Hygieniseringsteknik för säker återföring av fosfor i kretsloppet

Transkript

1 Hygieniseringsteknik för säker återföring av fosfor i kretsloppet Björn Vinnerås Institutionen för Energi och Teknik Sveriges Lantbruksuniversitet

2 Sammanfattning/slutsats Behandlingsmål Mål för hygieniserande behandling kan antingen vara att uppnå en viss reduktion av koncentrationen kontrollorganismer (indikatororganismer eller patogener) i materialet, eller att man uppnår en högsta accepterad koncentration i slutprodukten. För en generell kontroll av behandlingen är kombinationen av en bestämd reduktion, vilken kopplas till för processen validerade parametrar, en tydlig och enkel processtyrning. Reduktionen skall då vara tillräcklig för att säkerställa att produkten är hygieniskt säker utifrån användning. Att säkerställa den högsta accepterade koncentrationen i den färdiga produkten är användbart för vissa organismer som man vill säkerställa att de förekommer i tillräckligt låga nivåer i materialet, för Sveriges del är Salmonella spp. en organism som man vill vara säker på att inte föra ut till lantbruket. Indikatororganismer Escherichia coli är en bra indikatororganism för utvärdering av reduktionen av patogena tarmbakterier, t.ex. salmonella och shigella, för både termisk och kemisk behandling. Dock bör reduktionen av E. coli kompletteras med att den behandlade slutprodukten regelbundet påvisas salmonellafri för att inte riskera Sveriges förhållandevis låga smittryck inom lantbruket jämfört med vår omvärld. Enterococcus faecalis är en bra indikator för reduktionen av såväl virus som parasiter vid termisk behandling av biologiskt material. Dessutom kan man förvänta sig högre nivåer av enterokocker jämfört med patogena virus och parasiter. Nackdelen med enterokocker är att de, i motsats till virus och parasiter, under vissa förhållanden kan tillväxa i materialet och därmed leda till att reduktionen underskattas och risken överskattas. Dessutom finns det naturligt förekommande enterokocker som är härdigare i miljön än de som kommer från tarmfloran. Tyvärr är dessa med dagens analysmetoder svåra att skilja från Enterococcus faecalis. För ammoniakbehandling finns det tydliga indikationer på att Enterococcus faecalis är en god indikator för reduktionen av virus medan ascaris ägg följer ett annat reduktionsmönster och måste därmed hanteras separat i valideringen av kemiska behandlingar. Ascaris (spolmask) ägg bör följas i processer där man använder sig av kemisk behandling för att säkerställa att behandlingen har effekt även på motståndskraftiga parasiter. Det är dock ingen mening att övervaka förekomsten i materialet, eftersom den naturliga förekomsten är mycket låg i Svenska avlopp. Vid validering av hygieniserande behandlingar kan ascaris ägg, vanligen Ascaris suum ägg, tillsättas till materialet.

3 Behandlingar Värmebehandling är en väl beprövad och fungerande metod för inaktivering av oönskade mikroorganismer. Behandlingstiden anpassas utifrån vald behandling och behandlingstemperatur. Studier av inaktivering av mikroorganismer ger för samma temperatur stor variation i reduktionstider (D-värden) och i förändringen i reduktionshastigheten i förhållande till temperaturändring (Z-värdet). Dessa skillnader kan bero på vilket material som behandlas samt hur studien har utformats. På grund av de varierande resultaten är det viktigt att goda säkerhetsmarginaler finns för rekommenderade behandlingar. Vi föreslår därför en beräkningsgrund, liknande den som används av US EPA, men där övriga länders behandlingsbedömningar ingår, enligt nedanstående ekvation, för behandlingstiden t i timmar vid temperaturen T i ºC. t (h)=4, T (-14,47) Om värmebehandlingen genomförs som ren värmebehandling eller genom kombinerad biologisk behandling spelar inte någon roll. Vid biologisk behandling med ojämn temperaturfördelning, t.ex. strängkompostering, då delar av materialet håller en temperatur under 50 C anger ekvationen ovan tiden mellan vändningar. Det viktiga är att värmebehandlingen inte sker som ett sista behandlingssteg i en process eftersom risken för återväxt/återkontamination då är stor. Värmebehandling måste alltid efterföljas av en biologisk behandling eller annan stabilisering som begränsar risken för kontamination/tillväxt av patogena bakterier. En fördel med förpastörisering eller termisk hydrolys är att gasutbytet från anaeroba processer ökar. För kemisk behandling som ger en övergående avdödningseffekt, t.ex. kemikond, måste en efterföljande biologisk behandling eller annan stabiliserande behandling finnas som minskar risken för återkontamination. För kemisk behandling vars avdödningseffekt finns kvar till materialet tills det återförs till åkermarken (t.ex. ammoniakbehandling) föreligger inget behov att efterföljande biologisk behandling. Slamtorkning med hög temperatur är en välfungerande behandling för hygienisering. Behandlingen är dock komplex och har ibland kopplats stora tekniska problem då slammet torkar fast i utrustningen under behandlingsprocessen. För att säkerställa att materialet är stabilt och att det inte förekommer tillväxt i materialet skall vattenhalten inte överstiga 15 %. Kemisk behandling med kalk bör genomföras till ett ph över 12, och behandlingstiden kan vara kort om behandlingen kombineras med hög temperatur, t.ex. temperaturutveckling från tillsats av bränd kalk (CaO). Används släckt kalk (Ca(OH) 2 ) måste behandlingen hålla ett ph över 12 under åtminstone tre månader. Ammoniakbehandling är en ny process där man vid moderat alkalint ph (ph>8,5) kan hygienisera material med både låg och hög torrsubstanshalt. Om hanteringskedjan bevarar ammoniaken i materialet tills det sprids på mark finns ingen risk för återväxt. Väl i marken

4 utgör ammoniaken ett kvävegödselmedel, således ger behandlingen materialet ett ökat gödselvärde. Humanurin innehåller naturligt tillräckligt höga koncentrationer av ammoniak för att det vara självhygieniserande under lagring förutsatt att det finns minst 2 g totalt ammoniumkväve (TAN) per liter material och att ph är minst 8,9, eller annan kombination som ger samma mängd oladdad ammoniak. Denna koncentration och ph ger vid 4 ºC mer än 10 mm oladdad ammoniak (NH 3 ), den aktiva substansen i hygieniseringen. Anses ascaris vara ett problem finns det idag endast data som täcker hygieniseringen över 20 ºC. Ammoniakbehandling är väl lämpad för behandling av substrat med lågt energiinnehåll för vilka biologisk behandling är svår, t.ex. källsorterat klosettvatten. Det enda som krävs för en effektiv behandling är ett täckt lagringsutrymme som säkerställer att ammoniaken inte förloras som luftemission fram till spridningen.

5 Innehållsförteckning Tabellförteckning 5 Figurförteckning 6 Förkortningar och definitioner 9 1 Inledning 10 2 Hygienisering Vad innebär hygienisering Varför måste vi hygienisera material som återförs? Mål med hygieniseringen och hur kan man mäta den 12 3 Reglerad behandling av liknande produkter i andra länder USA Avloppsfraktioner Djur gödsel Europeiska unionen och dess medlemsstater Avlopps fraktioner Djur gödsel Norge 16 4 Organismer som regleras Salmonella Escherichia coli Enterokocker Ascaris spp. (suum, lumbricoides) Virus Slutsats 22 5 Material för återföring 25 6 Behandlingsmål 26 7 Värmebehandling Generella aspekter Formulering av ett tid-värme förhållande Organismer som reflekterar effekten av värmebehandling Validering av värmehygienisering Pastörisering och termisk hydrolys Princip Teknik och kostnad Ångning 35

6 7.6.1 Princip Teknik och kostnad Våtkompostering Princip Teknik och kostnad Rötning Mesofil rötning Termofil rötning Teknik och kostnad Termisk torkning Teknik och kostnad Kompostering (termofil) Kompostering (psykrofil/mesofil)/långtidslagring Teknik och kostnad Kemikond Teknik och kostnad kemikond Kalkning Parametrar som skall övervakas vid kalkning Teknik och kostnad Ammoniakhygienisering Ammoniakbehandling i praktiken Kontrollparametrar för ammoniakbehandling Teknik och kostnad 46 Referenslista 48

7 Tabellförteckning Tabell 1. Gränser för koncentrationer av patogener och indikatororganismer för slutkvalitet i avloppsslam och gödsel samt mått på mikroorganismreduktion som används för validering av behandlingsmetoder i olika regleringar 20 Tabell 2. Tiden (minuter) för decimalreduktion av kontrollorganismerna som används i huvuddelen av de olika regleringarna för behandling av slam 24 Tabell 3. Behandlingar som i olika regleringar anges resultera i en produkt, som i relation till användningen, anses som hygieniskt säker (i huvudsak gällande avloppsslam, annars markerat vid reglering: *gödsel) 32 Tabell 4. Tid som behövs för uppfyllande av EU: s regler för animaliska biprodukter (EG 142/2011) genom kemisk behandling av stallgödsel i olika NH 3 koncentrationer och vid temperaturer från 4 C för salmonella och enterokocker samt för Ascaris från 20 C (Vinnerås, 2013) 45 7

8 Figurförteckning Figur 1. Schematisk temperaturfördelningen i en strängkompost. 39 Figur 2. Andelen oladdad ammoniak (NH 3 ) beroende av temperatur och ph. 44 8

9 Förkortningar och definitioner ABP Animaliska biprodukter D-värde Decimal reduktions värde den tid det tar för 1 log 10 reduktion av organismkoncentrationer vid en log-linjär reduktionstrend KL-vatten Klosettvatten Part 503 TAN Totalammonium kväve TS Torrsubstanshalt Vektor Z-värde pe personekvivalent 9

10 1 Inledning Denna rapport skrivs på uppdrag av naturvårdsverket som en del i bakgrundsarbetet med fosfor i kretslopp. Uppdraget var att utföra en kartläggning och kunskapssammanställning av olika metoder, tekniker och processer för att avdöda olika smittämnen i fosforinnehållande organiska restfraktioner såsom avloppsslam och andra avloppsfraktioner, naturgödsel, matavfall, slakteriavfall, och kombinationer av dessa. Behandlingar är utvärderas är bl.a. ureabehandling, samt olika typer av kompostering och rötning. Olika metoder/tekniker/processer för organiska restfraktioner bedöms utifrån realism, teknikmognad, grov uppskattning av ekonomiska förutsättningar, behandlingsresultat och generellt resursutnyttjande (t.ex. energi och tillvaratagande av andra näringsämnen än fosfor). Denna sammanställning ämnar till att värdera och föreslå lämplig eller lämpliga metoder/tekniker/processer för hygienisering av olika restfraktioner i relation till förekommande regleringar kring hygienisering biologiska restprodukter (t.ex. animaliska biproduktförordningens behandlingskrav). Rapporten är en sammanställning av olika behandlingsmetoder för att hygienisera avloppsfraktioner för ett säkert växtnäringskretslopp. I rapporten tittar vi närmare på varför hygieniseringen skall ske och till vilken grad skall hygieniseringen genomföras och kopplat detta till hur olika länder kräver att materialet behandlas innan det återförs till lantbruk eller annan användning. Dessutom gås även grunderna för hur man kan beräkna inaktiveringen vid olika behandlingar och behandlingstemperaturer igenom. Utifrån tid-temperatur kombinationer för accepterade behandlingar föreslås en ekvation som kan ligga till grund för att bestämma dessa processparametrar vid värmebehandling. Olika behandlingars funktion och deras hygieniserande effekt gås igenom med koppling till kostnader, funktion och hur beprövad behandlingen är. Slutligen sammanfattas själva behandlingsteknikerna och deras tillämpning för de olika substrat som kan komma att innefattas i behandlingarna. 10

11 2 Hygienisering 2.1 Vad innebär hygienisering Hygienisering utförs för att minska förekomsten av sjukdomsframkallande mikroorganismer, patogener. Det är inte möjligt att avlägsna alla mikroorganismer men förekomsten av en sjukdomsalstrande mikroorganism kan reduceras till en så stor grad att risken att exponeras blir minimal, detta för att skydda människor och djurs hälsa. Hygieniseringsgraden för en behandling definieras ofta genom den reduktion av mikroorganismer den uppnår, ofta i form av tiopotenser. Effekten av en hygieniserande behandling kan bedömmas utifrån hur många tiopotenser som en bestämd mikroorganism reduceras. Ofta är denna reduktion log-linjär vilket innebär att en behandlings decimalreduktionstid, dess D-värde, kan beräknas. D-värdet motsvarar tiden för en 90% reduktion av en bestämd mikroorganism. I och med höga startkoncentrationer anges förekomsten av mikroorganismer i ett material ofta per gram och som tiopotens. En reduktion om 10 6 per ml/g material benämns ofta som en hygieniseringsprocess medan en reduktion på per ml/g material räknas som en steriliseringsprocess. I fallet med säker återföring av växtnäring är det snarare en hygienisering än en sterilisering som eftersträvas. Bedömningen till vilken grad en specifik patogen i ett material skall reduceras bör vara kopplat till en riskvärdering där de specifika organismernas förekomst och den acceptabla risken för infektion inkluderas i bedömningen av reduktionsmålet. Man bör dock vara medveten om att all återföring av växtnäring (kretslopp) leder till en ökad risk i livsmedelskedjan jämfört med att använda mineralgödsel, dock kan hanteringen leda till minskad smittrisk i andra delar av samhället. Dessutom ger kretsloppet andra vinster som måste ställas mot riskerna med systemet. I de olika behandlingskrav som sammanställs nedan är risker såväl som vinster oftast inkluderat i bestämmelserna. Den önskade reduktionen av sjukdomsframkallande organismer kopplas ofta till förekomst och reduktion av andra organismer vanligen indikator organismer som förekommer i materialet naturligt. Indikatororganismen används då som modell för patogener, och dessa organismer skall då alltid förekomma naturligt i materialet från början och sedan ha en liknande överlevnad som patogenerna under behandlingen. Helst skall indikatororganismerna inte vara sjukdomsframkallande samt vara enkla att odla/undersöka. Indikatororganismer kan vara av ett helt annat slag än de organismer som den används som indikator för, ett tydligt exempel på detta är användandet av tomatfrön som indikator för hygienisering i tyska komposteringsstandarden. 11

12 Bedömningen av den slutgiltiga smittrisken vid användningen av en specifik produkt beror på hela hanteringskedjan där olika komponenter ger en sammanlagd reduktion/minskning av riken. På så vis kan behandlingskrav i kombination med andra barriärer leda till goda säkerhetsmarginaler för att undvika smitta till människor och djur vid användningen av produkten. Exempel på andra hanteringar än hygienisering som ger en barriär för smittspridning är valet av gröda som gödslas, t.ex. om energigröda gödslas, karenstider mellan spridning och skörd/bete samt hur man gödslar, där direktinkorporering ger en säkrare hygien eftersom risken för kontakt med den tillförda gödselprodukten minskar. Hygieniserande behandling är dock den enda barriär där en reduktion kan utföras kontrollerat och där man säkert kan dokumentera barriärens effekt på patogener. 2.2 Varför måste vi hygienisera material som återförs? När flödet på avlopp och avfallsprodukter ändras i samhället kommer vi även att introducera nya risker för att sprida smitta till miljön, nya potentiella smittvägar. Införande av ett nytt system, parallellt med att det gamla systemet finns kvar ökar nästan alltid risken för smittspridning. Kretsloppet av växtnäring bör optimeras så att näringsförlusterna är så små som möjligt, vilket oftast kan göras genom att hålla kretsloppet så kort som möjligt. När det gäller smitta så är det motsatsen som gäller, desto fler behandlingar och åtgärder som utförs på vägen desto mindre blir risken för att sprida smitta vid slutanvändningen. Dock föreligger det risker under hanteringskedjan som måste tas i beaktande. I ett kretslopp måste nyttan med växtnäringsåterförsel och risken med smittspridning ställas mot varandra och processen bör därefter optimeras för systemet utifrån dessa två aspekter. I dagsläget i Sverige har vi en hög livsmedelssäkerhet med lågt smittryck inom lantbruket. För att lyckas med ett uthålligt kretsloppssystem kan vi inte riskera säkerheten, vare sig gällande livsmedelskvaliteten eller gällande smittorna i miljön. Effekterna av felhantering, även små fel, kan leda till stora problem med smittspridning och därmed stoppa kretsloppet av växtnäringen. 2.3 Mål med hygieniseringen och hur kan man mäta den Det viktigaste för en säker återföring av växtnäring till lantbruket är att definiera vad som skall uppnås med behandlingen. För den slutliga risken vid återföring är det produktkvaliten som påverkar, dvs. koncentrationer av patogena mikroorganismer i materialet efter behandling. Denna koncentration är dock resultatet av koncentrationen av patogener vid start i kombination med den reduktion som uppnås vid hygieniserande behandling. Vid en riskbedömning kan acceptabla nivåer på slutkoncentrationer bestämmas utifrån exponeringsvägar och exponerings frekvens med målsättningen att återanvändning av produkten inte skall medföra någon ökad risk för infektion. Utifrån denna bedömning av vad som är ett säkert material, i kombination med startkoncentrationer i materialet, kan ett reduktionsmål för behandling fastslås. För att designa och utvärdera en behandling är det rimligt att sätta upp ett reduktionsmål för behandlingen vilket sedan måste påvisas fungera med validering i fullskala. Reduktionen av mikroorganismer kopplas till processens styrparametrar vilka sedan under pågående process 12

13 följs för att säkerställa ett godkänt behandlingsresultat, Ett sådant tillvägagångssätt är mycket säkrare än mikrobiell analys genom enstaka stickprov av behandlat material, där frånvaron av patogener inte nödvändigtvis påvisar att en reduktion har skett. Ett tydligt exempel på en sådan utvärdering av en process är de reduktionsmål som är satta för animaliska biprodukter där man kräver en behandling på 70 ºC i en timme eller en process med liknande hygieniserande effekt, dvs. som ger en reduktion av Salmonella senftenberg och Enterococcus faecalis motsvarande 10 5, samt en 10 3 reduktion av virus om dessa anses som en risk. Dessutom finns kravet att kemisk behandling skall inkludera reduktion av Ascaris spp. ägg, motsvarande Med dessa krav har man satt upp tydliga gränser för hur långtgående behandlingen skall vara, oberoende på vilket material som kommer in till processen, och kraven är så satta att behandlingen skall ge ett material som inte skall sprida smitta vidare. 13

14 3 Reglerad behandling av liknande produkter i andra länder 3.1 USA Avloppsfraktioner I USA regleras den hygieniska kvalitén på avloppsslam och avlopp från hushåll som används på mark på federal nivå genom The standars for the use or disposal of sewage sludge (40 Code of Federal Regulations; part 503; US EPA 1993, 1994). Förordningen som härefter benämns Part 503 reglerar användningen av avloppsslam på mark utifrån slammets kvalitet genom gränsvärden för oönskade ämnen, patogen reduktion till klass A eller B slam samt vektorreduktion. Part 503 öppnar för alternativa behandlingar, utifrån att satta hygienkrav möts, till skillnad från tidigare förordning (40 CFR Part 257, 1977) vilken förordnade specifika behandlingsmetoder. Vidare skildes i Part 503 krav på behandling för patogenreduktion från krav på behandling för reduktion av vektorattraktion, även om dessa två krav fortfarande kan uppfyllas av samma behandling. I klass A slam skall patogena organismer (salmonella, indikatorbakterier, virus och viabla ägg från parasitära nematoder) inte vara detekterbara medan för klass B så räcker en reduktion av patogener till gränser, som i kombination med att exponering minimeras, antas tillräckliga för att inte riskera försämring av människors hälsa. Patogenreduktionskraven i Part 503 kan nås antingen genom att använda specificerad behandlingsteknik eller genom att visa på att kvalitén på det behandlade materialet möter givna krav gällande patogener och/eller indikatororganismer. Klass A kvalité kan nås genom de specificerade behandlingarna som i all fall utom för beta- och gammastrålning har en komponent av temperaturhöjning till 50 ºC och högre (Tabell 3). För alternativa behandlingar relateras demostrerad patogenreduktion till process parametrar (under 2 år) efter det kan man övergå till att övervaka processparametrar i kombination med en mindre omfattande kontroll av mikroorganismer. För behandlingar som bygger på okända processparametrar och för kända behandlingar som inte utförs med stringens skall produktkvalitet verifieras för varje sats behandlat material. Behandlingar ekvivalenta till de specificerade behandlingarna kan godkännas av tillståndsgivande myndighet och därmed ge ett klass A slam, t.ex. listas behandling med kalk resulterande i 70 ºC i 30 minuter som en till Part 503 ekvivalent behandling i (EPA 625-R-92_013, 1992, reviderad 2003). 14

15 För specificerade klass A behandlingar skall termotoleranta koliforma bakterier kvartalsvis påvisas vara färre än 1000 per gram TS eller Salmonella spp. påvisas vara färre än 3 MPN per 4 gram TS minst varje halvår. För alternativa/okända/specificerade men ej stringent utförda behandlingar skall även reduktion av enteriska virus (till <1 /4 g TS) och viabla maskägg (till 1 viabelt ägg per g TS) påvisas. Klass B kvalité nås genom behandling vid temperaturer lägre än 50 ºC (Tabell 3) eller genom övervakning av totala termotoleranta koliforma bakterier. För B klassning skall 7 prov tagna över 2 veckor i snitt innehålla mindre än cfu/mpn TTC per gram TS (Tabell 1). USA var tidiga att reglera hygien vid landanvändning av avloppsslam och i och med att Part 503 bygger på en omfattande riskvärdering har andra länders regleringar vad gäller hygienaspekter för avloppsfraktioner och andra liknande material i många fall harmoniserats med Part 503 (Tabell 3) Djur gödsel Djur gödsel kan innehålla lika eller högre koncentrationer av patogena organismer som avloppsslam när gödseln används på den egna gården. För gödsel som överlåts mellan gårdar är den amerikanska regleringen ganska otydlig men det finns indikationer i riktlinjer för patogenkontroll vid mattillverkning på att man bör följa Part Europeiska unionen och dess medlemsstater Avlopps fraktioner Användandet av avloppsslam på jordbruksmark har sedan 1986 reglerats i The Sewage Sludge Directive 86/278/EEC. Direktivet avser att minimera risker relaterade till patogener och potentiell ackumulering av persistenta ämnen i jorden. Med avsikt att minimera risk för infektion innehåller direktivet krav på behandling före användning i jordbruk; att obehandlat slam undantagsvis kan användas om inkorporerat i jorden vid spridning; samt restriktioner gällande grödor och karenstider. Direktivet innehåller inga specificeringar av mikrobiell slutkvalitet eller rekommendationer av specifika behandlingar utan definierar behandling av slam som biological, chemical or heat treatment, long-term storage or any other appropriate process so as significantly to reduce its fermentability and the health hazards resulting from its use (Art. 2(b)). År 2000 framlades ett förslag på ett tillägg till direktiv 86/278/EEC vilket anger reduktion av mikroorganismer för att validera behandlingar samt acceptabla mikrobiologiska gränser för slutprodukten samt klassificering av behandlingar som advanced treatment och conventional treatment varav användningen av produkter från den senare är mer restriktiv (Annex I, working document on sludge, draft 3, 2000). Detta förslag har dock ännu, 2013, inte införlivats i slamdirektivet. Bedömningen vilka slambehandlingar som anses lämpliga vid olika applikationer delegeras idag till medlemsländerna. Många medlemsländer har i dag stringentare gränsvärden och hanteringspraxis jämfört med direktivet, antingen genom bindande regler eller genom riktlinjer och andra frivilliga överenskommelser, t.ex. certifieringsregler med kvalitetskrav på slam. Några nationella regleringar tar upp ämnen som inte inkluderas i direktivet, bland annat patogener. T.ex. har Danmark, England, Frankrike, Finland (539/2006), Italien, Luxemburg 15

16 och Polen standarder som anger maxkoncentrationer för patogener och indikatororganismer i avloppsslam. I England, kom 2001 UK Water Industry och British Retail Consortium överens om en voluntary code känd som Safe Sludge Matrix (ADAS, 2001), vilken kräver rigorösare kontroll över slambehandling, patogenreduktion och landanvändning, än vad som tidigare krävdes i Code of Practice for Agricultural Use of Sewage Sludge (1996) and the Statutory Instrument (DoE, 1989; UK SI, 1989) vilken implementerade direktivet. The Safe Sludge Matrix och revisionen av Sludge (Use in Agriculture) Regulations kräver att avloppsslam behandlas för att ge slam som klassas antingen som conventional eller enhanced biosolids vilka båda är lämpliga för användande på jordbruksmark. Behandlingar som anges som lämpliga harmoniserar i stort sett med av US EPAs i Part 503 givna behandlingar för klass A och B slam medan gränsvärden för mikroorganismer skiljer, samt ger Safe Sludge Matrix ett mått på rekommenderad reduktion vilken behandlingen skall uppfylla (Tabell 1). I Frankrike regleras användningen av avloppsslam på jordbruksmark I Decree No of December 8, 1997 och genom Enforcement Order January 8, Frankrikes 97/1133 dekret fastställer att innan någon spridning av slam på mark sker, måste en förstudie genomföras av slammet. I studien skall producenten identifiera slambehandling och kvalitet samt markens kvalitet. Sedan mars 2004 finns krav på kvalitet när det gäller komposterat slam som godkänts av de nationella myndigheterna. Komposten som når denna kvalitet standard betraktas som en produkt. Tabell 1 och Tabell 3 listar produktkvalitet och reduktionskrav vad det gäller hygien respektive olika reglerade behandlingar, för avloppsslam och vissa fall gödsel Djur gödsel Gödsel som överlåts regleras i Anmaliska biproduktförordningen (EC 1069/2009) och behandlingsdirektivet EU 142/2011. De material som behandlas i förordningen är alla animaliska biprodukter, men det är de som klassas i kategori tre (t.ex. slakteriavfall från friska djur som av någon anledning inte används som livsmedel, bl.a. huvud från fjäderfä, hud från nöt och hår/bors från gris, samt puts från köttberedningen) samt gödsel (som klassas som kategori två avfall) som är aktuella vid återföring. Grundbehandlingen är 70 ºC i en timme, och behandling som ger motsvarande reduktion kan godkännas av jordbruksverket. Den hygieniserande verkan av en alternativ behandling skall utvärderas med en 5 log 10 reduktion av Salmonella Senftenberg W775 och Enterococcus faecalis och vid bedömd risk för virus en 3 log 10 reduktion av parvovirus eller annat värmetåligt virus. Vid kemisk behandling sätts även kravet att behandlingen skall minska Ascaris spp. ägg med 3 log Norge I Norge finns en lång tradition av återföring av avloppsslam i lantbruket och även behandling och reglering av denna. Recirkulationen regleras sedan 2003 i en förordning som harmoniserats och avser behandling av organiska gödselmedel, hushålls avfall, avloppsslam, trädgårdsavfall m.m. med vissa undantag vad det gäller djurgödsel. Förordningen har stringenta krav vad gäller patogenkontroll, och krav på att det inte skall förekomma viabla 16

17 parasitmaskägg i slutprodukten. Listade processer har validerats utifrån sin förmåga att reducera parasitära maskägg ( Regulation of organically derived fertilizers Ministry of Agriculture) ett krav även nya processer måste uppfylla. De behandlingar som rekommenderas har ett steg som verkar hyginiserande såsom värmebehandling och torkning och detta kombinerasmed stabiliserande behandling. 17

18 4 Organismer som regleras 4.1 Salmonella Salmonella är generellt sett lik E. coli, och ligger nära taxonomiskt. Till skillnad från E. coli är salmonella en zoonotisk patogen som infekterar djur såväl som människor. Sverige anses vara salmonellafritt, med avseende på inhemsk lantbruksproduktion. Detta gör att alla salmonellautbrott inom lantbruket registreras och gårdar med salmonella sätts under kontroll/spärras av Jordbruksverket. I jämförelse med andra länder i Europa är förekomsten av salmonella inom lantbruket generellt sett låg i Sverige. Även om salmonellaförekomst hos människa är låg i Sverige är det hela tiden möjligt att återfinna salmonella i avloppsslam från Svenska reningsverk (Sahlström et al., 2004). I vissa fall verkade det som att salmonellan växte i reningsverket eftersom man vid flera olika tillfällen fann samma undergrupp av salmonella vid ett och samma reningsverk. Samtidigt är underrapporteringen av antalet fall i Sverige stor. Salmonella Senftenberg W775 S- är den organism som anges som kontrollorganism i EU:s ABP förordning (EC 1069/2009). Valet av denna organism baseras på att man för tre till fyra decennier sedan fann att organismen var den en av de temperaturtåligaste subtyperna av salmonella. Ett problem med organismen är att den, till skillnad från huvuddelen av Salmonella spp., är svavel negativ (S-) vilket innebär att den inte reducerar svavel. Denna avsaknad gör organismen svårare att särskilja från andra organismer som växer på samma medium. Senare studier har påvisat att det finns svavelreducerande Salmonella Senftenberg W775 som är lika termiskt resistenta samt att det finns andra subtyper av salmonella som även de har liknande termisk resistens. Studier av inaktiveringen av salmonella med ammoniak har visat att olika salmonellatyper har olika ammoniakkänslighet vid olika temperaturer och koncentrationer (Nordin, 2010). Salmonella är i jämförelse med andra organismer, t.ex. enterokocker, avsevärt känsligare. Salmonella reduceras med värmebehandling motsvarande 50 ºC till 90% efter ca 150 minuter och D-värdet är nere i en minut vid 65 ºC. Olika studier har visat på ett Z värde på mellan 5 och 7 ºC i avloppsslam och i nötgödsel. De flesta regleringar har kvalitetskrav som ämnar till en salmonellafri slutprodukt och de satta gränserna (Tabell 1) bygger på lägsta detekterbara nivåer utifrån olika förekommande 18

19 detektionsmetoder, t.ex. US EPAs gräns på <3 MPN 4 g -1 TS baseras på en tänkt provvolym på 100 ml med 4 % TS. Av de granskade regleringarna är det bara Italien som anger en kvalitets gräns (<10 3 MPN g -1 TS) som inte bygger på detektionsgränser för metoder emedan t.ex. klass B slam enlig US EPA inte nödvändigtvis måste påvisas salmonellafritt även om det förväntas vara det. 4.2 Escherichia coli Escherichia coli är en gramnegativ, stavformig bakterie som ofta finns i den nedre tarmen av varmblodiga organismer (endotermer). De flesta E. coli-stammar är ofarliga, men vissa serotyper kan orsaka allvarlig matförgiftning hos människor. Den ofarliga stammen är en del av normalfloran i tarmen där den bland annat hjälper till vid produktionen av vitamin K 2. E. coli och besläktade bakterier utgör cirka 0,1 % av tarmfloran. E. coli reduceras med värmebehandling motsvarande 50 ºC till 90 % efter ca minuter beroende på olika studier och medier som studierna genomförts i. D-värdet är nere under en minut vid 65 ºC. De olika undersökningar har visat ett Z värde på mellan 4,5 och 6 ºC i avloppsslam respektive glass. E. coli är en frekvent reglerad organism vad det gäller den hygieniska kvalitén på behandlade produkter, vilket troligen har sitt ursprung i att den under lång tid använts som indikation på fekal förorening i vatten och miljö. Som modell för andra organismer är den bäst representant för andra arter av enterobacteriaceae såsom salmonella. I och med att den förekommer naturligt i tarmen kan man förvänta sig att alltid ha högre koncentrationer jämfört med salmonella och andra bakteriella patogener. En reduktion av E. coli på 5-6 log 10 (ABP förordningen, EC sludge proposal) eller ett högt ställt produktkrav såsom ingen förekomst (Frankrike) kan man förvänta sig en korresponderande god hygienisering av salmonella. I vissa fall regleras termotoleranta totala koliforma bakterier och enterobakterier vilka till stor del utgörs av E. coli. Att undersöka termotoleranta koliforma bakterier i stället för E. coli kan vara metodmässigt enklare och om produktkrav är satta lika höga som för E. coli är de ett lika användbart mått på reduktion. 4.3 Enterokocker Enterokocker är Gram-positiva, catalasenegativa, fakultativa anaerober som normalt är sfäriska och äggformade, <2 pm i diameter och förekommer ensamma, i par eller som kedjor. De är opportunistiska patogener och överlever vanligen i svåra förhållanden. Två arter är vanliga organismer i tarmen hos människor: E. faecalis (90-95 %) och E. faecium (5-10 %). Sällsynta kluster av infektioner inträffa med andra arter. Enterokocker kan inte bilda sporer, men är ändå toleranta mot ett brett spektrum av miljöförhållanden: extrema temperaturer (10-45 ºC), ett stort ph spann (4,5-10,0) och höga saltkoncentrationer. Enterokocker blir allt vanligare som indikator för fekal förorening, bland annat finns det med i EUs nya vattendirektiv samt i vattendirektiven i USA. Ett problem med detta är att det finns flertalet enterokocker som inte är av fekalt ursprung utan kan bland annat komma från växter (Son Thi Thanh et al., 2011). Vid standardodlingsmetoder för enterokocker är det svårt att särskilja de olika typerna vilket försvårar bedömningen, då den enda säkra metoden är fördjupade analyser av subgrupper. 19

20 Enterokocker kan vara svåra att använda som modellorganism för vanliga tarmpatogener eftersom deras tålighet mot miljöförhållanden skiljer väsentligt, dessutom försvåras användandet på grund av i miljön naturligt förekommande tåliga enterokocker vilka morfologiskt är svåra att skilja från de som kommer från tarmfloran. Enterokocker är termiskt resistenta så att de i de flesta fall har en något långsammare reduktion än animaliska virus, t.ex. rotavirus, och parasiter, t.ex. Ascaris spp., vilket gör att de kan vara en god modell dessa patogener (Tabell 2). Vid höga temperaturer, 70 ºC och mer, börjar reduktionen av enterokockerna bli avsevärt snabbare i förhållande till dessa två organismgrupper. Dock är tiden for en logs reduktion (D-värdet) fortfarande under minuten för de nämnda organismerna. Enda undantaget är en studie av Popat m.fl. (2010) som visat överlevnad av ascaris motsvarande ett D-värde på 8 minuter, medan andra studier av ascaris påvisar en mer än tio gånger så snabb reduktion. Vidare har enterokocker visat sig ha liknande reduktionsmönster vid ammoniakhygienisering som adeno- och rotavirus, se nedan om ammoniakhygienisering. Korrelationen är dock inte riktigt fastställd ännu (data ej publicerade). Ett intresse för att övervaka enterokockers reduktion i behandling är snarare relaterat risken för spridning av resistensgener, både från enterokocker men även från multiresistenta stafylokocker som har liknande cellstruktur som enterokockerna. Enterokocker reduceras med värmebehandling motsvarande 50 C till 90 % efter mellan 200 och 500 minuter från studier av reduktionen i gödsel respektive slam. Oavsett substrat är D värdet är nere i en minut vid 65 ºC. Studier har visat ett Z värde på mellan 5,1 och 5,8ºC i gödsel och avloppsslam. För validering av behandlingar av gödsel och ABP kategori 3 skall en reduktion på 5 log10 av Enterococcus faecalis påvisas, en sådan reduktion ger goda reduktionsmarginaler för andra bakteriella patogener, t.ex. frånvaro av salmonella i slutprodukten. Av de granskade regleringarna är det bara Danmark som har ett produktkrav, mindre än hundra enterokocker per gram våtvikt. 20

21 4.4 Ascaris spp. (suum, lumbricoides) Ascaris är en av de största parasitära rundmaskarna och den förekommer hos flertalet djurslag. Det är dock endas grisens (A. suum) och människans (A. lumbricoides) som har zoonotisk karaktär och smittar mellan arterna. Ascaris anges som kontrollorganism inom ABP-förordningen när det gäller kemiska behandlingar. Ascaris är vida känd för sin resistens i miljön och gentemot kemikalier. Bland annat har det konfirmerats viabla Ascaris suum (Ascaris som infekterar gris) i svinstallar som varit tomma i 14 år (Wallgren pers med.). I amerikanska studier har man påvisat att ascaris överlever behandling i ph 12 i upp till tre månader innan de inaktiveras. Ammoniakbehandling av ascaris har visat sig mycket mer effektiv än kalkbehandling även vid ph runt nio (Nordin et al., 2009). Som presenterats tidigare i rapporten finns det regleringar kring förekomsten av ascaris i avloppsprodukter ämnade för återföring till odling. I Sverige är det sällan man finner ascaris i avloppsslam (Sahlström et al., 2004), och därmed troligen inte heller i andra produkter. Detta gör det svårt att använda ascaris som en generell behandlingsindikator om organismen inte tillförs innan behandlingen och sedan följs genom hela behandlingen. Dessutom reduceras ascaris snabbare än enterokocker i de flesta behandlingstemperaturer vilket gör att enterkockernas reduktion kan täcka in reduktionen för ascaris. För kemisk behandling finns dock inte denna korrelation och reduktionen av ascaris bör valideras för behandlingen så att man säkerställer behandlingens effekt på organismen. Ascaris reduceras med värmebehandling motsvarande 50 ºC till 90 % efter 60 till 90 minuter i avloppsslam från olika studier. Z värdet för ascaris från studier av Popat m.fl. (2010) visar en långsam ökning av reduktionen med temperaturer då man har ett Z-värde på 19, jämfört med Aitken m.fl. (2005) som i sina studier påvisar det motsatta med ett z-värde på 3,5 ºC. Detta gör att de båda studierna visar upp ett D-värde vid 65 ºC på 15 minuter respektive 6 sekunder. Denna stora skillnad belyser vikten av att veta förutsättningarna för inaktivering i det egna materialet och systemets utformning/design. 4.5 Virus Parvovirus är ett linjärt enkelsträngat DNA virus som är ett av de minsta virusen. Det finns inga humanpatogena parvovirus men ett antal som infekterar djur. Parvoviruset är det rekommenderade viruset som skall användas inom ABP förordningen om virus anses vara en risk vid användningen av produkten (EU 142/2011). I jämförelse med de flesta andra animaliska virus är Parvovirus extremt värmetåligt, där man i vissa fall påvisat en reduktion mindre än 90 % efter en timmes behandling i 70 ºC (Sahlström et al., 2008). Detta gör att det finns bättre och mer relevanta virus att använda för att säkerställa behandlingens effekt på virus. Studier av inaktiveringen av bakterievirus har genomförts. Dessa kan enkelt korreleras till animaliska virus när det gäller termisk behandling och vissa fall har det även visat sig möjligt att använda som modell för ammoniakbehandling (Emmoth et al., 2011). Metodmässigt är virus jämfört med bakterier mer komplicerade att analysera och därmed avsevärt kostsammare. Virus är generellt sett inte ett problem vid hantering av avloppsprodukter 21

22 förutom källsorterade avloppsprodukter som används för odling av livsmedelsgrödor som konsumeras råa. Enterkocker har visat sig väl täcka in reduktionen av flera animaliska virus för termisk reduktion (Tabell 2) samt kemisk reduktion med ammoniak (Tabell 4) vilket gör att man i de flesta fall kan använda enterkocker som en god indikator på behandlingen. Studier av poliovirus, rotavirus och generellt av enterovirus visar på en sekundsnabb reduktion av poliovirus vid 50 ºC till D värden på upp till 120 minuter för rotavirus vid samma temperatur. Vid 65 ºC reduceras Rotavirus till 90 % efter fyra minuter medan Enterovirus reduceras efter tre minuter och polio reduceras på under minuten, detta motsvarar ett Z-värde på 10 för Rotavirus medan poliovirus kan ha ett z värde på över 30 ºC eftersom reduktionshastieten var hög i början men skillnaden vid ökad temperatur var låg. Det höga z- värdet för poliovirus kan även bero på tröghet i analyserna vilket lett till att man inte klarat av att säkerställa exakta inaktiveringshastigheter vid behandlingar som är kortare än en minut. 4.6 Slutsats Enterococcus spp samt E coli är de två relevanta organismerna som finns i höga koncentrationer i avloppsprodukter vars reduktion i materialet över tid kan vara relevanta att följa. Salmonella är en organism av stort samhällsintresse och det är därför viktigt att ett ökat växtnäringskretslopp inte ökar risken för spridning av salmonella vilket gör att nollförekomstbestämning av denna organism är viktigt. För termisk behandling vid lägre temperaturer är inte Ascaris, andra parasiter eller humana virus en viktig indikator eftersom E. coli såväl som enterokocker har högre överlevnad vid temperaturer upp till 60 ºC. Vid högre temperaturer kan dessa bli relevanta, men det finns enklare modellorganismer, t.ex. olika Bacillus, som kan användas för processvalidering. Dessutom sker sällan behandling av dessa produkter under en kort processoptimerad period vilket gör att behandlingstiden normalt vida överstiger tiden för inaktivering av mikroorganismerna i fråga. Vid kemisk behandling och långtidslagring är däremot ascaris intressant som indikator eftersom organismen är den som har visat störst överlevnad under sådana förhållanden. Den stora variationen i data för termisk reduktion (Tabell 2) visar hur viktigt det är att ha säkerhetsmarginaler för behandlingen så att man kan säkerställa att önskade reduktionsnivåer uppnås för de identifierade riskorganismerna. Variationerna kan till stor del bero på vilket material som används och vilken försökdesign som använts i de olika studierna. Dock täcker enterokocker in ascaris såväl som virus i de flesta fallen för behandling, vilket gör att enterokocker borde kunna fungera väl som indikator för både virus och parasiter vid värmebehandling. 22

23 Tabell 1. Gränser för koncentrationer av patogener och indikatororganismer för slutkvalitet i avloppsslam och gödsel samt mått på mikroorganismreduktion som används för validering av behandlingsmetoder i olika regleringar Organism Kvalitets- /reduktionskrav Reglering/Land Enterobakterier <10 2 g -1 TS Luxemburg, Schweiz - Totala termotoleranta koliforma bakterier <10 3 g -1 TS Österrike - klassning <10 3 g -1 TS US EPA Klass A < g -1 TS Norge - < cfu/mpn g-1 TS US EPA Ingen förekomst Frankrike - 5 log 10 reduktion Manure EC 2009 E. Coli < g -1 TS EC slamförordningsförlag <10 3 g -1 TS Finland - Klass B <10 5 g -1 TS England Conventional 2 log 10 reduktion England EC slamförordningsförlag Conventional Conventional <10 3 g -1 TS England Enhanced 6 log10 reduktion England EC slamförordningsförlag Salmonella spp. Ingen förekomst Danmark, Polen; Schweiz - Ingen förekomst g -1 TS Österrike - Ingen förekomst 25 g -1 våtvikt Ingen förekomst 50 g -1 TS våtvikt Finland - EC slamförordningsförlag Norge Enhances Advanced <3 MPN 4 g -1 TS US EPA Klass A <8 MPN/10 g -1 TS Frankrike - <10 3 MPN g -1 TS Italien - 5 log 10 reduktion (S.Senftenberg W775) EC slamförordningsförlag ABP förordningen Enterococcus spp. < 100 g-1 Danmark - Parasitära maskägg (viabla*) 5 log 10 reduktion ABP förordningen - <1 g-1 TS US EPA* Österrike, Schweiz <3 10 g-1 TS Frankrike - Inga Luxemburg; Norge* - 3 log10 reduktion ABP förordningen - Conventional, Advanced - Advanced - Klass A - Virus <1 4 g-1 TS US EPA Klass A <3 MPN 10 g-1 TS Frankrike - 3 log 10 reduktion om virus anses vara en risk ABP förordningen - 23

24 Tabell 2. Tiden (minuter) för decimalreduktion av kontrollorganismerna som används i huvuddelen av de olika regleringarna för behandling av slam Temperatur E. coli E. coli Salm. Salm. Enteroc. Enteroc. Ascaris Ascaris Ascaris Rotav. Poliov. Poliov. Enterov. 50 C , , C , , , C ,08 1,1 13 0, ,66 8,5 65 C ,01 0,11 4 0, ,47 2,7 70 C 0,02 0,02 0,17 0,02 0,02 0,19 8,1 0,01 0,01 1,5 0, ,33 0,83 75 C 0,01 0,01 0,03 0,01 0,01 0,03 4,4 0,01 0,01 0,49 0, ,23 0,26 80 C 0,01 0,01 0,01 0,01 0,01 0,01 2,4 0,01 0,01 0,16 0, ,16 0,08 z-värde 4,5 5,7 6,8 5,1 5,1 5,8 19,0 3,5 5,1 10,5 9,5 33,0 9,9 Substrat Slam Glass Slam Gödsel Gödsel Slam Slam Slam Slam Lab- lösning Slam Slam Slam Referens ) Misterlich and Marth (1984) 2) Elving (2012) 3) Popat et a. (2010) 4) Aitken et al. (2005) 5) Vinnerås m.fl. (2003) 6) Meng et al. (1986) 24

25 5 Material för återföring De material som innefattas i målet kring att återföra växtnäring är främst organiskt avfall, som faller under animaliska biproduktsförordningen (EU 146/2009). Sedan är det de olika avloppsfraktionerna som kan komma i fråga för återanvändning. De källsorterade fraktionerna vilka håller en högre renhetsgrad med avseende på tungmetaller än blandat avloppsvatten är källsorterad humanurin, källsorterat klosettvatten och latrin samt källsorterade fekalier. Den sista fraktionen, som idag är den största är avloppsslam, allt fler avloppsreningsverk utnyttjar sin överkapacitet i rötningsanläggningen för kombinerad rötning av slam och organiskt hushållsavfall. Detta gör att många följer biproduktförordningen, med värmebehandling i 70 C i en timme eller motsvarande behandling för det inkommande materialet. Avloppsslammet är en fraktion som under behandlingen har en låg torrsubstanshalt, <10% TS, för att sedan stegvis förtjockas till en torrsubstans som vanligen överstiger 20%, och i vissa processer fås ett slam som håller uppemot 50% torrsubstans. Slammets torrsubstanshalt beror mycket på vilken process som används i reningsverket kombinerat med slambehandlingsprocessen, därför är det bättre att säkerställa att man har en reduktion som med marginal reducerar de organismer som man anser vara en risk i materialet till en nivå som gör att risken för smittspridning inte föreligger. Utspädning kan inte ses som en behandling. De två källsorterade fraktionerna, urin och klosettvatten, håller en låg torrsubstanshalt, under en procent, oavsett behandlingssystem. Dessa två fraktioner återför stora mängder fosfor såväl som kväve, en avvattning, med dagens tillgängliga teknik skulle innebära att kvävet förloras, och är därför inte aktuell. Deras behandlingseffektivitet bör därför inte vägas mot torrsubstanshalten eftersom detektionsnivån för berörda organismer, kombinerat med den låga torrsubstansen gör att man vanligen inte kan mäta noggrannare än cfu per gram TS. I de tidigare förslagen från naturvårdsverket kring reduktionsnivåer på avloppsfraktioner som återförs var ett av kriterierna att man skulle uppnå koncentrationer under 1000 cfu per gram torrsubstans. Detta ger en skillnad om faktor 20 mellan urin och avvattnat avloppsslam. Dr Björn Vinnerås, Docent i Kretsloppsteknik med specialisering på hygieniseringsteknik. Sveriges Lantbruks Universitet, Institutionen för Energi och Teknik, Uppsala

26 6 Behandlingsmål Målet med hygieniserande behandling är att producera ett säkert gödsel- eller jordförbättringsmedel. Behandlingen har då två olika typer av patogeförekomst att ta hänsyn till. Den första typen är de kontinuerligt förekommande sjukdomsframkallande mikroorganismerna som finns i materialet. Ett exempel är salmonella, viken man alltid kan förvänta sig finna i avloppsprodukter trots låg rapportering av humana fall. Den andra typen är organismer som inte förekommer lika ofta men som kan vara svårare att reducera, såsom inälvsparasiter, t.ex. ascaris och kryptosporidier. Behandlingen måste täcka in dessa två olika förekomster för att säkerställa att risken för att föra smitta vidare minimeras. Flera länder har absolutmål för olika organismer, t.ex. har man i Norge kravet att det inte skall finnas några viabla Ascaris spp ägg, medan man i USA kräver att det skall finnas mindre än en Ascaris spp. ägg per fyra gram material (Tabell 1). Studier av slammet i Sverige visar att man vanligen inte finner parasiter i avloppsslammet (Sahlström et al., 2004) vilket gör slutkoncentrationer till ett dåligt mått på hygieniseringen. Det är enklare att man i en behandlingsprocess kräver att behandlingen skall ge vissa reduktionsnivåer. Dessa nivåer behöver sedan valideras i processen där avdödningen av modellorganismer (som beskrivs nedan) korreleras till styrparametrar i processen, t.ex. temperatur, ph, ammoniak etc. Sedan kan processens dagliga hygieniska kvalitet utvärderas med direktmätningar av de validerade parametrarna. Vad materialet skall användas till påverkar i sin tur hur långtgående behandlingen bör vara och då användning där risk för smittspridning är hög, t.ex. vid gröda avsedd för humankonsumtion, krävs en högre grad av hygienisering jämfört med användning som ger lägre risk för smittspridning. Den regel som vanligen gäller vid certifiering av gödslingsprodukter är att produkten skall vara hygieniskt säker när den lämnar behandlingsanläggningen. För att säkerställa att en validerad behandling är giltig bör även lagringen på anläggningen inkluderas i de parametrar som begränsar hygieniseringen för behandlingen. Mikrobiella analyser ger en ögonblicksbild av effekten på den mikrobiella statusen för just den undersökta organismen i det analyserade provet. Det är därför viktigare att behandlingsprocessen är parameterstyrd, där hygieniseringen måste styras av de för processen uppsatta kraven. Dessa krav skall i samband med uppstarten valideras att de ger önskad effekt för behandlingen. 26

27 7 Värmebehandling 7.1 Generella aspekter Värmebehandling är en av de mest studerade behandlingarna för att hygienisera olika material och många av de behandlingar som i olika regleringar anges resultera i en produkt som, i relation till användningen, anses som hygieniskt säker baseras på värmeinaktivering (över 50 C) där temperaturen styr behandlingstiden (Tabell 3). För ren värmebehandling tillförs värme materialet externt medan i biologiska behandlingar såsom kompostering används den biologiska processen i sig som den främsta uppvärmande faktorn. Ett tredje alternativ är att tillskottsenergi används för att reglera processtemperaturen i en biologisk behandling, såsom mesofil och termofil rötning. Även om sambandet mellan temperatur och inaktiveringshastighet är fastställd för ett brett spektra av mikroorganismer så innebär behandling i praktiken att andra aspekter av behandlingen såsom värmeöverföringsmetod, partikelstorlek, värmeförluster och stabilisering av materialet, måste beaktas. Vid all värmebehandling, krävs det att mer värme tillförs/bildas än den värme som förloras från systemet. För att minska mängden förlorad värme bör materialet isoleras. Isoleringen kan antingen ske i en reaktor med isolerade väggar, eller så kan det ske i en öppen komposteringsprocess där viss del av materialet som behandlas får agera isolering och därmed hålla en lägre temperatur jämfört med andra delar av materialet. I en värmebehandling kan en effektiv hygienisering uppnås och det är enkelt att övervaka temperaturparametrar relaterade till den hygieniska kvalitén på materialet. Värmebehandlingen bör dock, som nämnts tidigare, kombineras med en efterföljande biologisk stabilisering eftersom förekomsten av icke patogena mikroorganismer i materialet motverkar kolonisering och återväxt av sjukdomsframkallande mikroorganismer (Sidhu et al., 2001). Ett typiskt exempel på detta är utvecklingen av efterpastörisering för rötat avloppsslam under 1980-talet i Schweiz där det visade sig att man efter pastöriseringen hade ett hygiensikt säkert material men att koncentrationen tarmbakterier i efterföljande lagringsbrunnar var högre än vad man hade in till behandlingsanläggningen. Alla dessa anläggningar konstruerades om till förpastörisering, vilket ledde till bättre hygienisk kvalitet på slutprodukten. Om det av processtekniska skäl behöver genomföras en efterpastörisering bör denna ske i kombination med annan efterföljande stabilisering t.ex. ammoniakbehandling, motsvarande en oladdad ammoniakkoncentration på 10 mm, eller ytterligare biologisk behandling såsom rötning (mesofil eller psykrofil) eller 27