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

Vakuumtoiletter og behandling af det indsamlede materiale i biogasanlæg eller vådkomposteringsanlæg

Sammenfatning og konklusioner

To enkeltliggende ejendomme i Nysted Kommune på Lolland har i 2000 fået vakuumtoiletter af ny konstruktion. Toiletterne blev installeret som en del af et projekt, der skal belyse mulighederne for at recirkulere koncentreret "sort" spildevand (spildevand fra vandklosetter) til landbruget. I projektrapporten er erfaringerne med de nye toiletsystemer til enkeltejendomme og med ældre fælles vakuumanlæg i sommerhusområder på Lolland og Falster beskrevet.

De nye vakuumtoiletsystemer til enkeltejendomme, der er under stadig udvikling, har et meget lavt vand- og strømforbrug. Mange driftsproblemer ved de gamle fælles vakuumanlæg er overvundet. Undersøgelserne tyder på, at det ved hjælp af vakuumtoiletter er muligt at opsamle et produkt, der er egnet til medbehandling på et biogas- eller vådkomposteringsanlæg. I rapporten inddrages også erfaringer fra vores nabolande.

Storstrøms Amt har iværksat projektet i samarbejde med A & B Backlund Aps, og det er støttet af Miljøstyrelsens "Aktionsplan til fremme af økologisk byfornyelse og spildevandsrensning".

Baggrund og formål

I Storstrøms Amt blev der i slutningen af tresserne og først i halvfjerdserne etableret vakuumtoiletsystemer i flere sommerhusområder, hvor spildevandet ikke kan transporteres ved gravitation (ikke "kan løbe selv") på grund af terrænforholdene eller på grund af højt liggende grundvandsspejl. I stedet for at behandle dette spildevand i renseanlæg kan energi- og næringsindholdet udnyttes ved behandling i et biogas- eller et vådkomposteringsanlæg. Materialet bidrager til energiproduktion (biogasanlægget) eller til varmeproduktion (vådkomposteringsanlægget). Næringsstofindholdet i restprodukterne kan udnyttes ved udspredning på landbrugsjord.

I projektet er der indsamlet erfaringer fra installation og drift af to nye typer vakuumtoiletter til enkelt-ejendomme, herunder et kildesorterende med særskilt opsamling af urin og fækalier, og fra driften af store fælles vakuumtoiletsystemer i amtet. Med udgangspunkt i måleresultater og teoretiske beregninger er koncentrationer af organisk materiale/tørstof og næringsstoffer vurderet med henblik på at bestemme, hvor egnet materialet er til behandling i biogas- ellers vådkomposteringsanlæg. Det er samtidig undersøgt, om det er muligt at medbehandle det opsamlede "sorte" spildevand på det biogasanlæg, som ligger i kommunen. Til sammenligning er der indsamlet erfaringer fra vores nabolande med etablering og/eller drift af vakuumtoiletsystemer og vådkomposteringsanlæg.

Undersøgelsen

De to nye vakuumtoiletsystemer blev etableret i løbet af 2000. Toiletterne har direkte/midlertidigt vakuum i stedet for permanent, som ellers er alment anvendt. Det opsamlede materiale transporteres ved hjælp af vakuum til samletanke. I det kildesorterende system løber urin og 0,1–0,2 l skyllevand ved gravitation til en særskilt tank. Brugernes og håndværkernes erfaringer med installationerne, driften og brugen af toiletterne er indsamlet i 2000 og 2001.

Der er indhentet erfaringer med driften af store vakuumtoiletsystemer i fire kommuner og med driften af to mindre systemer, som bruges i offentligt regi, i Storstrøms Amt. Vi har talt med både det tekniske og det administrative personale i kommunerne og med de lokale VVS-firmaer, som har repareret systemerne og udskiftet toiletterne. Erfaringer med vakuumtoiletsystemer i Sverige og Tyskland og medbehandling af humane restprodukter i et vådkomposteringsanlæg i Sverige er fulgt løbende gennem projektperioden.

Undersøgelsen og vurderingen af, om det opsamlede produkt egner sig til behandling i et vådkomposterings- eller biogasanlæg er foretaget ud fra teoretiske beregninger af indholdet af tørstof, organisk materiale og kvælstof og ud fra enkelte analyser af materialet, som er opsamlet i to vakuumsystemer i Rudbjerg Kommune. Der er desuden anvendt måleresultater fra svenske anlæg. På grund af driftsproblemer har det ikke været muligt at udtage repræsentative prøver af det opsamlede spildevand fra de nye installationer.

Omkostninger ved etablering og drift af vakuumtoiletter, herunder bortskaffelse af det opsamlede materiale, er belyst ud fra erfaringerne fra enkeltejendommene i Nysted. Der er ikke foretaget teoretiske beregninger af rentabiliteten ved at etablere 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. Økonomiforhold fra anlæg i Norge og Sverige er beskrevet.

Hovedkonklusioner
Vakuumtoiletsystemer kan opsamle materiale med en høj koncentration af organisk materiale og næringsstoffer og med få miljøfremmede stoffer.
På enkeltejendomme med samletanke vil tømningsmængde og -hyppighed blive væsentligt lavere med et vakuumtoilet end med et almindeligt vandskyllende toilet. I forsøgsinstallationerne er der opnået vandbesparelser på 40-50%. Reduktionen er størst ved brug af sorterende toiletter.
Strømforbruget er ubetydeligt og væsentligt lavere pr. person med de nyudviklede toiletter, hvor der kun laves vakuum, når toiletterne benyttes, sammenlignet med forbruget i toiletsystemer med permanent vakuum.
Da systemerne ikke er udbredte, har håndværkere normalt ikke kendskab til systemet og systemkomponenterne. Det er derfor af stor betydning, at der er et godt og fyldestgørende dokumentations- og montagevejledningsmateriale til håndværkerne.
Optimal funktion af toiletsystemerne forudsætter god information til brugerne. Brugernes adfærd har stor betydning for at undgå driftsproblemer og for, hvilke mængder og koncentrationer der tilføres samletanken.
Toiletterne er mere rengøringskrævende end almindelige toiletter. Beboerne i de to ejendomme, der selv har valgt systemet, synes ikke, det er et problem i dagligdagen, bl.a. fordi de holder merarbejdet op mod vandbesparelsen.
Erfaringerne fra Bälinge i Sverige og Storstrøms Amt med vakuumtoiletsystemer for mange sammenkoblede hustande viser, at det er muligt at drive sådanne systemer med få driftsproblemer under forudsætning af løbende vedligeholdelse af systemet og information af brugerne. De er mere vedligeholdelseskrævende end gravitationssystemer.
De koncentrationer af organisk materiale, der er opmålt i store systemer med permanent vakuum i Storstrøms Amt samt i Sverige, indikerer, at materialet kan medbehandles i et biogas -eller vådkomposteringsanlæg. Koncentrationerne er imidlertid ikke høje nok til, at anlæggene kan fungere på dette materiale alene. Der er brug for at tilføre store mængder andet organisk materiale med væsentligt højere indhold af tørstof og organisk stof. Anvendelse af kildesorterende vakuumtoiletter kan hæve koncentrationen væsentligt.
Det koster 70-150% mere at etablere et vakuumtoiletsystem kombineret med en eller to samletanke sammenlignet med udgifterne til at etablere et traditionelt toiletsystem med en samletank. Til gengæld er de årlige driftsudgifter til det konventionelle system flere tusind kroner større end til et vakuumtoiletsystem.
På biogasanlægget i Nysted Kommune er medbehandlingsprisen for organiske affaldsprodukter 65–180 kr./m3, bl.a. afhængigt af tørstofindholdet. Rentabiliteten af behandlingen afhænger bl.a. af, hvordan beskyttelse af vandmiljøet og nytteværdi prissættes.

Projektresultater

Erfaringer med de nyetablerede vakuumtoiletsystemer på to ejendomme i Nysted Kommune

Begge installationer havde indkøringsproblemer i ca. et halvt år, men de fleste blev overvundet. Det vil derfor være muligt at få dem til at fungere fint på enkeltejendomme. En del af systemkomponenterne er dog for skrøbelige og skal forbedres.

Arbejdet med opsætning af toilet, rørføring, nedgravning af tank m.v. er er ikke større end ved brug af traditionelle systemer, hvis der er et godt dokumentations- og vejledningsmateriale. Elektrikerarbejdet er dog større, da der normalt ikke bruges elektrisk styring. En god information er afgørende for såvel tidsforbrug som for forebyggelse af en række efterfølgende driftsproblemer, da teknikken ikke er kendt på forhånd.

Styring

Håndværkerne fandt det vanskeligt at foretage en præcis indstilling af den elektriske styring af vakuumsystemet. Styrepladen og justeringsskruer er fremstillet af skrøbeligt materiale og tåler ikke, at styringen skal justeres mange gange. Allerede i indkøringsperioden måtte styrepladen udskiftes. Indstillingen af den rette sugetid blev foretaget ud fra firmaets anvisninger. Indstillingen forudsætter "gefühl" og flere tests, før den er optimal. Afstandskravet på tre meter fra toilet til sluseventil er for kort til stabil drift. På grund af ustabil drift i den ene installation med kort afstand blev vakuumtoiletsystemet efter et halvt års tid erstattet med et kildesorterende dobbeltskyllende toilet DS.

Sluseventil

De sluseventiler, der først blev leveret, var for spinkelt opbygget. Efter udskiftning med tungere klap med bedre befæstigelse har der ikke været problemer med dem.

Vakuumpumpe, filter og rørinstallationer

Installeringerne er i sig selv uproblematiske. Filteret er nødvendigt både af hensyn til motoren og for, at omgivelserne ikke svines til. Det er let at rense for brugerne af systemet.

Vandforbrug og tømningshyppighed

Vandforbruget blev i husstanden med det ikke-sorterende vakuumtoilet reduceret med ca. 45% i projektperioden. Produktion af "sort" spildevand skønnes til ca. 5 m3 pr. år fremover. Det vil give en til to årlige tanktømninger mod tidligere ca. seks om året. Vandforbruget med kildesorterende vakuumtoilet blev reduceret med ca. 40%. Tømningshyppigheden kunne forventes reduceret fra ca. 12 gange pr. år (ca. 28 m3 i 1 tank) til ca. to gange (11 m3 i 2 tanke), hvis vakuumtoilettet var bibeholdt. På grund af udskiftning af toilet og stærkt svingende antal brugere har det ikke været muligt at anslå produktionen af "sort" spildevand.

Elforbrug

Elforbruget i husstanden uden kildesortering skønnes til i alt ca. 7 kWh/år eller godt 1 kWh pr. m3. Det svarer til en årlig udgift på 12 kr. ved en pris på 1,7 kr./kWh. Ved alternativ anvendelse af kildesortering kunne det årlige forbrug ved et forsigtigt skøn være reduceret til i alt ca. 4 kWh, altså til godt halvdelen af forbruget i det ikke-sorterende system. Det vil svare til en årlig udgift på 7 kr. ved en pris på 1,7 kr. pr. kWh.

Brugererfaringer

Brugen af toiletterne i sig selv har ikke givet anledning til problemer, heller ikke for de besøgende, hvoraf en del er børn. Brugerne skal uanset køn sidde ned ved brug af den todelte toiletkumme af hensyn til kildesorteringen. Familien med det sorterende toilet har ikke savnet et børnesæde. Børnenes brug af toilettet har ikke resulteret i, at fækalier er havnet i skålen for urin eller på skillevæggen mellem de to skåle i toilettet. Det har tilsyneladende heller ikke været et problem at bruge en toiletspand til toiletpapiret efter "lille" besøg. Toiletterne kræver lidt mere rengøring end normalt, men det accepteres, fordi der er en stor vandbesparelse. Det er ikke svært at forklare gæster, hvordan toilettet bruges.

Motoren kan støje meget. Placeringen er derfor af stor betydning. Ved at placere pumpen (motoren) i tankhalsen forebygges et støjproblem.

Behandling af det opsamlede "sorte" spildevand

Det har ikke været muligt at få medbehandlet det "sorte" spildevand, som er opsamlet, på biogasanlægget i Kettinge i Nysted Kommune. Det er ikke begrundet i miljøgodkendelsen, men i en holdning. Biogasanlægget har tilladelse til at behandle slam fra bundfældningstanke (septikslam). Anlæggets restprodukter udspredes på landbrugsjord hos landmænd, der på grund af aftaler med Danisco ikke kan anvende spildevandsslam på markerne. Biogasanlægget modtager derfor ingen former for spildevandsslam og sidestiller i dette tilfælde de "humane restprodukter" med slam i stedet for med gylle. Det opsamlede spildevand er blevet tilført et kommunalt renseanlæg.

Samletanke og vakuumtoiletsystemer i Storstrøms Amt

Kun få ejendomme i det åbne land i Storstrøms Amt har samletanke. I 2001 er antallet af ikke-kloakerede ejendomme opgjort til 26.600 (Storstrøms Amt 2002), og heraf har kun 320 ejendomme samletanke. I nogle tilfælde nedsives det grå spildevand, i andre tilfælde ledes både det sorte og det grå spildevand til samletankene.

Vakuumtoiletsystemer

For cirka tredive år siden blev der etableret flere større vakuumtoiletsystemer med permanent vakuum i sommerhusområder i amtet. Erfaringer fra driften med disse anlæg i Holeby, Ravnsborg, Rudbjerg og Sydfalster kommuner er beskevet i rapporten. Det "sorte" spildevand transporteres med vakuum til rensning i et fælles renseanlæg, mens det "grå" nedsives på den enkelte ejendom. Erfaringerne viser, at disse 30 år gamle transportsystemer er noget nedslidte og meget vedligeholdelseskrævende, selvom kommunerne ved forskellige tiltag og information har nedbragt driftsproblemerne markant. Der er generelt ingen planer om at nedlægge systemerne. I nogle tilfælde er der problemer med at nedsive det "grå" spildevand, især i vinterhalvåret, og ønsker om at få bortskaffet det på anden vis.

Driftserfaringer

Systemerne kræver mere tilsyn og vedligeholdelse end gravitationssystemer. Det sker ofte, at en vakuumventil er utæt, og det kan betyde, at en hel streng (vej) er ude af drift. I mange tilfælde er ventilerne ikke tilgængelige for driftspersonalet. Det er f.eks. tilfældet, hvis problemet opstår i et ubeboet sommerhus. Ventilerne bliver utætte af flere grunde, f.eks. af ælde eller hvis systemet står ubrugt hele vinteren, samtidig med at der konstant holdes vakuum i systemet. Der er ofte tilstopninger i ledningsnettene, f.eks. hvis brugerne forsøger at skylle bleer, klude, m.v. ud gennem toiletterne. Disse tilstopninger skyldes i stor udstrækning, at mange sommerhuse udlejes, og at lejerne ikke kender eller er ligeglade med systemernes sårbarhed. Endelig lukker rørene til på grund af kalkudfældning.

Afhjælpning af driftsproblemerne

Kommunerne har sat ind på to fronter de senere år for at afhjælpe driftsproblemerne. De har etableret renselommer på vejene eller endda på stikledningerne til de enkelte huse og gjort meget ud af information til brugerne. Det har nedbragt antallet af driftsstop meget. Erfaringer fra Sverige viser også, at anlæggene efter indkøringsperioden kan drives tilfredsstillende.

Karakteristik af opsamlet sort spildevand

Øjebliksprøver fra to anlæg i Rudbjerg Kommune viser en koncentrationen af organisk materiale på henholdsvis 5,4 mg/l og 5,8 mg/l. Det gør materialet egnet til medbehandling i et biogas- eller vådkomposteringsanlæg. Koncentrationerne svarer til, hvad der er målt i Sverige.

Strømforbruget

Strømforbruget på de to anlæg i Rudbjerg Kommune er opgjort til godt 60 kWh/m3 og er væsentligt større end i to boligområder i Sverige og Tyskland. Det skyldes, at transportafstandene er meget større i Rudbjerg Kommune.

Vådkompostering og vådkomposteringssystemer

Vådkompostering er en termofil biologisk behandlingsproces, som foregår under tilførsel af ilt. I en reaktor udnyttes energiindholdet i et biologisk restprodukt til at danne en høj behandlingstemperatur. Overskudsvarmen kan udnyttes til ekstern opvarmning. Det behandlede materiale (restprodukt) anvendes som gødning. I rapporten refereres angivelser om et strømforbrug ved drift på 19–35 kWh/m3 behandlet råmateriale og muligheder for at udnytte 50-60 kWh/m3 råslam til eksterne opvarmningsformål. Der er desuden gengivet varmebalancestudier fra Sverige.

Bioafgasning og biogasanlæg

Bioafgasning/udrådning er en anaerob mikrobiel omsætning af organisk materiale under dannelse af biogas (methan). Det behandlede materiale (restprodukt) anvendes som gødning i landbruget. Der er gårdbiogasanlæg, biogasanlæg på renseanlæg eller biogasfællesanlæg, som har en gasproduktion baseret på husdyrgødning, kildesorteret husholdningsaffald, spildevandsslam og organisk industriaffald. Hovedvægten er normalt på husdyrgødningen. Opholdstider og procestemperaturer kan variere. Der skelnes mellem mesofil udrådning (20-52 °C) og termofil udrådning (52-60 °C). Biogaspotentialet pr. år fra en person vurderes til ca. 4 m3 biogas fra fækalierne og 5,4 m3 fra urinen, i alt 9,4 m3 biogas vurderet ud fra indholdet af organisk stof. Det høje kvælstofindhold i urin kan virke hæmmende på termofile processer.

Teoretisk beregning af koncentrationer i opsamlet materiale fra vakuumtoiletter

I rapporten er der resultater af beregninger af, hvilke koncentrationer af tørstof og organisk stof der kan opnås ved hjælp af vakuumtoiletsystemer. De kan medvirke til at kvalificere vurderingsgrundlaget for dimensionering af tanke, tømningsfrekvenser, udgifter til tømning og behandling. De kan også benyttes til en vurdering af, om materialet (det "sorte" spildevand) kan være egnet til medbehandling på eksisterende biogasanlæg eller på nyetablerede vådkomposteringsanlæg til acceptable priser. I rapporten er der også resultater af undersøgelser af indholdsstoffer i materialer opsamlet med andre teknikker, f.eks. i bundfældningstanke mv.

Udgifter til etablering af vakuumtoiletsystemer på enkeltejendommme

Etableringsomkostningerne for vakuumsystemerne er blandt andet bestemt af, om der anvendes en eller to samletanke. Udgiften kan forventes at blive 70–150% højere end ved etablering af et konventionelt system med et almindeligt toilet (3/6 liter).

Drift af vakuumtoiletsystemerne

Driftsudgifterne omfatter tanktømning og strøm og udgifter til vedligeholdelse af komponenterne. De årlige udgifter til drift af et konventionelt system med samletank er ved normalt brug flere tusind kroner større, end hvis der etableres et vakuumtoiletsystem. De større etableringsomkostninger for vakuumtoiletsystemet kan tjenes ind over driften i løbet af få år, hvis der ikke skal foretages reparationer. En anden ting er så, om det er rentabelt at medbehandle det "sorte" spildevand på et biogasanlæg. Den gennemsnitlige kommunale udgift i amtet til at behandle spildevandet på et renseanlæg er på ca. 30 kr./m3. Behandlingsprisen på biogasanlægget i Kettinge er på 180 kr./m3, en merpris på 150 kr./m3. Den bør vurderes i forhold til den fordel det kan være at udnytte materialet til fremstilling af energi og som gødning i stedet for at udlede spildevandet til vandmiljøet.

Fremtidsudsigter

Der er etableret ca. 15 toiletsystemer med de nyeste ændringer i Sverige og Finland. Her er det muligt at følge driften og tage prøver. Interessen for vakuumsystemer, som består af et enkelt toilet med midlertidigt vakuum, er stor. Det skyldes, at såvel anlægsudgifter som driftsudgifter til systemer med permanent vakuum, er meget større. De nyeste ændringer ser ud til at have løst de problemer, der har været i Nysted Kommune.

Der mangler viden om de faktiske muligheder for at tilføre de danske biogasfællesanlæg "sort" spildevand opsamlet fra vakuumtoiletter.

 

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