Vakuumtoiletter og behandling af det indsamlede materiale i biogasanlæg eller vådkomposteringsanlæg

13 Indholdsstoffer i materiale opsamlet med andre teknikker

13.1 Indholdsstoffer i hustanke
13.2 Indholdsstoffer efter separation i en "Aquatron"
13.3 "Ekoporten"
13.4 Opsamlings-/komposttoiletter
13.5 Sammenfatning

Der vil i det følgende blive præsenteret koncentrationer i materiale, der allerede i et vist omfang behandles i biogasanlæg, samt koncentrationer i materiale fra teknikker, der i fremtiden vil kunne levere materiale til biogas- eller vådkomposteringsanlæg.

13.1 Indholdsstoffer i hustanke

Slammet fra bundfældningstanke på enkeltejendomme behandles ofte på renseanlæg men behandles også i nogle tilfælde i biogasanlæg på renseanlæg eller på biogasfællesanlæg. Slammet indeholder typisk ca. 10% af N, 10% af P og 5% af K i husspildevandet. Opsamling ved hjælp af vakuumtoiletter i kombination med en samletank er et alternativ til opsamling ved hjælp af almindelige toiletter og en hustank. Ved vakuumtoiletter og samletank er der en teoretisk mulighed for opsamling af 80% af N, 55% af P og 44% af K i husspildevandet (se kapitel 3). Norin (1995 B) angiver, at slam fra hustanke normalt har et tørstofindhold på ca. 1%. Måleresultater vedrørende indhold i slam fra hustanke på ejendomme i ikke-kloakerede ejendomme i Svalöv Kommune i Sverige viste imidlertid et højere tørstofindhold. Måleresultaterne femgår af tabel 13.1.

Tabel 13.1
Tørstofprocent, organisk materiale og indhold af næringsstoffer i slam fra hustanke.

Stof

Enhed

Middelværdi

Medianværdi

Standard-
afvigelse

Vægtet værdi

Tørstof

% af MS

2,3

2,1

1,45

2,2

Organisk materiale

% af MS

1,6

1,5

0,14

1,5

Kvælstof

% af MS

0,08

0,07

0,02

0,07

NH4-N

% af MS

0,03

0,01

0,02

0,02

Fosfor

% af MS

0,03

0,03

0,07

0,03

Kalium

% af MS

0,014

0,009

0,009

0,008

Kilde: Almedal 1998.

Ifølge de teoretiske udregninger i kapitel 12 er det muligt at opsamle større koncentrationer af tørstof og organisk materiale ved hjælp af kildesorterende vakuumtoiletter i kombination med samletanke end de koncentrationer, der er målt i slam fra bundfældningstanke. Ved brug af kildesamlende toiletter skal der imidlertid få skyl på 0,6 l til, før koncentrationerne bliver lavere end i bundfældningstankene. Hvis et tørstofindhold på ca. 1% i slam fra hustanke imidlertid skulle vise sig at være mere repræsentativt, vil også de kildesamlende vakuumtoiletter med større vandskyl kunne give en koncentration, der er tilsvarende eller højere end i hustankslammet.

De kildesorterende vakuumtoiletter giver desuden mulighed for væsentligt højere koncentration af kvælstof og kalium end i slam fra bundfældningstanke samt en koncentration af fosfor på samme niveau eller lidt højere. De kildesamlende vakuumtoiletter giver mulighed for en noget højere koncentration af kvælstof, en højere koncentration af kalium, men kun en lavere koncentration af fosfor. Forholdene ændrer sig også her til fordel for vakuumtoiletterne, hvis det viser sig, at et repræsentativt indhold af TS, og hermed også af næringsstoffer, er lavere.

13.2 Indholdsstoffer efter separation i en "Aquatron"

En kombination af et kildesamlende toilet med 3 l skyl eller et kildesorterende dobbeltskyllende toilet samt en "Aquatron"-separator er også en potentiel mulighed. Herved kan der også opsamles humane restprodukter ("sort" spildevand) i samletanke med henblik på behandling i et vådkomposterings- eller biogasanlæg. Tal for faktisk opsamlede koncentrationer eller beregninger af teoretiske koncentrationer kan sammenlignes med tilsvarende tal for materialer opsamlet med vakuumtoiletter.

"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 vis partikelstørrelse fra vand. Der er 2 afløb fra Aquatron 3000, et partikelafløb og et væskeafløb. Det er meningen, at det faste materiale skal falde ned i midten og via et udløb havne i en beholder, som separatoren er monteret på. Vandet skal følge karrets inderside og via et andet udløb føres til lokal eller central behandling. Separatoren er nærmere beskrevet i Backlund 2002.

Der er solgt over 3.000 separatorer siden 1986. De allerfleste i Sverige. Der er ikke kendskab til installationer i Danmark. Aquatron anvendes i Sverige mellem et eller flere vandskyllende toiletter og en kompostenhed, men den kan også anvendes i forbindelse med en samletank.

Alt efter installation og drift kan samletanken optimalt tilføres 70–80% af næringsstofferne i fækalierne. Det tilførte tørstofindhold kan teoretisk blive op til 5-10% ved optimal installation af et kildesorterende toilet med 3 liters fækalt skyl og optimal papirhåndtering. Procenterne afhænger dog også af udgangskoncentrationen i de koncentrerede fækalier. Der er set et eksempel på en TS-procent på kun 0,2 i en fireetagers ejendom med mange tilsluttede toiletter. Her er et fækalt skyl på 6–9 l og ugunstig papirhåndtering (se tabel 13.4)(Vinnerås 2001, Backlund 2002).

Opsamling i en sommerhusinstallation med "Aquatron" og et kildesamlende toilet (3 l skyl)

Det følgende er baseret på en undersøgelse gengivet og vurderet detaljeret i Backlund 2002. Den undersøgte installation bestod af et kildesamlende toilet med 3 l skyl i kombination med en separator etableret i et sommerhus. Det horisontale fald på 110 mm-røret var 1% bortset fra den sidste meter, hvor faldet var5 %.

Der blev i forsøgsperioden skyllet i alt 158 gange. Af de 158 skyl bestod de 27 skyl af urin + fækalier + papir, mens de resterende 131 udelukkende var skyl af urin uden papir. Der er ikke tal for henholdsvis tilført urin, fækalier og papir. Tabel 13.2 viser andelen af indholdsstoffer, der blev opsamlet fra partikelafløbet.

Tabel 13.2
Andel af indholdsstoffer i opsamlingen fra partikelafløbet i forhold til de samlede mængder fra partikel- og væskeafløb.

Stof

Enhed

Andel fra partikelafløbet

Tørstof

%

43,2

Organisk materiale

%

57,7

Kvælstof

%

11,8

NH4-N

%

6

Fosfor

%

29

Kalium

%

17,5

Kilde: Waldmaa 1986, Backlund 2002.

Vakuumtoiletter kan i princippet opsamle 100%af indholdsstofferne uden hensyn til tab i installationerne. Til sammenligning kan der i en installation med "Aquatron" opsamles fra 57, 7% af VS til 6% af NH4-N fra partikelafløbet. Tabel 13.3 viser koncentrationerne i det opsamlede materiale.

Tabel 13.3
Koncentrationer af indholdsstoffer i opsamlet materiale fra partikelafløbet.

Parameter

Enhed

Koncentration

Tørstof

% af MS

2,6

Organisk materiale

% af MS

2,2

Kvælstof

% af MS

0,123

NH4-N

% af MS

0,042

Fosfor

% af MS

0,034

Kalium

% af MS

0,036

Kilde: Waldmaa 1986, Backlund 2002.

Koncentrationen af organisk materiale er højere end samtlige værdier for kildesamlende vakuumtoiletter (se tabel 12.3 og 12.4), men under eller af samme størrelse som værdierne fra de kildesorterende vakuumtoiletter (se tabel 12.2). Koncentrationen af NH4-N vil ikke give problemer i termofile biogasprocesser.

13.3 "Ekoporten"

"Ekoporten" ligger i det sydlige Norrköping i Sverige. Det er en fireetagers boligblok med tre opgange og i alt 18 lejligheder med ca. 40–45 beboere. Boligblokken ligger 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 trekammerbrønd til et sandfilter. Der har siden etableringen i 1996–1997 været store problemer med en meget lav tørstofprocent i den "faste del" (Weglin & Vinnerås 2000, Vinnerås 2001, Backlund 2002).

Beboerne er blevet opfordret af kommunen 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. Tallet er beregnet ud fra vurderet skyllevandsmængde og antal skyl. Den gennemsnitligt opsamlede totalmængde fra de to strømme fra separatoren er 30,1 kg/p/d ± 2,3 kg (Weglin & Vinnerås 2000, Vinnerås 2001, Backlund 2002).

Måleresultater fra prøvetagninger i form af koncentrationer af TS, VS og næringsstoffer i opsamling fra partikelafløbet fremgår af tabel 13.4.

Tabel 13.4
Koncentrationer i masse opsamlet fra partikelafløbet.

Parameter

Enhed

B1

B2

B3

B1-B3

TS

% af MS

0,18

0,15

0,33

0,22

VS

% af MS

0,12

0,10

0,24

0,16

N

% af MS

0,023

0,024

0,037

0,028

NH4-N

% af MS

 

 

 

 

P

% af MS

0,003

0,003

0,007

0,004

K

% af MS

0,010

0,011

0,018

0,013

Kilde: Weglin & Vinnerås 2000, Vinnerås 2001.

Koncentrationerne er for lave, så selv en sambehandling med andet materiale vil være uden interesse. Koncentrationen af organisk materiale er lavere end selv de teoretiske værdier for opsamling fra konventionelle vandbesparende toiletter (se tabel 12.4). Næringsstofkoncentrationerne gør ligeledes materialet til et meget "tyndt" gødningsmiddel. Samtlige koncentrationer ville have været væsentlig højere, hvis der alternativt var blevet installeret vakuumtoiletter i ejendommen.

13.4 Opsamlings-/komposttoiletter

Opsamlet fækalt materiale i små, enkle toiletter, der ikke ønskes eller kan komposteres lokalt, kunne med fordel medbehandles i biogasanlæg sammen med indholdet fra vakuumtoiletter. Materialet kan også danne grundlag for etablering af et lille vådkomposteringsanlæg.

Måleresultaterne fra Tyskland i tabel 13.5 gør det muligt at sammenligne stofkoncentrationer ved opsamling fra vakuumtoiletter med opsamling af fækalt materiale i tørklosetter/komposttoiletsystemer uden vandskyl. En række systemer er beskrevet i Holtze & Backlund 2002 og i Backlund et al 2002.

Tabel 13.5
Indhold af tørstof, organisk materiale og næringsstoffer i to komposttoiletter i Tyskland.

Parameter

Enhed

Kompost
WSS*

Kompost
EW**

Tørstof

% af MS

28,9

51,8

Organisk materiale

% af MS

17,6

15,9

Kvælstof

% af MS

1,07

0,93

Fosfor

% af MS

0,55

0,36

Kalium

% af MS

1,07

0,83

  
*WSS Kompostprøve udtaget fra en kildesamlende LOCUS/Mulltoa, integreret et-kammer toiletsystem placeret på gulv med opvarmning og ventilation. Materialet i komposten var flere måneder gammelt. Toilettet er installeret i en kolonihave i Berlin.
**EW Prøve fra et hjemmelavet kildesorterende toiletsystem med opsamlingsbeholder over gulv. Materialet er ca. et år gammelt. Tilslag af store mængder flis.
Kilde: Kalkoffen et al 1995, Holtze & Backlund 2002.


Begge disse komposttoiletsystemer bruger toiletstole uden vandskyl.

Det fækale kompostmateriale, som har et indhold af organisk materiale på henholdsvis 17,6 og 15,9% af TS, kan føres til et biogas- eller vådkomposteringsanlæg. Her kan det hæve de lave koncentrationer i materialet fra vakuumtoiletterne og yderligere tilføre gode koncentrationer af næringsstoffer.

13.5 Sammenfatning

Vakuumtoiletter kan alt efter type, skylleadfærd, standardtal m.m. levere et mere eller mindre koncentreret materiale end de målte koncentrationer i hustankene. Aquatron-separatorer kan i enkle installationer give et materiale med en god koncentration af organisk materiale. Ved mange toiletter og lange rørsystemer med store fald kan koncentrationerne gøre materialet helt uinteressant til behandling i biogas- eller vådkomposteringsanlæg. Fækalt opsamlet materiale fra små enkle toiletter uden vandskyl kan give et godt tilskud af organisk materiale ved sambehandling med materiale fra f.eks. vakuumtoiletter.