Klosettvatten i kretslopp Introduktion Projektet Klosettvatten i kretslopp utreder om källsorterat klosettvatten kan accepteras av livsmedelsindustrin som ett gödselmedel. Projektet genomförs av Inst. för landskapsoch trädgårdsteknik tillsammans med unds Renhållningsverk, med finansiellt stöd från Region Skånes Miljövårdsfond. Metod Klosettvatten från enskilda avlopp med slutna avloppstankar samlas in och lagras i en avställd flytgödselbehållare inför provtagning. Prov tas på växtnäring, tungmetaller, miljöstörande organiska ämnen och patogena indikatororganismer. Omrörning sker i flytgödselbehållaren med en propelleromrörare för att få representativa prov. Resultat Fosfortillförseln med klosettvattnet begränsar spridningsmängden när reglerna för spridning av avloppsslam på åkermark tillämpas, fig. 1. Klosettvattnet har bra kvalitet ur växtnäringsoch tungmetallsynpunkt jämfört med andra organiska gödselmedel, t.ex. nötflytgödsel, enligt Naturvårdsverkets rapport 4974, fig. 2. Halterna av miljöstörande organiska ämnen, Nonylfenol, PAH och PCB är låga; 1, 5 resp. 1 av riktvärdena för avloppsslam. Reduktionen av patogena indikatororganismer under 6 månaders lagring i flytgödselbehållaren har varit relativt stor för flera organismer. Salmonella har inte påvisats i klosettvattnet vid inlagring eller efter lagring. KEAST 12 maj 3 Nöt flyt 193 NV NV KRAV 2 I-II (35 kg P/ha) 73 85 KRAV 2 I-II (35 kg P/ha) 78 92 62 N-total 11 54 NH4-N 93 N-tillgängligt 95 35 Kalium K 51 21 CaO TS 931 13 14 Våtvikt 423 77 6 6 mm 42,3 Cd/P 12 N-Tot NO3-N NH4-N Fosfor Kalium Pb Cd Cu Cr Hg Ni Zn ppm mg/kg 117 N-total 5 NH4-N 58 47 N-tillgängligt 64 42 39 Kalium K 116 CaO 17 TS 2 895 11 Våtvikt 29 538 mm 3, Cd/P 17 N-Tot NO3-N NH4-N Fosfor Kalium Pb Cd Cu Cr Hg Ni Zn ppm mg/kg Figur 1. Fosfortillförseln med klosettvattnet begränsar spridningsgivan per hektar när SNFS 1994:2 tillämpas. Figur 2. Nötflytgödsel, enligt NV rapp 4974, tillför mer tungmetaller och ger en obalans i NPK-tillförseln jämfört med klosettvatten. Institutionen för landskaps- och trädgårdsteknik & Angelika Blom, SU Alnarp, 4 41 5 Anna Wilhelmsson Göthe, unds Renhållningsverk, 46 35 5 Bo Fransman, Region Skånes Miljövårdsfond, 44 13 3 www.lt.slu.se, nov 4
SU Alnarp 4-11-12 4-41 51 34 Klosettvatten i kretslopp - årsrapport för 4 Inledning Med ekonomiskt stöd från Region Skånes Miljövårdsfond har unds Renhållningsverk (RV) tillsammans med Institutionen för landskaps- och trädgårdsteknik, SU Alnarp, under 3 och 4 genomfört projektet okalt kretslopp för klosettvatten från slutna avloppstankar. Projektet syftar till att genom kemiska och mikrobiologiska analyser samt genom växtodlingsförsök i demoform utvärdera om ett källsorterat och lagrat klosettvatten kan användas som gödselmedel på åkermark i en växtföljd där det odlas foder- och livsmedelsgrödor. Klosettvatten samlas in med slamsugningsbil, silas i en reningscontainer och lagras därefter i en flytgödselbehållare inför provtagning och analys (figur 1). De fastigheter som ingår i undersökningen blir slumpmässigt utvalda, genom att fastighetsägarna beställer tömning av sina avloppstankar hos RV helt enligt ordinarie rutin. Figur 1. Reningscontainer för silning av klosettvatten. En dränkbar pump lyfter upp klosettvattnet i flytgödselbehållaren efter genomförd silning. Projektets mål Projektets mål på kort sikt är att genom kemiska och mikrobiologiska analyser samt genom växtodlingsförsök i demoform utvärdera om ett källsorterat och lagrat klosettvatten från slutna avloppstankar kan accepteras av livsmedelsindustrin som ett gödselmedel på åkermark i en växtföljd där det odlas foder- och livsmedelsgrödor. Det långsiktiga målet är att bygga upp lokala system där källsorterat och lagrat klosettvatten av hög kvalitet m.a.p. växtnäring, tungmetaller, organiska miljöstörande ämnen och hygien används på närbelägen åkermark. På så sätt kan återföring av växtnäring i klosettvatten ökas samtidigt som användningen av fossil energi kan minskas jämfört med om klosettvatten transporteras till avloppsreningsverk på större avstånd. 1
SU Alnarp 4-11-12 4-41 51 34 Bakgrund Ett stort antal fastigheter i unds östra kommundelar har slutna avloppstankar för uppsamling av klosettvatten (urin, fekalier, papper och spolvatten). Många av dessa ligger inom vattenskyddsområden. I dagsläget transporteras klosettvattnet upp till 3 km från fastigheterna med hjälp av slamsugningsbil. Transporten sker till kommunens avloppsreningsverk Källby, i unds tätort, för behandling. De mindre reningsverken på landsbygden klarar inte av att ta emot klosettvattnet, eftersom det uppstår en stötbelastning i reningsverket då slamsugningsbilen levererar klosettvattnet. Årligen transporterar RV ca 25 m 3 klosettvatten från de östra kommundelarna till Källby reningsverk. RV:s största slamsugningsbil har en lastkapacitet på ca 24 m 3, vilket betyder att det krävs ca lastbilstransporter per år för att transportera klosettvattnet från ca 375 fastigheter. Detta förfarande leder till en stor användning av fossila drivmedel samtidigt som återförseln av växtnäring från de enskilda avloppen är ytterst begränsad, eftersom en stor andel av slammet från Källby reningsverk inte används på åkermark i dagsläget. Klosettvatten i kretslopp från unds kolonier På uppdrag av Park- och naturkontoret samlar RV, sedan 1999, in källsorterat klosettvatten från slutna avloppstankar på 17 koloniområden i und. Insamlingen sker med hjälp av slamsugningsbil. Klosettvattnet lagras, inför spridning på åkermark, i en täckt flytgödselbrunn hos en lantbrukare strax utanför und. Analyser tas på klosettvattnet före varje spridning för att kontrollera kvaliteten. Analyserna omfattar prov på salmonella, samt växtnärings- och tungmetallinnehåll. Med längre intervall mellan proven, ca 1 gång vart annat år, undersöks även organiska miljöstörande ämnen. Salmonella har aldrig förekommit i klosettvattnet från kolonierna sedan starten 1999. Cerealia R&D har under 3 givit tillstånd för spridning av klosettvattnet från unds kolonier på åkermark. Vissa begränsningar finns dock i tillståndet. Bland annat får klosettvattnet inte spridas direkt till eller i spannmålsgrödor avsedda för livsmedelsanvändning, utan endast till en mellanliggande gröda. Spridning av klosettvattnet sker därför på hösten inför sådd av foderspannmål såsom rågvete och fodervete. Klosettvattnet sprids med flytgödseltunna utrustad med släpslangar på stubb och plöjs alternativt harvas ner inom 4 timmar efter spridningen. Det lagrade klosettvattnet är i princip luktfritt och några luktolägenheter har därför aldrig uppstått vid utspridningen på åkermark. Projektets genomförande under 4 Projektet har under 4 indelats i tre huvuddelar: 1. kvalitetsundersökning av klosettvattnet m.a.p. på innehåll av växtnäring, tungmetaller och organiska miljöstörande ämnen 2. kemisk hygienisering av klosettvatten genom tillsats av urea resp. kalk i olika koncentrationer. (Finansieras av SF och genomförs av Björn Vinnerås, SVA Ultuna) 3. växtodlingsförsök i demoform genom gödsling av sockerbetor med klosettvatten 2
SU Alnarp 4-11-12 4-41 51 34 Resultat från projektet 4 Kvalitetsundersökning Under januari till mars 4 fylldes flytgödselbehållaren med silat klosettvatten. I mitten av mars fanns det ca 3 m 3 i behållaren. Vid provtagningen på klosettvattnet den 25 mars gjordes en omrörning i flytgödselbehållaren med en traktordriven propelleromrörare för att få ett representativt prov. Detta prov är i realiteten ett samlingsprov från ca fastigheter med slutna avloppstankar. Provet undersöktes med avseende på innehåll av växtnäring, tungmetaller, miljöstörande organiska ämnen samt patogena indikatororganismer. Analysresultatet visar att fosforinnehållet i klosettvattnet begränsar den tillåtna spridningsmängden, när reglerna för spridning av slam på åkermark (SNFS 1994:2) tillämpas för denna avloppsfraktion, samt att kvoten mellan kadmium och fosfor är 19 ppm (figur 2). KEAST 25 mars 4 NV KRAV 2 12 96 I-II (35 kg P/ha) 85 85 N-total 152 NH4-N 144 N-tillgängligt 145 Kalium K 51 CaO TS 859 13 11 Våtvikt 423 77 mm 42,3 Cd/P ppm 19 mg/kg N-Tot NO3-N NH4-N Fosfor Kalium Pb Cd Cu Cr Hg Ni Zn 24 56 37 32 Figur 2. Kvalitets- och spridningsdiagram över klosettvatten från ca slutna avloppstankar, mars 4. Spridningsmängden begränsas av fosfortillförseln när SNFS 1994:2 tillämpas. Analysresultatet visar även att halterna av miljöstörande organiska ämnen är låga; Nonylfenol,4, PAH 2 resp. PCB 9 av riktvärdena för avloppsslam enligt slamöverenskommelsen. Allt detta sammantaget visar att klosettvatten från slutna avloppstankar (KEAST) i und har en bra kvalitet ur växtnärings- och föroreningssynpunkt. Halterna av patogena indikatororganismer som ingår i projektets provtagningsprogram; Sulfitreducerande clostridier, fekala streptokocker, E-Col. 44 C och Koliforma bakterier var relativt höga, eftersom klosettvattnet inte hygieniserats i någon större utsträckning under den korta lagringsperioden, januari - mars. Salmonella kunde dock inte påvisas i provet, vilket medförde att klosettvattnet kunde spridas på åkermark i växtodlingsförsöket. Från slutet av mars till början av juni 4 fylldes flytgödselbehållaren på nytt med silat klosettvatten. I början av juni fanns det återigen ca 3 m 3 i behållaren. Vid provtagningen den 2 juni omrördes klosettvattnet i flytgödselbehållaren med en propelleromrörare för att få ett representativt prov. Detta prov utgörs återigen av ett blandprov från ca fastigheter med slutna avloppstankar. Provet undersöktes med avseende på innehåll av växtnäring, tungmetaller, miljöstörande organiska ämnen samt patogena indikatororganismer. 3
SU Alnarp 4-11-12 4-41 51 34 Analysresultatet visar att ammoniumkväveinnehållet i klosettvattnet begränsar den tillåtna spridningsmängden, när reglerna för spridning av slam på åkermark (SNFS 1994:2) tillämpas, samt att kvoten mellan kadmium och fosfor är 15 ppm (figur 3). KEAST 2 juni 4 NV 1 KRAV 2 97 93 I-II (35 kg P/ha) N-total 18 NH4-N 15 N-tillgängligt 153 Fosfor P 21 Kalium K 56 CaO TS 86 13 Våtvikt 428 571 7 7 4 mm 42,9 Cd/P ppm 15 mg/kg N-Tot NO3-N NH4-N Fosfor Kalium Pb Cd Cu Cr Hg Ni Zn 43 27 41 Figur 3. Kvalitets- och spridningsdiagram över klosettvatten från ca slutna avloppstankar, juni 4. Spridningsmängden begränsas av ammoniumkvävetillförseln när SNFS 1994:2 tillämpas. Tillförseln av totalkväve är inte reglerad i SNFS 1994:2, vilket medför att den får överstiga. Analysresultatet visar att halterna av miljöstörande organiska ämnen är låga; Nonylfenol 1, PAH 1 resp. PCB 9 av riktvärdena för avloppsslam enligt slamöverenskommelsen. Än en gång visar analyserna att klosettvatten från slutna avloppstankar (KEAST) i und har en bra kvalitet ur växtnärings- och föroreningssynpunkt. I september 4 upprepades provtagningen på det klosettvatten som lagrats in under våren, från slutet av mars till början av juni. Klosettvattnet i flytgödselbehållaren omrördes som vanligt med en propelleromrörare för att få ett representativt prov. Provet undersöktes med avseende på innehåll av växtnäring, tungmetaller, miljöstörande organiska ämnen samt patogena indikatororganismer. Ett fullständigt analysprotokoll finns i bilaga 1. Analysresultatet visar att fosforinnehållet i klosettvattnet begränsar den tillåtna spridningsmängden, när reglerna för spridning av slam på åkermark (SNFS 1994:2) tillämpas, samt att kvoten mellan kadmium och fosfor är 22 ppm (figur 4). Analysresultatet visar även att halterna av miljöstörande organiska ämnen är låga; Nonylfenol 1, PAH 1 resp. PCB 13 av riktvärdena för avloppsslam enligt slamöverenskommelsen. Än en gång visar analyserna att klosettvatten från slutna avloppstankar (KEAST) i und har en bra kvalitet ur växtnärings- och föroreningssynpunkt. Slutsatsen från de tre analyser som utförts under 4 på källsorterat och lagrat klosettvatten ger samma bild av kvaliteten på klosettvattnet som under 3, se även projektets Årsrapport 3. 4
SU Alnarp 4-11-12 4-41 51 34 KEAST 23 sept 4 NV KRAV 2 I-II (35 kg P/ha) N-total 126 NH4-N 113 N-tillgängligt 114 Kalium K 69 CaO 1 TS 855 84 75 Våtvikt 628 571 mm 62,9 Cd/P ppm 22 mg/kg N-Tot NO3-N NH4-N Fosfor Kalium Pb Cd Cu Cr Hg Ni Zn 115 28 64 5 14 13 28 89 Figur 4. Kvalitets- och spridningsdiagram över klosettvatten, från ca slutna avloppstankar, som lagrats i flytgödselbehållaren utan påfyllning från juni till september 4. Spridningsmängden begränsas av fosfortillförseln när SNFS 1994:2 tillämpas. Tillförseln av kalium är inte reglerad i SNFS 1994:2 och får därför överstiga i kvalitetsdiagrammet. Hygienisering av klosettvatten Med start den 2 juni påbörjades den kemiska hygieniseringsdelen inom projektet av Björn Vinnerås, SVA, genom att fastställa halterna av patogena indikatororganismer i det klosettvatten som lagrats in i flytgödselbehållaren från slutet av mars till början av juni. Klosettvattnet har därefter lagrats i behållaren utan ny påfyllning, vilket ger möjlighet att studera hur olika långa lagringstider påverkar klosettvattnets hygieniska status. Resultatet från denna del av projektet redovisas separat av Björn Vinnerås till SF samt till RV och Region Skåne under vintern 4-5. Växtodlingsförsök i demoform I slutet av mars spreds klosettvattnet på ett fält inför sådd av sockerbetor. Klosettvattnet, som samlats in under perioden januari till mars 4, spreds med hjälp av en flytgödseltunna utrustad med släpslangar och myllades ner inom 4 timmar. Enligt försöksplanen skulle klosettvatten spridas i olika givor;, 5 resp. m 3 per hektar. Givan på m 3 per hektar fick utgå ur försöket eftersom marken, fast den var av sandjordstyp, blev för våt att plöja omedelbart efter utspridningen av klosettvattnet. En omedelbar nedmyllning av klosettvattnet krävdes, eftersom det inte var hygieniserat (lagrat tillräckligt lång period) vid spridningstillfället. En giva på 5 m 3 per hektar, dvs. 5 mm, gick däremot utmärkt att plöja ner omedelbart efter utspridningen. I början av april, dvs. några dagar efter att klosettvattnet spridits och plöjts ner, såddes sockerbetor på fältet. Enligt försöksplanen skulle klosettvattnet tillföra sockerbetorna en extra mängd växtnäring utöver den mängd som lantbrukaren spred i form av konstgödsel. Eftersom den höga givan av klosettvatten fick utgå ur försöket, så tillfördes sockerbetorna endast 15 kg ammoniumkväve, 3 kg fosfor resp. 6 kg kalium per hektar, med givan på 5 m 3 klosettvatten per hektar. Mot bakgrund av den lilla extra mängd växtnäring som tillfördes sockerbetorna med klosettvattnet så bedömdes det som utsiktslöst att utvärdera hur detta påverkade sockerbetsskördens storlek. 5
SU Alnarp 4-11-12 4-41 51 34 Diskussion Kvalitetsundersökning Ett källsorterat och lagrat klosettvatten från slutna avloppstankar har så hög kvalitet med avseende på växtnäring, tungmetaller och organiska miljöstörande ämnen att det bör kunna användas som ett gödselmedel i en växtföljd där det odlas foder- och livsmedelsgrödor. Detta grundas på de analyser som utförts under 3 och 4. Dessa visar bland annat att klosettvattnets kvalitet, ur växtnärings- och tungmetallsynpunkt, är minst lika bra som för nötflytgödsel (figur 5) och som för klosettvatten från unds kolonier sommaren 4 (figur 6). Nöt flyt 193 NV KRAV 2 92 I-II (35 kg P/ha) 78 N-total 117 NH4-N 58 N-tillgängligt 64 Kalium K 116 39 CaO 17 TS 2 895 11 Våtvikt 29 538 mm 3, Cd/P ppm 17 mg/kg N-Tot NO3-N NH4-N Fosfor Kalium Pb Cd Cu Cr Hg Ni Zn 5 47 42 Figur 5. Kvalitets- och spridningsdiagram över nötflytgödsel baserad på data från SNV (1999). Spridningsmängden begränsas av fosfortillförseln när SNFS 1994:2 tillämpas. Tillförseln av kalium är inte reglerad i SNFS 1994:2 och får därför överstiga i kvalitetsdiagrammet. Koloni 2 sept 4 NV 117 19 KRAV 2 I-II (35 kg P/ha) N-total 176 NH4-N 81 N-tillgängligt 9 Kalium K 65 CaO 1 TS 968 54 Våtvikt 88 mm 88, Cd/P ppm 29 mg/kg N-Tot NO3-N NH4-N Fosfor Kalium Pb Cd Cu Cr Hg Ni Zn 46 84 35 66 28 27 76 Figur 6. Kvalitets- och spridningsdiagram över klosettvatten från unds kolonier sommaren 4. Spridningsmängden begränsas av fosfortillförseln när SNFS 1994:2 tillämpas. En bättre kvalitet erhålls normalt på klosettvattnet om slamsugningsbilens tank rengörs före hämtning av klosettvatten på kolonierna. 6
SU Alnarp 4-11-12 4-41 51 34 Växtodlingsförsök i demoform Även om det under 4 inte gick att utvärdera hur skörden påverkas vid tillförsel av klosettvatten till sockerbetor, så gav demoförsöket värdefull information om hur klosettvatten bör spridas framöver. Ett förslag som framkommit inom projektet är att sprida ett silat och hygieniserat klosettvatten i växande grödor med en bevattningsramp utrustad med släpslangar (figur 7). Figur 7. En bevattningsramp utrustad med släpslangar kan sprida silat klosettvatten i växande grödor utan skadlig markpackning och utan någon störande aerosolspridning till omgivningen. Rekommendationer Hygienisering av klosettvatten För att få acceptans för spridning av klosettvatten i växande grödor framöver krävs det att klosettvattnet är hygieniserat. En mycket intressant metod för hygienisering är tillsats av urea till klosettvattnet. Metoden har utvecklats av SVA i Uppsala och med gott resultat utvärderats i mindre skala, i anslutning till detta projekt, under sommaren 4. Mot denna bakgrund skulle det vara önskvärt att hygieniseringsmetoden kunde utvärderas i fullskala. unds renhållningsverk kan erbjuda en fungerande infrastruktur för sådana försök genom att tillhandahålla silat klosettvatten, flytgödselbehållare för lagring av urea-behandlat klosettvatten samt kemiska totalanalyser både på det klosettvatten som lagras in i flytgödselbehållarna och det som sprids på åkermark. Spridning av klosettvatten i ettåriga energigrödor Hygieniserat klosettvatten kan med fördel tillföra näring till ettåriga energigrödor såsom hampa, havre, höstvete, majs, raps, rågvete eller sockerbetor (Simic, 4). Genom att sprida det hygieniserade klosettvattnet i växande energigrödor med släpslangsutrustning så fås ytterligare barriärer mot spridning av eventuella smittämnen, eftersom dessa grödor inte används som foder eller livsmedel. 7
SU Alnarp 4-11-12 4-41 51 34 Implementeras idéerna om att sprida klosettvatten till ettåriga energigrödor så blir det troligen lättare att uppnå projektets långsiktiga mål: att bygga upp lokala system där källsorterat klosettvatten av hög kvalitet används på närbelägen åkermark. Sådana system skulle på ett utmärkt sätt kunna öka återföringen av växtnäring från enskilda avlopp med slutna avloppstankar, producera bioenergi utifrån recirkulerad växtnäring och minska användningen av fossil energi (diesel) jämfört med om klosettvatten transporteras till avloppsreningsverk på större avstånd. Referenser Simic, N. 4. Sockerbetans framtid ligger i plast och bränsle. AT nr 78, sid. 12. SNV, 1999. Stallgödselns innehåll av växtnäring och spårelement. Naturvårdsverket rapport 4974. Årsrapport 3. okalt kretslopp för klosettvatten från slutna avloppstankar i unds östra kommundelar., SU Alnarp, 4-1-7. 8
Bilaga 1 Analysrapport Göteborg SU att: Angelika Blom Inst. för landskaps- och trädgårdsteknik Box 66 23 53 Alnarp Rapport utfärdad av ackrediterat laboratorium Report issued by Accredited aboratory Journalnr Kundnr Provtyp KSM5428-4 842711-665334 Avloppsvatten Sida 1 (2) Provtagare/referens Provets märkning Svensson Sven-Erik Veberöd 4-9-23 Provtagningsdatum 4-9-23 Provet ankom 4-9-23 Analysrapport klar 4-1-15 * Analysnamn Torrsubstans ph Kväve total Ammonium-nitrogen Fosfor total Fluoranten Benso (b) fluoranten Benso (k) fluoranten Bens (a) pyren Benso (ghi) perylen Indeno (1 2 3 -cd) pyren PCB 28 PCB 52 PCB 11 PCB 118 PCB 153 PCB 138 PCB 18 4-Nonylfenol Pres.fekala streptococke E-Coli 44 C (MPN) Salmonella Presumtiva Cl. perfringens Koliforma bakt. 35 C, MPN Silver Ag Kadmium Cd Krom Cr Koppar Cu Kvicksilver Hg Kalium K Nickel Ni Bly Pb Tenn Sn Zink Zn Resultat 1.36 7.9 18 35.29 <.3 <.3 <.3 <.3 <.3 <.1 <.1 <.1 <.1 <.1 <.1 <.1.8 8 24 ej påvisad >5 17.15.76.86.24.31 11.11.11.22.85 Enhet g/l st/ ml st/ ml st/ ml st/ ml Mäto. 3 1 15 1 3 3 3 3 3 3 3 25 25 25 15 25 Ref/instr. SS 28113 G SS 28122-2.Titro. G Konelab G Konelab G TRAACS G A9:7 EPA 351, 831 A9:7 EPA 351, 831 A9:7 EPA 351, 831 A9:7 EPA 351, 831 A9:7 EPA 351, 831 A9:7 EPA 351, 831 9:6,EPA 351, 88 Extr 9:6,EPA 351, 88 Extr 9:6,EPA 351, 88 Extr 9:6,EPA 351, 88 Extr 9:6,EPA 351, 88 Extr 9:6,EPA 351, 88 Extr 9:6,EPA 351, 88 Extr Chemosphere 199, 179-195, SN SS 28179 SS 28166 ISO/CD 6461-2 SS 28166 ICP-AES AFS (kallförångning) ICP-AES ICP-AES Ort K K K K Metallerna är syrauppslutna enligt SS2815-2. Kvicksilver Hg är syrauppsluten enligt SS-EN 1483. Förklaring till förkortningar och *, se omstående sida.