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

Vakuumtoiletter og behandling af det indsamlede materiale i biogasanlæg eller vådkomposteringsanlæg

1 Indledning

Kravene til rensningen af spildevandet i det åbne land er blevet skærpet med ændringerne af miljøbeskyttelsesloven og lov om betalingsregler for spildevandsanlæg i maj 1997. Amtsrådet i Storstrøms Amt har på denne baggrund ønsket, at amtet medvirker til at tilvejebringe en større viden om alternative teknologier.

I Storstrøms Amt er der ca. 200 landsbyer, hvor der er et behov for forbedret rensning af spildevandet. I ca. 100 landsbyer renses spildevandet ved den enkelte hustand, typisk ved mekanisk rensning i bundfældningstanke. Andre ca. 100 landsbyer er kloakerede, men spildevandet renses kun mekanisk, hvilket er utidssvarende. Derudover er der 26.600 ukloakerede ejendomme i det åbne land, hvoraf 21.000 ifølge Regionplanen ligger i såkaldte "forureningsfølsomme områder", hvor der skal ske en forbedret rensning af spildevandet (Regionplan 2001-2013 og Punktkilder 2001, Storstrøms Amt, 2002). En af løsningerne til en forbedret rensning af spildevandet i disse områder kunne være separat opsamling af koncentreret "sort" spildevand (humane restprodukter) med henblik på viderebehandling i et biogasanlæg eller ved vådkompostering.

Storstrøms Amt har iværksat projektet " Vakuumtoiletter og bearbejdning af det indsamlede materiale ved bioforgasning eller ved vådkompostering" med henblik på at få belyst mulighederne for at recirkulere humane restprodukter indeholdt i "sort" spildevand til landbruget. Projektet er støttet af Miljøstyrelsens "Aktionsplan til fremme af økologisk byfornyelse og spildevandsrensning".

Figur 1.1
Recirkulering af næringsstofferne i det "sorte" spildevand.

1.1 Baggrund

I Storstrøms Amt blev der i slutningen af tresserne og først i halvfjerdserne etableret vakuumsystemer i flere sommerhusområder. Områderne er karakteriseret ved, at spildevandet ikke kan transporteres ved gravitation, dels på grund af terrænforholdene, dels på grund af højt liggende grundvandsspejl. Vakuumsystemerne er også kendt fra fly, tog og skibe. Strategien er at opsamle urin og fækalier ved hjælp af et vandskyl på ca. 1 liter og transportere det ved vakuum fra et net af koblede husstande til rensning i et renseanlæg. Der har været mange driftsproblemer med disse systemer.

Der er også eksempler på vakuumtoiletter i offentligt regi i forbindelse med rastepladser og besøgsmål ude i det fri. I disse tilfælde opbevares det opsamlede spildevand i samletanke for siden at blive renset på et kommunalt renseanlæg. Erfaringerne fra disse eksisterende anlæg gør det relevant at undersøge, om de toiletter og vakuumsystemer, som findes på markedet i dag, er mere driftsstabile.

I stedet for at behandle de indsamlede humane restprodukter (det "sorte" spildevand) i et konventionelt renseanlæg, kan energi- og næringsindholdet udnyttes ved at behandle dem i et biogasanlæg eller et vådkomposteringsanlæg. Materialet bidrager her til energiproduktion ( biogasanlægget) eller til varmeproduktion (vådkomposteringsanlægget). Næringsindholdet i restprodukterne herfra kan udnyttes ved udspredning på landbrugsjord. I Kettinge på Lolland ligger der f.eks. et biogasanlæg, som bl.a. behandler gylle, og som evt. kunne medbehandle humane restprodukter opsamlet på enkeltejendomme i det omkringliggende åbne land. I vore nabolande er der eksempler på brug af vakuumtoiletsystemer og på behandling af humane restprodukter i vådkomposterings-/biogasanlæg.

Det er Storstrøms Amts vurdering, at der er behov for at tilvejebringe en større viden om vakuumtoiletsystemerne, deres driftsstabilitet og om brugernes accept af dem. Der er desuden behov for at undersøge materialets egnethed til behandling i biogas- og vådkomposteringsanlæg. De udenlandske erfaringer er relevante at inddrage i denne sammenhæng.

1.2 Formål

Formålet med projektet er bl.a. at indsamle erfaringer med installering og brug af henholdsvis et kildesamlende og et kildesorterende vakuumtoilet på to enkeltejendomme i Nysted Kommune samt at undersøge muligheden for at medbehandle det opsamlede "sorte" spildevand på biogasanlægget i Kettinge.

Et andet formål er at undersøge og vurdere det opsamlede materiales egnethed til behandling i et vådkomposterings- eller biogasanlæg.

Projektet har desuden til formål at indsamle erfaringer med driften af større vakuumtoiletsystemer. I den forbindelse ønskes det opsamlede materiales egnethed til behandling i biogas- og vådkomposteringsanlæg belyst.

Til sammenligning skal der indsamles erfaringer fra vore nabolande med etablering og/eller drift af vakuumtoiletsystemer og biogas-og vådkomposteringsanlæg, som behandler "sort" spildevand.

Alt i alt skal projektet bidrage til at afklare muligheder for og perspektiver i at recirkulere næringsstoffer og organisk materiale i humane restprodukter til landbrugsproduktionen.

1.3 Definitioner

Husspildevand er spildevand fra husholdninger, herunder afløb fra vandklosetter (jf. § 4, stk. 2, i bekendtgørelse nr. 501 af 21. juni 1999 om spildevandstilladelser m.v. efter miljøbeskyttelseslovens kapitel 3 og 4).

Ved humane restprodukter forstås fækalier og urin (jf. bekendtgørelsens § 4, stk. 4).

Det er almindelig praksis at skelne mellem "sort" og "gråt" spildevand

"Sort" spildevand er spildevand fra toiletter, dvs. urin, fækalier samt skyllevand.

"Gråt" spildevand er husspildevand uden det "sorte" spildevand, dvs. spildevand fra køkken, bad, vaskemaskine med videre.

Vakuumtoiletsystemer er toiletsystemer, hvor transporten af det opsamlede materiale sker ved hjælp af vakuum, og hvor vakuumet er ført helt frem til toilettet. Der kan enten være tale om et permanent vakuum i systemet, eller at vakuum kun etableres i forbindelse med benyttelse af toilettet (jf. figur 1.2 og 4.3).

Vakuflowanlæg er toiletsystemer, hvor spildevandet ved gravitation ledes fra toiletterne til en indtagsenhed, en brønd, hvori der er placeret en valkuumventil. Herfra transporteres materialet videre ved hjælp af vakuum.

Bioafgasning/udrådning er en anaerob mikrobiel omsætning/udrådning af organisk materiale. Organisk materiale reduceres med 30-80% under bioafgasning under dannelse af biogas (methan).

Vådkompostering er en termofil biologisk behandlingsproces, som foregår under tilførsel af ilt. Her udnyttes energindholdet i et biologisk restprodukt til at danne en høj temperatur i en reaktor, og herved fremmes omsætningen af det organiske stof til bl.a. CO₂ og vand.

Figur 1.2
vakuumtoiletsystem med permanent vakuum, som er ført helt frem til toilettet.

1. Toiletter med vakuumventil i de enkelte huse.
2. Vakuumstation med vakuumpumper og spildevandspumper.
3. Opsamlingstank. Spildevandet kan alternativt pumpes videre til et andet renseanlæg.

1.4 Vakuumteknologi i historisk perspektiv

Allerede i 1860’rne blev der bygget pneumatisk (trykluft) drevne spildevandssystemer under ledelse af den hollandske ingeniør Liernur (1828–1893). Det første system blev etableret i den hollandske by Harlem i 1866, samme år som systemet blev patentanmeldt i England og Holland. Et af de tekniske problemer, der gav systemet problemer i konkurrencen med andre systemer, var utætheder (Grünert 1999).

I 1956 anmeldte den svenske ingeniør Joel Liljendahl et patent til opsamling og transport af spildevand fra toiletter ved hjælp af vakuum. Der figurerer her for første gang et vakuumtoilet, der kun skyllede med 1,5 l pr. skyl. Til transporten igennem vakuumventilen og ud i rørsystemet skulle der bruges ca. 50 l luft. I 1968 erhvervede Elektrolux AB rettighederne og videreudviklede teknikken. De kildesamlende vakuumtoiletter, der blev installeret i Storstrøms Amt i 1970’erne (se kapitel 8.2.2), samt de toiletter, der i samme periode blev installeret i Bälinge i Sverige (se kapitel 9.1) er af mærket Elek-trolux. I 1985 solgte Elektrolux vakuumafdelingen til Ifö Sanitär AB, som markedsførte teknikken via firmaet EVAC (Grünert 1999). De kildesamlende vakuum-toiletter, der er installeret på Tegelviken skole i Sverige i 1998 og ved modernisering af et socialt boligbyggeri i 1997-98 i Hannover i Tyskland er af mærket EVAC. De er omtalt i kapitel 9.2 og 9.3. Det samme er de toiletter i systemerne i Storstrøms Amt, der bliver sat op ved udskiftning af gamle Elektrolux-toiletter. Der er i dag mange firmaer ud over EVAC, der tilbyder vakuumteknologi og kildesamlende vakuumtoiletter, bl.a. det norske firma Jets og det amerikanske SeaLand.

I 1995–1996 begyndte firmaet WM-Ekologen AB i Stockholm (nu Wost Man Ecology AB) at lave nogle enkelte kildesorterende toiletter med vakuum til fækaliestrømmen. De tog udgangspunkt i et kildesorterende porcelænskloset ES uden vandskyl til fækalier og med 1–2 dl skyl til urin. De byggede det om til et toilet med vakuum til fækalier og bibeholdt det lille skyl med gravitation til urinstrømmen. Toilettet blev kaldt Ecovac. Toilettet arbejder med en vakuummotor, der kun laver et vakuum, når toilettet benyttes. Motoren arbejder typisk nogle få sekunder ad gangen. Ecovac-toilettet er primært produceret i en udgave uden vakuumventil, Ecovac 1, men også i nogle udgaver med vakuumventil, Ecovac 2 (Backlund 2002). Det kildesorterende vakuumtoilet Clevervac og det kildesamlende Clearvac, der er afprøvet i Storstrøms Amt, er begge senere produceret af Wost Man Ecology AB efter samme teknik som i Ecovac 1 uden afløbsventil.

1.5 Afgrænsning

I undersøgelserne er hovedvægten lagt på at undersøge systemernes installationsvenlighed, funktionsdygtighed samt driftsstabilitet med vægten på de nye installationer på 2 ejendomme i Nysted Kommune.

Undersøgelsen og vurderingen af det opsamlede materiales egnethed til behandling i et vådkomposterings- eller biogasanlæg foretages dels ud fra teoretiske beregninger af indholdet af tørstof, organisk materiale og kvælstof, dels ud fra målinger på materiale, som opsamles i vakuumsystemer i 2 sommerhusområder i Rudbjerg Kommune. Toiletterne her er kildesamlende.

Indholdet af tungmetaller, miljøfremmede stoffer og mikroorganismer i de humane restprodukter er ikke undersøgt i dette projekt. Det er tidligere behandlet i rapporterne "Opsamling, opbevaring og udnyttelse af urin fra Museumsgården på Møn" (Holtze & Backlund 2002 A) og "Kompostering og efterkompostering af humane restprodukter indeholdt i afvandet "sort" spildevand" (Holtze & Backlund 2002 B).

På grund af driftsproblemer har det ikke været muligt at udtage repræsentative prøver af det opsamlede spildevand på de 2 enkeltejendomme med nye installationer. Det kildesorterende vakuumtoilet på den ene ejendom er blevet udskiftet med et toilet uden vakuum i projektperioden. På den anden ejendom har der været problemer med utilsigtet tilledning af overfladevand til den tank, som tilledes materiale fra det kildesamlende toilet.

Omkostninger ved etablering og drift af vakuumtoiletter, herunder bortskaffelse af det opsamlede materiale, belyses ud fra erfaringerne fra Nysted. Der foretages ikke teoretiske beregninger af rentabiliteten ved at etablere sådanne toiletsystemer på et større antal ejendomme i kombination med behandling af materialet i et biogas– eller vådkomposteringsanlæg, da økonomien vil afhænge af de konkrete lokale forhold.

1.6 Projektforløb

I slutningen af 1998 blev der bevilget midler til projektet fra Miljøstyrelsens "Aktionsplan for økologisk byfornyelse og spildevandsrensning". På det tidspunkt var der ikke fundet samarbejdspartnere blandt kommunerne eller husejerne i amtet. Der var heller ikke fundet egnede steder til at etablere spildevandssystemer omfattende vakuumtoiletter. I løbet af 1999 undersøgtes flere forskellige muligheder for etablering af vakuum-toiletsystemer, både i privat og offentligt regi. I foråret 2000 blev der indgået aftaler med ejere af 2 ejendomme (1-familieshuse) i Nysted Kommune. For at mindske investeringsomkostningerne valgtes ejendomme med eksisterende samletank for det "sorte" spildevand. Der blev installeret henholdsvis et kildesamlende og et kildesorterende toilet på de 2 ejendomme.

Installationsarbejdet blev udført på de to ejendomme i henholdsvis juni og september 2000. Der blev fejlagtigt leveret toiletter, hvor vandskyllet aktiveres ved hjælp af en fodpedal og en vakuumventil. Ventiler er ikke nødvendige i installationer med kun et toilet. Toiletterne benyttedes alligevel, men måtte udskiftes på grund af driftsproblemer. I oktober 2000 installeredes toiletter uden vakuumventiler. Da der stadig var driftsproblemer med vakuumsystemet på ejendommen med det kildesorterende vakuumtoilet, blev det i april 2001 udskiftet til et kildesorterende DS-toilet, hvor urin og fækalier transporteres til lagertankene ved gravitation.

Biogasanlægget i Kettinge blev i august 2000 spurgt, om de opsamlede humane restprodukter kan medbehandles på anlægget. Det kan ikke lade sig gøre på grund af de kontraktlige forpligtelser, som landmændene har over for Danisco med hensyn til udspredning af biogasanlæggets restprodukter. Derfor må materialet indtil videre bortskaffes til det kommunale renseanlæg.

Der blev indsamlet erfaringer med installationerne gennem 2001. Erfaringer med vakuumtoiletsystemer i Sverige og Tyskland og medbehandling af humane restprodukter i et vådkomposteringsanlæg i Sverige blev løbende fulgt i projektperioden.

1.7 Spildevandsrelevante forhold på lokaliteterne

Begge ejendomme ligger uden for Nysted Kommunes kloakerede og planlagt kloakerede områder. På begge ejendomme var der i forvejen samletanke til det "sorte" spildevand. Det "grå" spildevand (husspildevand uden det "sorte" spildevand) nedsives/afledes til recipient. Der er i begge tilfælde tale om enfamilieshuse med en husstand på 2 personer.

Ejendom med kildesamlende vakuumtoilet

På ejendommen i Strandby valgtes et kildesamlende vakuumtoilet, da de eksisterende afløbsforhold gjorde det vanskeligt at etablere et dobbeltstrenget afløbssystem.

Husstanden består af 2 personer med relativ høj hjemmefrekvens, idet den ene er hjemmearbejdende. Familien er meget ressourcebevidst og havde allerede inden projektets start et lavt vandforbrug på 40 m³/år. Derudover bruges ca. 3 liter "kildevand" pr. døgn i husstanden, det vil sige ca. 1 m³/år.

Ejendom med kildesorterende vakuumtoilet

På ejendommen i Bregninge gjorde de eksisterende afløbsforhold det muligt at vælge et kildesorterende vakuum-toilet. Den eksisterende samletank kunne ikke bruges til opsamling af fækalier, men kun til urin. Derfor blev der etableret en ny tank til opsamling af fækalierne.

Husstanden består af 2 personer med relativ høj hjemmefrekvens, idet kun den ene er udearbejdende. Der er hyppigt flere personer i huset, blandt andre ofte børnebørn i alle aldre. Denne familie er også meget ressourcebevidst og havde inden projektets start et årligt vandforbrug på 80 m³.