Sammenfatning og konklusioner, Miljøstyrelsen

Mere viden om anvendelse af kildesorterende toiletteknologi

Sammenfatning og konklusioner

Udgangspunktet for projektet var at kildesorterende toiletteknologi indeholder interessante systemkomponenter til opsamling af henholdsvis urin og fækalier. Systemkomponenterne skal dog kunne opsamle restprodukterne på en driftsstabil måde og i en koncentration, der gør dem interessante for f.eks. såvel en behandling i biogas- og vådkomposteringsanlæg som for anvendelse som gødningsmiddel i landbrugsproduktionen.

I indledningen reflekteres der over den historiske udvikling bort fra anvendelse af kildesorterede humane restprodukter, og udviklingen som værende mere udtryk for en refleks ud fra et bortskaffelsesparadigme, end som en reflekteret udvikling med tilbageførsel af næringsstoffer og organisk materiale til landbruget. Der er brug for kvalitative moderniseringer inden for spildevandshåndteringen. Nye teknikker såvel som nye begreber og betegnelser skal der til for at designe de ønskede humane gødningsprodukter. Der skal desuden være en parathed i samfundsmæssige funktionssystemer og institutioner til evt. at omdesigne strukturelle betingelser som regulative og økonomiske styringer for denne proces.

I kapitel to præsenteres fire udvalgte undersøgelsesområder. Det første er undersøgelse og overvejelser omkring etableringen af kildesorterende vakuumtoiletter i en bebyggelse med 32 kildesamlende vakuumtoiletter i en boligblok i Hannover. Det andet er gennemgang og bearbejdning af undersøgelser vedrørende frasortering af fækalier og papir ved henholdsvis kildesamlende vandskyllende toiletter som kildesorterende vandskyllende toiletter. Det tredje område sætter fokus på funktion og drift af vandfrie urinaler som en mulighed for opsamling af koncentreret urin. Det fjerde beskæftiger sig med risiko for stop i urinopssamlingssystemet i kildesorterende dobbeltskyllende toileletter og muligheder for at forebygge eller afhjælpe disse stop.

I kapitel tre præsenteres kildesorterende vakuumtoiletter. I forbindelse med afprøvningen af et Ecovac-2 toilet koblet på et centralt anlæg med 32 kildesamlende Evac vakuumtoiletter gennemgås også denne type toiletter og erfaringerne med driften. Undersøgelsen er bl.a. lavet i samarbejde med Stadtwerke Hannover. Undersøgelsen peger på, at der med den kildesorterende vakuumteknologi i boligblokke bør være et potentiale for en mere koncentreret opsamling af fækalier, end der kan opnås med kildesamlende vakuumteknologi.

Vandforbruget til vandskyl af de kildesamlende vakuumtoiletter i 32 lejligheder der lå på 8,2 l/(person× dag) (1998), 8,0 l/p/d (1999) og 9,2 l/p/d (2000), har givet en vandbesparelse på 80 % i forhold til tidligere toilettter med et dagligt vandskyl på ca. 40 l/p/d.

Koncentrationen af TS fra de kildesamlende vakuumtoiletter vurderes at ligge på ca. 1 %. Med kildesorterende vakuumtoiletter burde TS-procenten kunne havne på 1,75 - 3,5 %.

Såvel strømforbruget på 0,06 kWh/(person× dag) (2000) og 7,0 kWh/m3 (2000), som støjniveauet (lydniveauer på 35 –52 dBa i stuerne, 43 – 53 dBa i køkkenerne og 52 –60 dBa i entreer) ville kunne reduceres ved kildesorterende toiletteknologi.

Det kildesorterende vakuumtoilet har skabt stor interesse i Tyskland og er som en del af "Öko-Tecknik-Park" Hannover løbende blevet brugt til demonstrationer bl.a. i forbindelse med EXPO-2000 i Hannover. Der er udarbejdet en række informationsmaterialer, hvor også informationer om toilettet indgår. Der resterer dog en hel del udviklingsarbejde bl.a. med vakuumventilerne til fækalieafløbet. Disse bør langtidsafprøves under praksislignende forhold. En anden oplagt mulighed er at tage udgangspunkt i den nuværende anvendelse af kildesorterende vakuumtoiletter og lave et lille vakuumsystem uden vakuumventil til hver enkelt lejlighed. Det vil have stor positiv betydning for driftssikkerhed og konsekvenser ved driftsstop. De enkelte systemer vil kunne tilføre restprodukter inkl. kværnede madrester fra de enkelte husstande i særskilte rørtransportsystemer med særskilte vakuummotorer og sluseventiler til en eller flere fælles opsamlingstanke.

Såvel kildesamlende som kildesorterende vakuumsystemer kan give en opsamling af humane restprodukter på 100 %. Kildesorteringen kan dog give en væsentlig højere tørstofprocent end den kildsamlende teknologi, og en mulighed for separat opsamling og differentieret anvendelse af de kvalitativt forskellige humane gødningsprodukter.

I kapitel fire præsenteres Aquatron separatorer. Fire undersøgelser af anvendelse af en separator til separation af fækalt materiale og papir fra skyllevand i forbindelse med kildesamlende eller kildesorterende toiletter præsenteres, gennemgås og diskuteres.

Effektiviteten af separationen afhænger af en række faktorer som vandets hastighed, når det når separatoren, partikelstørrelsen ved ankomsten, papirmængde i vandet, skyllemængde m.m. Partikelstørrelsen er ikke kun bestemt af f.eks. fækaliekonsistens ved udsondringen, men ligeledes af de transporterende rørsystemer og deres længde, lodrette fald, retningsændringer m.m. Højest koncentration af såvel tørstof, organisk materiale som næringsstoffer bør kunne opnås med kildesorterende toiletter i enkelthusstande med korte rørforbindelser med beskedent lodret fald.

En laboratorietest på SPI i Borås, Sverige, gav henholdsvis 1 % og 2,4 % vand til partikelafløbet ved rene tre liter vandskyl og henholdsvis en og seks meter rørlængde Ø 110 mm med fem procent fald. Skyl af syv gram papir gav 100 % papir samt ca. 12 % skyllevand til partikelafløbet. Ved skyl med stavformede partikler Ø 2 - 5 mm eller gule ærter Ø 6 –7 mm gik 7,4 % af Ø 2 – 5 mm partikler samt 2,6 % skyllevand og 98,3 % af Ø 6 –7 mm partikler samt 2,3 % skyllevand til partikelafløbet ved en meters rørlængde (99,8 % partikler og 2,5 % vand ved seks m rør).

Ved målinger på en installation i et sommerhus, med et kildesamlende toilet med tre liter skyl, blev der registreret en opsamling på 43,2 % af TS, 57,7 % af VS (organisk materiale), 11,8 % af N, 29 % af P og 17,5 % af K samt en TS-procent på 2,6 og en VS-procent på 2,24 i det opsamlede materiale fra partikelafløbet. Skøn over den potentielle koncentrationen i opsamlet materiale fra partikelafløbet ved fækalieskyl på 4,0 – 8,8 % TS og 2,7 – 5, 8 % VS viser, at der bør være et stort potentiale ved at anvende kildesorterende toiletter.

Ved målinger på opsamling fra 22 stk. kildesorterende toiletter og to parallelle separatorer i en social boligbebyggelse i fire etager samt kælder opsamledes 38 % af TS, 51 % af VS, 55 % af henholdsvis N og P samt 43 % af K via partikkelafløbet. TS-procenten og VS-procenten var dog kun på henholdsvis 0,22 % og 0,16 %. Selv om TS-, VS- og næringsstofkoncentrationerne på grund af en kombination af store vertikale fald, store rørlængder, store og hyppige vandskyl, systematisk udskylning af urinpapir m.m. var lave, var opsamlingsprocenterne for næringsstoffer alligevel væsentlig højere end i sommerhusinstallationen på grund af kildesorteringen. Det er ikke tilfredsstillende, at ca. 13 % af skyllevandet havner i partikelafløbet, samt at størstedelen af tørstoffet herunder papiret havner i væskeafløbet. Væskemængden til partikelafløbet kan mindskes ved at reducere vandskyllene fra seks eller ni liter til fire liter og ved at reducere skyllefrekvens samt afstå fra at skylle urinpapir ud til fordel for anvendelse af en sanitetsspand. Det synes dog yderligere nødvendigt at afstå fra store lodrette fald på op til fire etager, der slår såvel fækalt materiale som papir i stykker. Indtil disse problemer er løst, bør det frarådes at anvende separatorer i store etageegendomme.

Ved en laboratorieundersøgelse af separation af partikulært materiale ved skyl af indsamlet fækalt materiale, 90 gram vådvægt pr. portion, med 4 liter vand gennem Ø 110 mm rør med en meter fald og yderligere to meter horisontal transport, heraf den sidste med 5 % fald, var resultaterne helt anderledes end i etageegendommen. Ved laboratorieundersøgelsen var separationen yderst effektiv. Ca. 80 % af såvel TS som VS blev opsamlet fra partikelafløbet sammen med ca. 70 % af henholdsvis N, P og K. TS-procenten blev på 10 og kun 2,6 % af skyllevandet havnede i partikelafløbet. Ved skyl med seks liter vand faldt TS-procenten til 7,7. Der var kun små mængder papir i det udskyllede fækale materiale. Større papirmængder kunne, baseret på undersøgelserne på SPI, Borås, have resulteret i mere vand til partikelafløbet.i henhold til testen. Selv om 12 % af skyllevandet skulle følge papiret ved skyl af fækalierne sammen med 7 gram papir, skønnes TS-procenten ved skyl med fire liter vand at blive 6,5 – 7 %.

Et system bestående af kildesorterende dobbeltskyllende toiletter i kombination med Aquatron cyklonseparatorer, har et potentiale til opsamling af såvel 80 % af indholdsstofferne i urin som 70 % af indholdsstofferne i fækalier, og er som udgangspunkt meget interessant. Anvendelse i store boligkomplekser kræver dog ikke bare en disciplineret skylleadfærd, men også specielle rørføringer eller flere separate systemer uden store fald. I fremtiden vil det eventuelt også være muligt at opsamle groft kværnede madrester i koncentreret form ved hjælp af en separator.

Det konkluderes, at det er muligt at opsamle et produkt med et god koncentration af organisk materiale og næringsstoffer. Det gælder især i forbindelse med kildesorterende toiletter med et fækalt skyl på tre til seks liter i enkelthusstande uden skyl af urinpapir ved udelukkende urinering. Hvis der hyppigt skylles urinpapir ud, kan billedet hurtigt ændre sig. I boligblokke med rørføring til mange toiletter, toiletter med seks til ni liter skyl samt hyppige skyl af papir, kan det gå helt galt, hvis målsætningen er koncentreret opsamling i en lukket tank. Der bør laves fortsatte forsøg og undersøgelser angående løsning af ovenstående problemer inden installation af separatorer i boligblokke.

I kapitel fem præsenteres en række vandfrie urinaler, der arbejder ud fra forskellige principper. Principperne gennemgås og der er indsamlet erfaringer med driften fra en række brugere. Erfaringerne er gode. Vandfrie urinaler bør i fremtiden være en afgørende systemkomponent for omkostningseffektiv opsamling af koncentreret urin. Med de vandfrie urinaler sikres såvel en opsamlingsprocent på 100 % som en maksimal koncentration af indholdsstoffer. Det vil være interessant at undersøge, om almindelige planteolier som rapsolie kan bruges som spærrevæsker, og om frisk urin i en væskelås i kombination med duftstoffer giver lugtgener. Der er desuden behov for undersøgelser vedrørende rørført transport af koncentreret urin.

I kapitel seks er der fokus på stop i forbindelse med kildesorterende toiletters urinsystem. Resultater af analyser og indsamling af erfaringer præsenteres. Næsten alle undersøgte toiletter havde haft stop. Mulighed for forebyggelse og afhjælpning herunder brug af elektromagnetisk vandbehandling diskuteres. Det konkluderes, at alle undersøgte stop havde kunnet fjernes ved en mekanisk rensewire eller ved brug af kaustisk soda. En kombination af vandskyl af urin og koncentreret opsamling af urin ved hjælp af en afløbsventil kan også være en interessant videreudvikling dels for at reducere dannelsen af hårde krystaller dels for at sikre opsamling af koncentreret urin. Magnetisk vandbehandling kunne evt. anvendes i forbindelse med vanding med urinblanding i drypvandingssystemer med henblik på forebyggelse af stop i forbindelse med hårdt vand. Der er behov for at undersøge effekten heraf.

Kildesorterende toiletter, vakuumteknik, separatorer og vandfrie urinaler bør alle kunne spille en vigtig rolle i koncepter for et bæredygtigt samfund med opsamling og tilbageførsel af næringsstoffer og organisk materiale i urin og fækalier til landbruget. Vandfrie urinaler synes at være den tekniske systemkomponent, der er nemmest at etablere og drive med henblik på opsamling af store mængder koncentreret urin. Om der kan anbefales etablering af kildesorterende vakuumtoiletter eller kildesorterende dobbeltskyllende toiletter i kombination med en cyklonseparator afhænger i høj grad af det konkrete sted og af brugerne.