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

Mere viden om anvendelse af kildesorterende toiletteknologi

4 Anvendelse af en cyklonseparator

4.1 Indledning

Hensigten er at erhverve mere viden om separatorens potentiale som en systemkomponent til koncentreret opsamling af organisk materiale og næringsstoffer fra humane restprodukter i fækaliestrømmen, fra kildesorterende dobbeltskyllende toiletter, i en tank. Der er her tale om en sammensætning af systemkomponenter, der kunne være et alternativ til bl.a. kildesorterende toiletter med vakuum til fækaliedelen, som tidligere beskrevet, ved at kompensere for det oprindeligt store vandskyl.

Afgørende vil være, at separatorerne er driftsstabile, at den separerede fraktion er interessant for behandling og senere spredning, samt at det fraseparerede fækalt kontaminerede vand kan håndteres på en fornuftig måde.

Hvor det kildesorterende toilet med vakuum sammenfører en skyllevandsstrøm med henholdsvis en urinstrøm og en fækalie- og papirstrøm (samt luftstrøm) giver et dobbeltskyllende kildesorterende toilet i kombination med en separator en ekstra strøm i form af en frasepareret væskefase.

Der er i projektperioden talt med en række brugere af installationerne samt producenten. Der er desuden beskrevet litteraturstudier og indsamlet måleresultater.

4.2 Formål og anvendelse

Separatorer er bl.a. kendt fra mejeriområdet. Firmaet Alfa Laval AB har beskæftiget sig med separatorer som et primært forretningsområde. Der anvendes også enkle separatorer til f.eks. at fjerne uønsket materiale som blade m.m. fra regnvand. Separatorer anvendes i dag, i forbindelse med toiletter, i begrænset omfang især i Sverige til at separere fækalier fra efter vandskyl fra vandskyllende toiletter.

Den mest almindelige systemsammensætning består af en separator placeret efter et kildesamlende toilet med et til 3 l begrænset vandskyl med henblik på at tage fast materiale fra til efterfølgende kompostering. Separatorerne er fortrinsvis blevet anvendt i fritidshuse, men der er også nogle skoler, kontorer og bl.a. en boligblok i fire etager, der anvender separatorer (Aquatron 1995, 1996, 1997A, 1997B).

En del separatorer bruges i forbindelse med dobbeltskyllende kildesorterende toiletter for at tage fækalier og papir fra til kompostering. Ideen er at tilvejebringe et egnet fækalt kompostmateriale efter et i forhold til det fækale materiale stort vandskyl.

Separatorer er indtil nu ikke blevet brugt i forbindelse med opsamling i store lukkede tanke. Hvis separatorerne blev brugt på denne måde, kunne der måske indsamles et materiale med et relativt højt indhold af organisk materiale og en betydelig del af næringsstofferne fra fækalier til behandling i biogas- eller vådkomposteringsanlæg med henblik på senere spredning på landbrugsmæssige afgrøder.

4.3 Relation til andre systemkomponenter

Separatorerne har indtil nu været den tekniske komponent, der har udgjort bindeledet imellem henholdsvis kildesamlende og vandbesparende eller kildesorterende dobbeltskyllende toiletter på den ene side og kompostenheder på den anden side. Kompostenhederne er især beholdere i plast med et enkelt rum, hvis størrelse er bestemt af beregnet tilførelse af materiale. Der er også runde plastbeholdere opdelt i fire rum, der kan drejes og fyldes på skift. Større kompostenheder i rustfrit stål eller roterende kompostbeholdere anvendes også (Aquatron 1995, 1996).

Et eller flere toiletter forbindes med 110 mm rør til en separator monteret på et kompostmodul. Det fraseparerede vand ledes derefter til lokal rensning evt. efter forudgående at have passeret et uv-filter eller til kloak og central rensning (Aquatron 1995, 1996).

Det almindeligste har været at forbinde et enkelt toilet med en separator anbragt i en kælder eller lignende af hensyn til naturligt fald ved gravitation. Der er dog også mange eksempler på kobling af flere toiletter og i et tilfælde, "Ekoporten", Norköping, Sverige er der tale om kobling af to gange 11 toiletter til to separatorer i en bygning i fire etager (Vinnerås 2001).

Ved kildesorterende dobbeltskyllende toiletter, der har et væsentligt reduceret vandskyl ved urinskyl, kan separatorerne tørstofmæssigt kompensere for det normale fækale skyl på 4 – 6 l (i nogle tilfælde op til 9 l).

Separatoren er et alternativ til afvanding via septiktank, geotekstilfilter eller lignende før kompostering. Hvis separatorerne blev anbragt på lukkede tanke eller på anden måde leverede materiale til tankene, kunne de måske i fremtiden bruges til opsamling af fækalt materiale med højt indhold af organisk materiale til behandling i biogasanlæg og et godt indhold af næringsstoffer til efterfølgende anvendelse i landbruget.

I forbindelse med kildesortering kunne der samlet blive tale om en betydelig recirkulering af næringsstofferne i urin og fækalier.

En yderligere mulighed ville være at bruge separatoren som systemkomponent imellem en grovkværnende kværn i det enkelte køkken eller centralt placerede i en ejendom og en fælles opsamlingstank med henblik på behandling sammen med det fækale materiale.

4.4 Funktion og opbygning

Aquatron 3000 er en cyklonseparator. Konstruktionen består af et snegleformet plastkar, der er udformet således, at der i kraft af vandets hastighed, centrifugalkraften, gravitation og overfladespænding sker en fysisk separation af fast materiale, af en hvis partikelstørrelse, fra vand. Det er meningen, at fast materiale skal falde ned i midten og via et udløb havne i en beholder, som separatoren er monteret på, mens vandet skal følge karets inderside for via et andet udløb at blive ført til lokal eller central behandling.

Fig. 4.1
"Aquatron" separator. Principskitse

Aquatronen består af en overdel og en underdel. Tilslutningen i overdelen er Ø 110 mm. Ved at dreje overdelen og en tilsluttet 110 mm 15 grader bøjning kan Aquatronen tilkobles toiletafløbsledningen i forskellige vinkler. Der er i Aquatronen monteret 0,5 mm rustfrie tråde i plastkaret for at forhindre at papir følger vandvejen.

Der produceres to størrelse af Aquatronen. Den ene er beregnet for tilslutning af op til tre til fire toiletter og har et udløb for væske på Ø 50 mm. Den anden er beregnet for op til 8 toiletter og har et udløb for væske på Ø 110 mm.

Fig. 4.2
"Aquatron" separator med fire-kammer roterende batch-kompostenhed

4.5 Historie og udbredelse

Separatoren blev første gang præsenteret i 1986 af konstruktøren Torsten Åkesson, Åkesson Innovasion AB. Den er siden ifølge konstruktøren forbedret på flere punkter.

I april 1992 blev den testet på "Statens Provningsanstalt" (SP) i Borås, Sverige. Aquatron International AB, som markedsfører separatoren af samme navn, har i 1995 fået separatoren samt kompostenheder og uv-anlæg typegodkendt af det svenske "SITAC".

Der er solgt over 3.000 separatorer siden 1986. De allerfleste i Sverige. Der er ikke kendskab til installationer i Danmark.

4.6 Brugererfaringer

Med udgangspunkt i firmaets referenceliste er der blevet talt med en række brugere, der brugte Aquatron i forbindelse med kildesorterende dobbeltskyllende toiletter samt andre, der på forskellig måde havde været involveret i installationer, hvor Aquatron indgik.

Fælles for alle installationer var at separatoren blev brugt i forbindelse med kompostenheder. Der var kun lavet en enkelt installation med en separator monteret på en nedgravet tank i forbindelse med et fritidshus. Det har ikke været muligt at komme i kontakt med brugeren.

To ting gik igen i mange beretninger omkring erfaringer med separatoren. Mange har kunnet berette om problemer i opstarten, efter at systemet var etableret. Der kom alt for meget vand i kompostbeholderen. Problemerne syntes generelt før eller senere løst ved, at hældningen på den sidste meter på 110 mm røret, der er tilsluttet indgangen på separatoren, er ændret til ca. 5 %. Dette har ændret toiletvandets indgangshastighed og dermed reduceret den vandmængde, der tilførtes fra separatoren. Hvis en betydelig vandmængde løb direkte ned i kompostbeholderen, kunne det tyde på for lav hældning på røret og for lav hastighed på vandet. Hvis vandet kørte rundt i Aquatronen for senere at løbe ned i kompostenheden, kunne det tyde på for stor hældning på røret og for stor hastighed på vandet. Smedens Ekoby var et blandt flere steder, der havde haft ovennævnte problemer i opstarten. (Pers. meddelelse Pia Larsson, 1999 samt 2000.)

Mange har berettet om, at komposteringen især med orme var meget effektiv. De fik meget lidt kompostmateriale.

De fleste, der er talt med, har, ofte efter indledende problemer, været tilfredse. Et sted hvor systemet blev drevet med stort engagement og fungerede rigtigt godt var på Elias Friis Skolan i Hyltebruk, Sverige. (Pers. meddelelse, Kenth Backlund, Elias Friis Skolan, Hyltebruk, Sverige, 1999 og 2000).

Der er blevet stillet en række spørgsmål angående funktionen af separationen. Hvor meget vand i procent eller i absolutte tal fulgte med det fækale materiale ned i beholderen? Hvor meget fækalt materiale i vægt eller volumen opsamledes i beholderen? Hvor meget fækalt materiale fulgte med vandfasen typisk til en septiktank? Er der lavet nogle målinger på, hvor næringsstofferne havner?

Der var i projektperioden ikke foretaget målinger hos nogen af dem, der var kontakt til, og brugerne havde svært ved at anslå værdier. Flere havde dog haft en fornemmelse af, at måske 2 – 4 % af vandet gik i kompostbeholderen. Tallene svarede til de af Aquatron International AB oplyste, og afspejler måske i lige så høj grad denne information som egne erfaringer.

Det er meget begrænset, hvad der foreligger af undersøgelser af separation ved hjælp af en Aquatron i forbindelse med kildesorterende toiletter. De første undersøgelser er foretaget af Sveriges Lantbruksuniversitet (SLU) i Uppsala i bebyggelsen Ekoporten i Norrköping (Vinnerås 2001).

Litteraturstudier viste, at der tidligere er lavet to undersøgelser vedrørende separation ved brug af en Aquatron i forbindelse med et kildesamlende toilet. Den ene undersøgelse er foretaget af SLU i Uppsala, da separatoren blev introduceret i 1986: "Undersökning av funktionen i vattentoiletten "Aquatron 3000". Sveriges Lantbruksuniversitet (SLU), avfallsbiologi, Kalju Valdmaa, juli 1986. Den anden undersøgelse er foretaget på SP (Statens Provningsanstalt) i Borås, Sverige i 1992.

4.7 Afprøvning af og målinger fra installationer med Aquatron separatorer

4.7.1 Afprøvning af en Aquatron separator på SP i Borås, Sverige

Der foreligger nogle testresultater fra en prøveopstilling i et laboratorium på SP (Statens Provningsanstalt) i Borås i Sverige. Testen er, som det også er praksis ved test af skyllefunktionenr i wc´r, ikke foretaget med rigtige fækalier, men med materiale som i nogle henseender skulle svare til variationen i fækaliekonsistens og fækaliemængde.

I april 1992 havde SP en prøveopstilling, hvor en Aquatron 3000 separator blev forbundet med et kildesamlende Ido 863 toilet med 3 l skyl. Toilet og separator blev uden forudgående vertikalt faldrør forbundet med et 110 mm rør med en hældning på 5 % og en længde på først 1 m og senere 6,5 m til separatorens indgang. Skyllevand og materiale opsamledes separat i to beholdere fra de to udgange på separatoren (Statens Provningsanstalt 1992)

Der blev i opsætningen med 1 m rør foretaget følgende skyl og tilførsel til separatorens indgang:

1. 10 stk. skyl med kun vand, ca. 3l/skyl.
      
2. 10 stk. skyl i alt, heraf 8 skyl med såvel ca. 3 l skyllevand som 100 g stavformede partikler Ø 2 – 5 mm, i alt 800 g, efterfulgt af 2 skyl med kun vand ca. 3 l/skyl.
      
3. 10 stk. skyl i alt, heraf 8 skyl med såvel ca. 3 l skyllevand som 100 g gule ærter ca. Ø 6 – 7 mm, i alt 800 g, efterfulgt af 2 vandskyl med kun vand 3 l/skyl.
      
4. 10 stk. skyl, heraf 8 med såvel ca. 3 l skyllevand som 4 x 4 tern enkeltlags toiletpapir, vægt ca. 7 g, efterfulgt af 2 vandskyl med kun vand, ca. 3 l/skyl.

Efter gennemførelse af test med 1 m rør ændredes længden på røret til 6 m, og A samt C blev gentaget.

Tabel 4.1
Resultater for gennemløb af skyllevand i en Aquatron separator ved 1 m Ø 110 mm rør med 5 % hældning for skyllevand

(Statens Provningsanstalt 1992)

Tabel 4.2
Resultater for skyl af partikulært materiale til en Aquatron separator ved 1 m Ø 110 mm rør med 5 % hældning

(Statens Provningsanstalt 1992)

I A gik kun 1 % af skyllevandet til afløbet for partikler (udløb 1) mens 99 % gik den ønskede vej til udløbet for vand (udløb 2).

I B gik i alt 2,6 % af vandet til afløbet for partikler. Ved de 8 skyl med stave gik dog mere end 2,6 % af vandet partikelvejen, da 2 rene vandskyl med kun 1 % indgik i de samlede tal.

Kun 7,4 % af stavene ( Ø 2 – 5 mm) gik partikelvejen, resten, 92,6 %, gik vandvejen.

I C tog i alt 2,3 % af vandet partikelvejen. Procenten ved de 8 skyl med gule ærter ( ca. Ø

6 – 7 mm) er af samme grund som i B noget større.

Hele 98,3 % af de gule ærter tog partikelvejen.

I D er det hele 9,7 % af vandet, der gik ud af partikelafløbet. Hvis der yderligere ses bort fra de 2 rene vandskyl, der indgår i tallene, er der tilsyneladende tale om, at næsten 12 % af skyllevandet fra skyl med papir havnede i partikelafløbet.

Tabel 4.3
Resultater for gennemløb af skyllevand i en Aquatron separator ved 6 m Ø 110 mm rør med 5 % hældning

(Statens Provningsanstalt 1992)

Ved A havnede nu 2,4 % af skyllevandet i partikelafløbet.

Ved C var det 2,5 % af skyllevandet der tog partikelvejen.

Tabel 4.4
Resultater for gennemløb af partikulært materiale i en Aquatron separator ved 6 m Ø 110 mm rør med 5 % hældning

(Statens Provningsanstalt 1992)

Stort set alle gule ærter (99,8) gik nu partikelvejen

Der er tale om en meget begrænset test. Undersøgelsen er begrænset til et enkelt kildesamlende toilet, et bestemt vandskyl, en hældning og to rørlængder.

Det kunne være interessant at lave forsøg med en række forskellige hældninger og længder på 110 mm rørene ved vandskyl varierende imellem 3 – 6 l, som de kendes ved kildesorterende dobbeltskyllende toiletter, samt at lave forsøg med små og store vertikale fald og kobling af flere toiletter. Det ville give forskellige indgangshastigheder og konsistens for blandingen ved indløb til Aquatronen.

Det ville naturligvis også være af stor interesse at kunne måle på komplette installationer i brug med rigtige fækalier. Der er som sædvanlig ved skylletest ikke anvendt rigtige fækalier. Det er beklageligt men forståeligt ud fra en række hensyn til dem, der gennemfører forsøgene.

Der er tale om tests, der bevæger sig inden for rammerne af et "renskyls- og bortskaffelsesparadigme". Teknologi for tilbageføring af næringsstoffer og organisk materiale kan bestemt ikke se stort på skyllefunktioner men må optage flere bedømmelseskriterier.

Variationerne inden for konsistensen af fækalier er store, og der kan ligeledes være stor forskel på konsistensen ved udsondringen i forhold til ankomsten til separatoren alt efter rørføringen.

Der anvendes 100 g partikler/skyl. Den virkelige mængde kan imidlertid udmærket være 150 g fækalier p/d med et TS-indhold på 45 g (Del Porto 2000).

Det kan undre at, at man kun gennemfører skyl med papir og skyllevand og ikke også papir sammen med henholdsvis stave og gule ærter. Det må anses som mindre sandsynligt, at brugerne af et IDO 863 i kombination med en separator ikke vil smide papir, der er brugt til at tørre sig efter udsondring af fækalier, i toilettet.

Papirmængden kan variere meget. Det bliver ikke muligt at se resultater af anvendelse af forskellige papirmængder pr. skyl.

Når der kun blev skyllet med skyllevand, kom der mindst vand i partikelafløbet.

Mængden steg fra 1,0% til 2,4%, når længden på røret forøgedes fra 1 m til 6,5 m. Det kan tolkes som en indikation på, at den højere hastighed giver større fejlprocent på samme måde, som det ville have været tilfældet ved for lave hastigheder.

Af stavene på Ø 2 – 5 mm gik kun 7,4 % partikelvejen. Der er i spildevandssammenhæng generelt meget lidt viden om fækalier og fækaliekonsistens, men det må være realistisk at antage, at det ikke kun er ved personer med diarre, at materiale vil gå tabt.

Vi udsondrer meget forskellige restprodukter fra person til person og fra tid til tid. En del udsondret fækalt materiale vil givet have en partikelstørrelse på under 5 mm. Fækalier vil yderligere især i installationer med store vertikale fald kunne blive slået i stykker under rørtransporten frem til separatoren. Der er et stort behov for at måle på rigtige installationer med rigtige fækalier.

Resultaterne med gule ærter (Ø ca. 6 – 7 mm), hvor 98,3 % gik partikelvejen, tyder på at resultaterne kan blive næsten optimale ved skyl af faste fækalier. Kun en mindre del på 2,6 % af skyllevandet fulgte i testen med partiklerne.

Alt papiret gik den rigtige vej mens ca. 12 % af vandet fulgte papiret. Ca. 0,36 l skyllevand fuldte de 4 x 4 enkelttern toiletpapir med en samlet vægt på ca. 7 gram til partikelafløbet. Det er måske 10 gange mere end den væde som papiret absorberer. Hvor mange procent af vandet der ville have taget partikelvejen, hvis de 4 x 4 enkelttern toiletpapir med en vægt på 7 g var blevet skyllet ud med henholdsvis gule ærter, stave eller forskellige typer og mængder af fækalier og med et større vertikalt fald vides ikke. Hvilke ændringer ville der forekomme med ændrede papirmængder?

Rent umiddelbart kunne målingerne tyde på, at papiret er den bestemmende faktor for, hvor meget af skyllevandet, der tager den forkerte vej igennem partikelafløbet. Det kunne se ud til at kombinerede skyl af fækale substitutter og papir i forsøgsopstillingen ville blive bestemt af papiret og dermed resultere i at måske 12 % af skyllevandet gik til partikelafløbet. Et vertikalt fald og en højere indgangshastighed til separatoren kunne evt. reducere vandmængden, der fulgte papiret til partikelafløbet.

Det skønnes på ovenstående baggrund at tre liter skyl med 35 g TS fækalier og 7 g papir ved en anslået separation på 80 % og med 12 % vand til partikelafløbet ville have givet en TS-procent på 9,7 %.

Hvis større papirmængder kan forventes at give større vandmængder i partikelafløbet, kan det have en negativ betydning for en strategi med at smide papir fra urinering ved kildesorterende toiletter i toilettet for at afvente næste fækale skyl sammenlignet med at bruge en sanitetsspand.

I installationer med stort vertikalt fald og lange transportafstande kan man også meget vel forestille sig, at en betydelig del af papiret kunne blive slået i stykker og tage vandvejen.

4.7.2 Funktionsundersøgelse af en sommerhusinstallation

Kalju Valdmaa, SLU Uppsala, fik i 1986, af konstruktøren Torsten Åkesson, Åkesson Innovation AB, til opgave at undersøge henholdsvis væskefasen og den faste fase efter separatoren.

Den undersøgte installation bestod af et kildesamlende toilet med 3 l skyl i kombination med en separator etableret i Åkessons sommerhus. Det horisontale fald på 110 mm røret var 1 % bortset fra den sidste meter, hvor faldet var 5 %. (Åkesson pers. medd. 2000).

Det er vigtigt at slå fast, at det drejede sig om en enkelt installation med et kildesamlende toilet med 3 l skyl brugt af et begrænset antal personer. Hvis man skal forsøge at give et bud på, hvordan det kunne have set ud, hvis toilettet var kildesorterende, skal der laves en hel del mere eller mindre usikre antagelser. Af mangel på mere egnede undersøgelser, vil der blive gjort et begrænset forsøg.

Der blev i forsøgsperioden, der strakte sig fra 15.02.1986 – 05.04.1986, i alt skyllet 158 gange. Valdmaa omtaler kun, at 27 skyl var skyl af urin + fækalier. Der nævnes ikke noget om papir. (Valmaa 1986). Ved samtaler med Åkesson præciseredes det, at af de 158 skyl var de 27 skyl af urin + fækalier + papir, mens de resterende 131 udelukkende var skyl af urin uden papir. (Åkesson, pers. medd. 2000). Der var ikke tal for henholdsvis tilført urin, fækalier og papir.

Belastningen opgjordes til 32 persondøgn. Der skylledes 4,9 gange pr. persondøgn. Den totale skyllemængde var 494 l svarende til 3,13 l/ skyl. Der indsamledes i perioden i alt 22 l indeholdende 572 g Tørstof (TS) via afløbet for partikler. Det svarede til 0,68 l med 17 g TS pr. persondøgn. TS-procenten bliver således 2,6 %.

Det samlede vandforbrug i sommerhuset i perioden var 3.950 l svarende til 123 l/p/d.

Der blev yderligere foretaget målinger af indholdet af organisk materiale, aske, indholdet af N, ammonium, P og K.

De kommende angivne måleresultater stammer alle fra Waldmaa 1986, og beregningerne og vurderingerne er lavet ud fra disse tal.

Af de i alt 494 l skyllevand brugtes 410 l til urinskyl og 84 l til skyl af fækalier, urin og papir.

På baggrund af tal fra Waldmaa kan man regne sig frem til, at den samlede mængde urin, fækalier og papir må have været på 30 l. Fordelingen kunne f.eks. være 27 l urin med 1.080 g TS og 3 l fækalier (600 g TS) og papir. Papirets vægt kunne være 27 x 7 g.

Urinen bør altovervejende være havnet i væskefasen. Baseret på testen på SP bør 1 – 3 % af urinen, svarende til 0,25 l til 0,75 l urin, ved de 131 urinskyl være havnet i partikelafløbet.

Af de 410 l vandskyl til urinskyl bør 4,1 – 12,3 l være havnet i partikelafløbet

Ved de 27 skyl af fækalier og urin var måske 10 – 15 % af henholdsvis urin og skyllevand, svarende til 0,5 l til 0,75 l urin og 8,5 til 12,8 l skyllevand på grund af papirforbruget gået partikelvejen.

Stort set alt papir bør i den givne installation være havnet i partikelafløbet. Spørgsmålet er, hvor fækalier er havnet?

Tabel 4.5
Opsamlede mængder fra partikelafløbet

(Waldmaa 1986)

Tørstofprocenten er 2,6 % og procenten for organisk materiale er 2,24 %. Procenterne i forhold til tørstof bliver:

86 % organisk materiale
4,7 % N
1,61 % NH4-N
1,29 % P
1,40 % K

Hvis det er rigtigt, at 1 – 3 % af skyllevandet, ved rene urinskyl uden papir, følger partikelvejen giver dette 4,1 – 12,3 l. Hvis det antages, at 10 – 15 % af skyllevandet ved skyl af urin, fækalier og papir gik partikelvejen giver dette 8,45 l – 12,67 l. De samme procent urin bør yderligere være gået samme vej.

Følgende værdier angives for opsamling i væskefasen:

Tabel 4.6
Resultater af målinger af indhold i opsamling fra væskeafløbet

(Waldmaa 1986)

Der angives ikke et samlet volumen hos Waldmaa. Det kunne her anslås til ca. 502 l. ( 753 : 0,0015 = 502). Med udgangspunk i et volumen på 502 l fås de ovenstående angivelser af indhold pr. liter.

Forholdet bliver udregnet i procent som følger:

Tabel 4.7
Andel af indholdsstoffer i opsamlingen fra partikelafløbet i forhold til de samlede mængder fra partikel- og væskeafløb

(Waldmaa 1986)

Et skøn over opsamlingen fra partikelafløbet ved de samlede fækale skyl

For at foretage et sådant skøn skal der renses for skyllevand og urin tilført fra de 131 urinskyl.

Af de 410 l skyllevand til urinskyl bør, baseret på undersøgelsen på SPI i Borås, 1 – 3 % af skyllevandet svarende til 4,1 – 12,3 l havne i partikelafløbet.

10 – 15 %, svarende til 0,5 til 0,75 l af den urin der skylles ud sammen med fækalier og papir, vurderes at ville havne i fækalieafløbet. Med urinen vil max. 20 – 30 g TS havne i partikelafløbet.

1 – 3 %, svarende til 0,25 – 0,75 l af den anslåede urinmængde, der skylles ud uden fækalier og papir, vurderes at ville havne i partikelafløbet. Med urinen vil max. 10 – 30 g TS havne i partikelafløbet.

Den opsamlede totale mængde på 22 l ville blive reduceret, med 4,85 l – 13,8 l, til 17,15 - 8,2 l. TS ville samtidig blive reduceret med 30 – 60 g til 723 – 693 g. TS ville ligge på 4,0 – 8,8 %. Begge tal ligger væsentligt over de 2,6 % og indikerer perspektivet ved at kombinere en separator og kildesorterende toiletter. Der er ligeledes tale om en væsentlig højere koncentration, end der kan opnås ikke bare med kildesamlende vakuumtoiletter men også med kildesorterende vakuumtoiletter ( Se 6.8).

Den opsamlede totale mængde på 22 l ville blive reduceret, med 4,85 l – 13,8 l, til 17,15 – 8,2 l. VS ville samtidig blive reduceret med 15 – 30 g til 477 – 462 g. VS ville ligge på 2,7 - 5,8 %. Begge tal er væsentlig over de 2,24 % og indikerer perspektivet ved at kombinere en separator og kildesorterende toiletter. Der er også her tale om en væsentlig højere koncentration end, der ville kunne opnås med såvel et kildesamlende som et kildesorterende vakuumtoilet (Se 4.8).

Hvis de kildesorterende dobbeltskyllende toiletter skyllede fækalier med 3 l, burde resultaterne alt andet lige kunne sammenlignes med det fækale skyl fra det kildesamlende toilet. Hvis de skyllede med 6 l er spørgsmålet, om det er vandmængden, papirforbruget eller begge, der er afgørende for mængden af skyllevand til den faste del?

Det kunne være interessant at sammenligne tallene med urinblandinger opsamlet fra kildesorterende toiletter (se bl.a. Jönsson et al 2000 s. 42). Kun imellem 19 og 30 % af TS var organisk materiale (VS) (baseret på målinger i midten af tanken) imod 86 % målt efter opsamling fra separatorens partikelafløb. Kun imellem 1,19 og 1,98 g/l i urintankene var organisk materiale. Koncentrationen af organisk materiale var således 11 – 19 gange højere efter separatoren end i urinblandingerne. Samtidig var ammoniumindholdet kun max. 20 %. Begge forhold har betydning for biogasprocessen.

Såvel TS-, VS- samt næringsstofprocenter bør blive bedre. Alt efter type af kildesorterende dobbeltskyllende toilet vil der ikke blive tilført vand til den faste del ved udelukkende urinskyl (BB Dubletten) eller ved WM DS måske kun 1 – 3 % af 0,3 –0,4 l.

Den totalt opsamlede næringsstofmængde bliver væsentlig større ved kildesorterende toiletter, da hovedparten af næringsstoffer forefindes i urinen. Næringstofsindholdet i den faste del bør blive noget mindre, da en større del af urinen må forventes at havne i den faste del ved kildesamlende toiletter.

Af urin, der ikke sorteres efter hensigten, vil måske 10 – 15 % blive opsamlet i den faste fase, resten vil følge væskefasen.

Hvis brugerne bruger de kildesorterende toiletter efter hensigten, og kvinderne får sorteringen til at fungere godt, vil toilettet i sig selv via urinsystemet give en god opsamling af de fleste næringsstoffer.

Hvis toilettet også kontinuerligt modtager fækalier, og denne i væsentligt omfang er sammenhængende ved såvel udsondring som ved ankomst til separatoren, vil en stor del af næringsstofferne og det organiske materiale kunne forventes opsamlet.

Separation som kompletering til opsamling af urinblanding bør kunne øge tilbageførslen af især P og K. Det vurderes, at der er et potentiale for opsamling af 88 % af N, 75 % af P og 55 % af K indholdet i husholdningsspildevandet ved en 70 % separation af næringsstofferne fra fækalierne ved hjælp af Aquatron (Vinnerås 2001).

Næringsstoffer, TS og VS fra urin, der tager den forkerte vej via fækaliesystemet, vil ikke kunne opsamles ved hjælp af separatoren.

Ved det alternative systemkoncept med kildesorterende toiletter med vakuum til fækaliedelen vil opsamlingen ske i en fækalietank eller i en fælles tank.

"Rigtig" papirhåndtering ved urin er meget vigtigt som ved alle kildesorterende toiletsystemer med fækalt vandskyl.

For mere præcise angivelser angående muligheder ved kombination af kildesortering og separation må der foretages konkrete målinger på forskellige typer af eksisterende installationer med forskelligt antal toiletter, rørlængder, fald m.m.

En interessant kombinationsmulighed kan i fremtiden blive at sammenføre fækalt materiale og køkkenrester opsamlet via grovhakkende køkkenkværne med rørforbindelse til en separator. Det samlede materiale vil så kunne behandles i f.eks. et biogasanlæg.

4.7.3 Prøvetagning i Ekoporten

Ekoporten

Ekoporten ligger i det sydlige Norrköping i Sverige. Det drejer sig om en fire-etagers boligblok med tre opgange og i alt 18 lejligheder med ca. 40 – 45 beboere i et socialt belastet område. Der er i alt 22 kildesorterende, dobbeltskyllende toiletter af mærket BB Dubletten. De 18 er placeret med en i hver lejlighed og de resterende fire bl.a. i selskabslokalerne. Der er etableret to systemer, hvert bestående af 11 toiletter, en stor Aquatron separator samt en stor roterende kompostenhed "ALE trumman" i ejendommens kælder. Vand fra separatoren og drænvand fra kompostenheden går via en tre-kammer-brønd til et sandfilter. (Weglin & Vinnerås 2000, Vinnerås 2001).

Fig. 4.3
"Aquatron" og "Ale" roterende kompostenheder i "Ekoporten"

Der har siden etableringen i 1996 – 1997 været store problemer med en meget lav tørstofprocent i den "faste del". Der har dog ikke tidligere været foretaget målinger.

Beboerne er blevet opfordret af kommunens miljøkontor til at skylle papir anvendt ved urinering ud med det fækale skyl. Toiletternes fækale skyllemængde er på 6 l, nogle har endda 9 l. Den beregnede fækale skyllevandsmængde er 28,2 l/p/d, ud fra vurderet skyllevandsmængde og antal skyl og den gennemsnitligt opsamlede totalmængde fra de to strømme fra separatoren er 30,1 kg/p/d plus/minus 2,3 kg (Weglin & Vinnerås 2000, Vinnerås 2001).

Prøvetagning

Der er i tre perioder på i alt ca. 30 dage foretaget en særskilt opsamling af de to fraktioner fra separatorerne. Ens fraktionsstrømme fra de to separatorer er blevet samlet i en beholder.

Der er i alt tale om 1.167 persondøgn for opsamling fra partikelafløbet og 1.191 persondøgn fra væskeafløbet. Der er foretaget en vægtning for at kompensere for forskellighederne i måleperioder. Der er blevet målt på såvel tørstof og organisk materiale som næringsstoffer og tungmetaller (Weglin & Vinnerås 2000, Vinnerås 2001).

Opsamlet materiale fra partikelafløbet

Der blev i alt opsamlet en masse på 4.245 kg fordelt på 1.370 kg i første periode, 1.880 kg i anden periode og 995 kg i tredje periode.

Tørstof

Tabel 4.8
Opsamlet tørstof fra partikelafløbet

(Weglin & Vinnerås 2000, Vinnerås 2001)

Måleresultaterne er i første omgang meget overraskende. Tørstofindholdet lå i de tre perioder på 1,8 g/l, 1,5 g/l og 3,3 g/l med 2,2 g/l i gennemsnit.

TS-procenten i det opsamlede materiale fra partikelafløbet bliver således henholdsvis 0,18 %, 0,15 % og 0,33 % i de tre perioder med et gennemsnit på 0,22 %.

Selv om det også visuelt har kunnet konstateres, at tørstofprocenten måtte være lav er tallene overraskende lave.

Der opsamledes i alt 9.339 g tørstof fra partikelafløbet.

Organisk materiale

Tabel 4.9
Opsamlet organisk materiale fra partikelafløbet

(Weglin & Vinnerås 2000, Vinnerås 2001)

Med et indhold organisk materiale på henholdsvis 1,23 g/l, 0,97 g/l, 2,44 g/l og 1,55 g/l og en tilsvarende VS-procent på 0,123 %, 0,097 %, 0,244 % og 0,155 % udgør VS i procent af TS henholdsvis 68,0 %, 65,8 % 72,3 % og 68,8 % i snit.

Der opsamledes i alt 6.580 g organisk materiale.

Næringsstoffer

Tabel 4.10
Koncentrationer af næringsstoffer i opsamlet materiale fra partikelafløbet

(Weglin & Vinnerås 2000, Vinnerås 2001)

Koncentrationen af det opsamlede N-total var: 230 mg/l, 240 mg/l, 370 mg/l med et snit på 280 mg/l

P lå på 32,8 mg/l, 25,1 mg/l, 68,6 med et snit på 42,2 mg/l.

K måltes til 110 mg/l, 111 mg/l 176 mg/l med 133 mg/l i snit.

Opsamlet materiale fra væskeafløbet

Der blev i alt opsamlet 30.970 kg fordelt på 10.330 kg, 9.660 kg og 10.980 kg i de enkelte perioder.

Tørstof

Tabel 4.11
Opsamlet tørstof fra væskeafløbet

(Weglin & Vinnerås 2000, Vinnerås 2001)

Tørstofkoncentrationen lå på 0,57 g/l, 0,47 g/l , 0,43 g/l og 0,49 g/l I snit.

TS-procenten bliver: 0,057 %, 0,047 %, 0,043 % og 0,049 %.

Der opsamledes i alt 15.175 g tørstof.

Organisk materiale

Tabel 4.12
Opsamlet organisk materiale fra partikelafløbet

(Weglin & Vinnerås 2000, Vinnerås)

Koncentrationen af organisk materiale var 0,290 g/l, 0,170 g/l, 0,155 g/l og 0,205 g/l I snit.

VS-procenten bliver: 0,0290 %, 0,0170 %, 0,0155 % og 0,0205 %.

VS i procent af TS bliver henholdsvis 50,1 %, 35,8 %, 35,6 %, og 40,5 %.

Der opsamledes i alt 6.349 g organisk materiale.

Næringsstoffer

Tabel 4.13
Koncentrationer af næringsstoffer i opsamlet materiale fra væskeafløbet

(Weglin & Vinnerås 2000, Vinnerås 2001)

Koncentrationen af det opsamlede N-total var: 73,9 mg/l, 70,6 mg/l, 80,1 mg/l med 74,8 mg/l i snit.

P lå på: 9,43 mg/l, 9,67 mg/l, 8,13 mg/l og 9,08 mg/l i snit.

K lå på: 41,3 mg/l, 38,3 mg/l, 40,9 mg/l og 40,2 mg/l i snit.

Effektivitet af separationen målt som opsamling fra partikelafløbet i forhold til det totalt opsamlede

Der er i undersøgelsen ved vurderingen af separation af næringsstoffer fra fækalier forsøgt taget højde for urin, sæbe m.m., der er tilført fækaliesystemet.

Kvælstof, fosfor og kalium fra de ca. 30 % af urinen, der vurderes at være blevet tilført fækaliedelen, er trukket fra tallene. Der er også forsøgt taget højde for anvendelse af sæbe med K. Der har været betydelig usikkerhed med hensyn til tilførte papirmængder.

Tørstof

35,7 % af TS blev separeret fra til partikelafløbet.

Organisk materiale

Det vurderes at ca. 51 % at det organiske materiale kunne opsamles via partikelafløbet.

Næringsstoffer

Imellem 55 % og 71 % af N-total fra fækalierne blev separeret fra til partikelafløbene i separatorerne. Ca. 55 % af P og ca. 43 % af K er blevet separeret fra.

Mulighed for anvendelse af det separerede og via partikelafløbet opsamlede materiale i et biogas- eller vådkomposteringsanlæg med efterfølgende anvendelse til gødning.

Selv om separationen af næringsstoffer efter de lange rørtransporter med store vertikale fald i den fire etagers ejendom er tilfredsstillende, gør koncentrationen af såvel næringsstoffer som organisk materiale materialet helt uinteressant. Det er muligt, at separationen ville kunne forbedres ved andre rørføringer. En VS-procent på 0,155 % er absolut uinteressant. Den skal være betydeligt højere.

Der er en række forhold, der gør sig gældende. De anvendte toiletter skyller med 6 l eller 9 l i stedet for med 3 l som ellers er testet. Skylleadfærden gør at det opsamlede materiale, uanset tekniske ændringer af toiletter eller rørføringer, bliver uinteressant ud fra erfaringerne fra testen på SP i Borås. Der er tale om en skylleadfærd, hvor der pr. person/d skylles 4 – 5 gange med i alt 29,2 l/p/d bl.a. som følge af, at der løbende skylles papir ud, der er anvendt ved urinering. Systemet er absolut ikke egnet til en sådanne skylleadfærd. Der er som ved de fleste kildesorterende systemløsninger med efterfølgende anvendelse af restprodukterne tale om betydelige krav til adfærden hos brugere, der skal være engagerede.

Ca. 13 % af skyllevandet havner i partikelafløbet. Det ville være interessant men sikkert også vanskeligt at måle, hvor meget vand der gik i partikelafløbet ved henholdsvis skyl uden papir og ved skyl med forskellige mængder papir.

For at en opsamling skal blive interessant, bør der kun være tale om et fækalt skyl til udsondrede fækalier samt et eventuelt nødvendigt rengøringsskyl ved fækalier, menstruation eller lignende. Papir fra urinering bør lægges i en sanitetsspand eller afvente et kommende skyl af fækalier. En eventuel reduktion af skyllemængden i toiletterne fra henholdsvis 9 l og 6 l til f.eks. 4 l ville også være af stor betydning.

Hvis der går f.eks. 13 % skyllevand til partikelafløbet ved et fækalt skyl af fækalier og papir og 5 % ved et eventuelt rengøringsskyl uden papir, kunne koncentrationerne hæves væsentligt. Hvis man skyller den samlet anvendte papirmængde til fækalier og urin ud med et enkelt fækalt skyl, kunne det imidlertid tænkes, at der gik mere end 13 % af skyllevandet i partikelafløbet.

Ved det absolut optimale med eksisterende toiletter, et enkelt fækalt skyl på 6 l, kunne TS-procenten stige til ca. 0,90 % og VS-procenten til ca. 0,63 %. Hvis man gerne ville have et materiale ind i et biogasanlæg med min. 1 % VS er koncentrationen stadig for lav.

Dette niveau kunne uden videre nås ved sommerhusinstallationen med et 3 l kildesamlende toilet. Det kunne sikkert også der nås med et kildesorterende, dobbeltskyllende toilet med 3 – 6 l skyl men kan ikke nås i en etageejendom selv med kun et enkelt 6 l skyl.

Det ser ud til at systemet i etageejendomme med den nuværende teknik kræver såvel en nærmest optimal skylleadfærd som toiletter med max. 4 l vandskyl.

4.7.4 Laboratorieforsøg med en Aquatron separator og indsamlede fækalier

Björn Vinnerås, SLU, Uppsala, har netop afrapporteret et laboratorieforsøg med Aquatron (Vinnerås 2001).

Portioner a 90 g (vådvægt) indsamlede fækalier inkl. noget papir blev sammen med fire liter vand hældt igennem en installation bestående af en meter Ø 110 mm vertikalt afløbsrør med 90 grader bøjning til et en meter Ø 110 mm afløbsrør med en grad hældning og endelig et en meter Ø 110 mm afløbsrør med 5 graders hældning forbundet til en Aquatron. Portionerne havde været frosset ned inden anvendelsen. Synligt papir var taget fra inden testen (Personlig meddelelse Vinnerås 2001).

Ca. 80 % af såvel TS som af VS blev opsamlet fra partikelafløbet sammen med ca. 70 % af henholdsvis N, P og K. TS-procenten nåede helt op på 10 og kun 2,6 % af skyllevandet havnede i partikelafløbet. Ved skyl med seks liter faldt TS-procenten til 7,7.

Testen viser det store potentiale for effektiv separation og opsamling ved brug af kildesorterende toiletter med begrænset vandskyl. Der er dog ikke gennemført skyl med almindelige papirmængder. På baggrund af undersøgelsen på SPI, Borås, der viste at ca. 12 % vand fulgte syv gram papir partikkelvejen kan der ved fire liter skyl være tale om en reduktion af TS-procenten til 6,5 – 7,0, hvilket stadig er en yderst interessant koncentration til behandling i et biogasanlæg.

4.8 Sammenfatning

En Aquatron separator er en teknisk systemkomponent til opsamling af partikulært fækalt materiale og papir. Der kan efter kildesorterende, dobbeltskyllende toiletter foretages en separation af et kildesamlet materiale bestående af fækalier, papir, skyllevand, fejlsorteret urin, rengøringsmidler m.m. med henblik på at opsamle et for den videre håndtering materiale bl.a. med hensyn til TS/VS-procent og næringsstofkoncentration egnet restprodukt.

Det bør i enkeltinstallationer hos engagerede brugere være muligt at opsamle et materiale, der kunne behandles på biogasanlæg eller vådkomposteringsanlæg med efterfølgende anvendelse som gødning selv ved kildesorterende dobbeltskyllende toiletter med 6 l. skyl.

Der er identifieret en række faktorer, der er af stor betydning for, hvor det fækale materiale i form af TS/VS og næringsstoffer havner efter separationsprocessen. Hvis der ikke er tale om diaré men om fækalt materiale med stort indhold af materiale med en partikelstørrelse på min. 6 – 7 mm ved ankomsten til separatoren, bør der være gode muligheder for at opsamle en betydelig del af såvel TS/VS som næringsstofferne i det partikulære fækale materiale samt papiret.

Der er ikke foretaget analyser på opsamling fra et kildesorterende, dobbeltskyllende toilet med 6 l skyl i en enkelt installation, men det bør være muligt at opnå en VS-procent på 1 %.

Min 55 % af såvel N som P bør kunne opsamles, mens K bør kunne opsamles til min. 43 %.

Koncentrationerne bør kunne hæves betydeligt, hvis skyllemængden kunne reduceres til 3l eller 4 l/skyl.

Hvis der løbende skylles papir anvendt ved urinering ud med fækalt skyl, bør det opsamlede materiale få en uinteressant koncentration uanset rørinstallationer eller eventuel reduktion af skyl til 3 l eller 4 l. "WM-DS" er typisk indstillet til skyl med 3 – 4 l i Sverige. Skyl af papir er tilsyneladende den bestemmende faktor for tilførsel af skyllevand til opsamling af "fast materiale", hvorfor skyllefrekvens for papirskyl bør begrænses til et antal svarende til antallet af tarmtømninger. Det kan forventes at min. 9 – 10 % af skyllevandet ved papirskyl vil følge papiret til partikelafløbet.

Der bør foretages undersøgelser med skyl af forskellige papirmængder med henblik på at relatere til såvel anvendelse af forskellige papirmængder ved tarmtømninger som til udskyl af i toiletskålen nedkastet papir fra urinering afventende et kommende skyl med fækalier.

Eventuelle nødvendige rengøringsskyl i forbindelse med resterende fækalt materiale i toiletskålen, fejlsorteret urin, menstruationsblod m.m. bør kun give en begrænset yderligere tilførsel på måske 1 – 3 % af skyllevandet.

Målingerne på opsamlingen fra 22 kildesorterende, dobbeltskyllende toiletter koblet til to Aquatron separatorer i en fire etagers egendom viser, hvor galt det kan gå med koncentrationerne af TS/VS selv ved en tilfredsstillende opsamling af næringsstoffer på ca.

55 % af såvel N som P og 43 % af K, hvis der løbende skylles papir ud med 6 – 9 l vandskyl til rørinstallationer med store vertikale fald fra op til fjerde etage og ned i kælderen. En VS-procent på 0,155 % bør være totalt uinteressant i en biogas- og vådkomposteringssammenhæng og næringsstofkoncentrationerne vil ligeledes gøre anvendelsen som gødningsmiddel uinteressant.

Det ville være interessant at eksperimentere med grov kværning af den enkelte husstands madrester med henblik på efterfølgende separation i en Aquatron. Hvilke koncentrationer ville kunne opnås? Ville sæbe m.m. ødelægge separationen eller var der her en interessant mulighed for opsamling af organiske husholdningsrester sammen med det fækale materiale?

4.9 Perspektiver

Opsamling af næringsstoffer, tørstof og organisk materiale kan ikke foretages til 100 % med hverken kildesamlende eller kildesorterende toiletter i kombination med Aquatron separatorer. Koncentrationen kan dog hæves væsentligt ved anvendelse af kildesorterende toiletter. Her vil måske over 80 % af indholdsstofferne i husstandens urin i kombination med særskilt opsamling af 70 % af indholdsstofferne i fækalierne være en realistisk mulighed. Opsamlingen af fækalt materiale ville eventuelt i fremtiden kunne suppleres med groft kværnede organiske madrester med efterfølgende fraseparering med den fækale fraktion. Det ville i installationer uden store vertikale fald kunne give en god samlet opsamling. Opsamlingsprocenten af indholdsstoffer fra urin, fækalier og papir vil blive lavere end ved såvel kildesamlende som kildesorterende vakuumteknologi men teknikken er enklere, i dag mere funktionsstabil og kan ikke mindst ved kombination med kildesorterende dobbeltskyllende toiletter med begrænset skyl (3 – 4 l) give en væsentlig højere stofkoncentration.

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