ – 10⁶ pr. ml (Norin et al. 1996). Der blev udført tre tests med E. Coli, Clostridium perfringens, termotolerante koliforme bakterier, fækale streptokokker etc. ved 55°C i blanding 2 og én test ved 60°C i blanding 3.

Ved 55°C:
-reduceredes termotolerante koliforme bakterier (inkl. E.Coli) til <10/ml efter 7,5 timer.
-reduceredes fækale streptokokker til < 10/ml efter 12 timer.
-kunne genfindes sporer af Clostridium perfringens i konc. på 10³ – 10⁴, hvilket betyder, at sporerne stort set ikke er blevet reduceret ved 55°C.

Ved 60°C:
-reduceredes de termotolerante koliforme bakterier (inkl. E. Coli) såvel som de fækale streptokokker til ikke målbart niveau efter 3,5 timers behandling.
-var sporekoncentrationen af Clostridium perfringens efter 48 timers behandling stadig 10³/ml.

På den baggrund konkluderede forfatterne, at vådkompostering af human afføring med organisk husholdningsaffald vil medføre en tilfredsstillende reduktion af de fleste fækale indikatorer ved en behandlingstid på mindst 12 timer ved 55° C. Der skete dog stort set ingen reduktion af sporerne fra Clostridium perfringens ved vådkomposteringen.

Æg fra Ascaris suum blev testet ved 55° C og 60° C. Efter 5 minutter eller længere kunne æggene ikke længere udvikles til larver. Ved lavere temperatur (50°C) kunne der findes levende larver efter 4 timer. På den baggrund konkluderedes det, at vådkompostering af human afføring vil give en fuldstændig reduktion af parasitten Ascaris suum selv ved meget korte behandlingstider, når blot temperaturen er 55° C eller derover.

Ved 55°C opnåedes en 5-6 log¹⁰-reduktion af Mycobacterium paratuberculosis efter 24 timer. Varmebehandling ved 60 ° C gav mere end en 7 log¹⁰-reduktion til < 1 pr. ml efter 24 timer, hvilket artiklens forfattere anser for tilstrækkeligt.

Samtlige test med Salmonella blev som nævnt gennemført som laboratorietests. Salmonella senftenberg havde højere termotolerans end Salmonella typhimurium, Salmonella enteriidis og Salmonella dublin. Salmonella senftenberg voksede stadig efter 24 timer ved 50°C, mens de øvriges vækst ophørte efter blot 2 timer. Forskellige stammer af Salmonella seftenberg blev derfor benyttet i de følgende tests. Det konkluderes, at der generelt opnås tilfredsstillende reduktion af Salmonella efter 2-3 timer ved 55°C. På den baggrund er den gennemførte vådkompostering tilstrækkelig til at inaktivere Salmonella.

Salmonella typhimurium bakteriofag 28B blev anvendt som virus-indikator i både vådkomposteringsreaktoren og ved laboratorieforsøg. Ved reaktorforsøgene blev gennemført to test ved 55°C blanding 2 og to test ved 60°C blanding 2 og 3. Laboratorietestene blev gennemført ved flere forskellige temperaturer og med forskellige suspensionsmedier. Ved 55 ° C opnåedes en log¹⁰-reduktion efter 24 timer i det ene forsøg og efter 3-24 timer i det andet forsøg. Ved 60°C opnåedes en 4 log¹⁰-reduktion efter 29-47 timer i det ene forsøg og efter 3-24 timer i det andet forsøg. I laboratorietestene opnåedes en langsommere reduktion af bakteriofag 28 B, hvilket tyder på, at ikke bare temperaturen, men også suspensionsmediet har indflydelse på virus-overlevelsen.

Forfatterne konkluderer, at hovedparten af fækale indikatorer og patogenerne Mycobacterium paratuberculosis, Ascaris suum, Salmonella senftenberg blev reduceret effektivt efter 12 – 24 timers behandling ved 55° C. For reduktion af virus-indikatoren Salmonella typhimurium bakteriofag 28 B krævedes en temperatur på mindst 60° C. Undersøgelsen konkluderer derfor, at vådkomposteringen bør foregå ved temperaturer mellem 60° C og 65° C for at opnå hurtigere reduktion.

Forfatter: Odd Jarle Skjelhaugen (1999a): Wat. Res. 33 (7): 1593-1602.

I denne artikel beskrives vådkompostering baseret på human afføring og organisk husholdningsaffald. Husholdningsaffaldet indsamles i bionedbrydelige plastposer, da forskerne har erfaring for at papirposers høje tørstofindhold hæmmer komposteringsprocessen. Human afføring ledes fra lavtskylstoiletter (2-3 liter) til beholdere ved boligerne, hvor materialet opbevares i op til to år. Den tilførte biomasse danner syre, som sænker pH til under 5, hvorved materialet konserveres. Derpå transporteres lagret husholdningsaffald og toiletaffald til en samlebeholder for op til 700 husstande, hvor det samlede materiale omsættes ved termofil vådkompostering.

Systemet er gennemført på 5 anlæg i perioden 1995-98 (4 i Norge og 1 i Sverige). Det er lykkedes at opnå tilfredsstillende resultater med et hygiejniseret kompostmateriale, som uden lugtgener eller tab af næringsværdi kan tilbageføres til landbruget. Artiklen oplyser imidlertid om smitstofreduktionen, at man følger de norske regler på området: 50°C i 23 timer, 55°C i 10 timer eller 60°C i 4 timer. Det noteres, at systemets succes afhænger af sorteringseffektiviteten, da fejlsortering af husholdningsaffaldet gør kompostproduktet uegnet som jordforbedringsmiddel.

Der arbejdes desuden med reduktion af transportvandforbruget i lavtskylstoiletterne, da et for højt vandforbrug øger transportudgifterne og vanskeliggør hygiejnisering. Derfor er der arbejdet med udvikling af lavtskylstoiletter helt ned til 0,14 liter pr. skyl. Der er ikke tale om vakuumtoiletter, men de fungerer alligevel tilfredsstillende, når blot toiletaffaldet skal transporteres til beholder umiddelbart under toiletstolen (Skjelhaugen & Sæther 1999).

Tabel 3.1. Oversigt over parametre ved vurdering af komposttoiletter og vådkompostreaktorer.

I tidsskriftet "International Compost Toilet Journal", der udgives i USA, beskrives udviklingen indenfor komposttoiletter. Tidsskriftet kan læses på internettet ved kontakt til:

The Centre for Ecological Pollution Prevention. Email: EcoP2@hotmail.com.