Sandbäddar för slam och latrinavvattning – effekter av

Effekter av bäddtjockleken på slam/latrinrejektets kvalitet har undersökts i tre pilottorkbäddar i Uganda. Organiskt material, kväve, fosfor och mängden inälvsmaskägg har analyserats i studien.

Av: Jörgen Hanaeus 

Effekten av tjockleken hos slamtorkbäddar av sand på avvattningstid, föroreningsbelastning och –avskiljning, torrsubstans, separation av näringsämnen och inälvsmaskar har undersökts i tre slamtorkbäddar i pilotskala i Uganda. Bäddarna var av sand, 15-35 cm tjocka, med två nivåer av dränerande bärlager under. Filtrertiden var 3,6 – 4,0 h; längre ju tjockare bädd.  Den tjockaste bädden, 35 cm, gav också de bästa separationseffekterna. Det innebar t ex att potentialen för att återvinna innehållna näringsämnen ökade. Den tunnaste bädden, 15 cm, minskade dock arealåtgången med ca 5 %.

Samtliga inälvsmaskägg avskildes till det kvarvarande fasta slammet i filtret. Inaktiveringen av dem var dock enbart mellan 56 och 72 % under filtreringen.

Bakgrund

I Afrika, söder om Sahara, har mer än 2/3 av befolkningen lokala toalettlösningar. Dessa system genererar i takt med befolkningsökningen stora mängder slam och latrin med relativt hög torrsubstanshalt eftersom systemen sällan är vattenbaserade. Slammet används ofta utan behandling i jordbruk och vattenbruk vilket givetvis medför hygieniska risker.

Näringsinnehållet är dock i sig attraktivt. Patogena mikroorganismer behöver då inaktiveras för fortsatt användning. I dessa delar av Afrika anses förekomsten av inälvsmaskägg (helminths), särskilt Ascari ägg, vara den bästa hygieniska indikatorn eftersom de bedöms mer resistenta än övriga patogener.

Flera möjliga behandlingar med låg resursåtgång har föreslagits, bland annat slamtorkbäddar följda av kompostering, där återstoden blir näringsrik och möjlig att använda för odlingsändamål. En parameter som hittills inte fokuserats är slamtorkbäddens tjocklek, vilket har motiverat föreliggande undersökning.

Anläggning och metod

Försöken genomfördes i Ugandas huvudstad Kampala och omfattade lagringstankar för slam och 12 pilottorkbäddar om 1 m²/st med betongväggar. Bäddarnavar uppbyggda av ett bottenlager av 15 cm grus 10-19 mm följt av ytterligare ett bärande lager om 10 cm grus 5-10 mm och därefter ett lager sand 0,2-0,6 mm med varierande tjocklek: 15,25 eller 35 cm i de olika bäddarna; tre av varje tjocklek. Ett myggnät lades ovanpå sanden för att enklare kunna lyfta av den torkade produkten. I bottenlagret fanns utloppsrör som dränerade bädden genom betongväggen och mynnade i en uppsamlingsdunk.

Slam/latrin hämtades från ventilerade groplatriner och från slamavskiljare i enkla bosättningar inom en halv km från provbäddarna. Det blandades i proportionerna 1:2. Belastning skedde med 2 dm slam på varje bädd. När flödet till uppsamlingsdunkarna upphörde bedömdes aktuellt försök vara avslutat. Då kunde det torkade slammet enkelt skördas. Fem försöksserier genomfördes under sju månader.

På det råa slammet togs till varje försöksserie ett tiotal stickprover som sammansattes till ett blandprov. Filtratet provtogs dygnsvis och sammansattes till ett blandprov. Avskilt slam avlägsnades varsamt och vägdes, blandades och analyserades.

Filtratet och det råa slammet analyserades för pH, konduktivitet, torrsubstans, suspenderade ämnen, organisk andel av dessa, BOD, COD fast och löst, kvävefraktioner, totalfosfor och kalium. 

Det torkade slammet analyserades för torrsubstans, glödrest, kvävefraktioner, totalfosfor och kalium.

De olika produkterna analyserades också för Ascari ägg.

Resultat

Det råa slammet/latrinet höll pH 7,7, COD 15 000 mg/L, Kjeldahl-N 2 100 mg/L, Tot-P 300 mg/L, TS 30 %, glödförlust av TS 62 % och 98 Ascari ägg/g.

Avvattningstiden för de tre bäddtjocklekarna var 3,65 d (15 cm), 3,83 d(25 cm) resp. 4,02 d (35 cm). Variationer förekom, troligen beroende på temperaturvariationer (16-29 °C) och relativ fuktighet (74-80 %) under försökstiden. Belastningsändringar till följd av tjugo %-iga variationer i  den initiella TS-halten bidrog säkert också (300-500 kg TS/m², år).

Filtraten höll en TS-halt av 5 400-4 600 g/L med ökande bäddtjocklek, varav ca 2/3 var organiskt material. Tot-P var ca 100 mg/L och Kjeldahl-N var 610-270 mg/L med ökande bäddtjocklek. Höga halter, men en mycket stor del av ämnena stannade i bäddarna.  COD-halten var 1 330 – 1 080 mg/L varav ca 2/3 var löst.

Antalet Ascari ägg avskildes till 100 % vid passagen av de olika bäddarna. De avskilda äggen inaktiverades i olika grad i bäddarna under torkprocessen och halterna i dessa var 43 ägg/g, 35 ägg/g och 27 ägg/g följande ökande bäddtjocklek. TS-nivån var då ca 40 % och litteraturuppgifter angav att detta värde borde höjas ända till 95 % för att få en pålitlig inaktivering av Ascariägg vid aktuell temperatur.

Slutsatser

En stor del av vätskedelen från slam och latrin kunde avskiljas i sandbäddar och en större tjocklek var gynnsam för avskiljningen av de vanligaste avloppsparametrarna. Särskilt separerades Ascariäggen väl, men överlevde till avsevärd del i bädden. Den filtrerade vätskan kan behöva efterbehandling om vattenutsläpp är aktuellt. Även det avskilda fasta materialet behöver hygieniseras; t ex genom samkompostering med växtrester.

Den i Europa vanligaste uppfattningen om slamtorkbäddar är att avvattningen är i fokus och sker genom avdunstning och dränering (filtrering). Avdunstningen dominerar, men en vanlig andel av vattnet som dräneras är ca 1/3 och dräneringen är en tidig del av avvattningen som beskrivits t ex i Stefan Marklunds lic avhandling från Luleå Tekniska Universitet (1997). I här aktuell artikel har avdunstningen utelämnats; vilket är knepigt vid rådande, hög lufttemperatur. Orsaken kan vara att tillskapandet av bäddar kräver en del resurser, varför man vill ha god omsättning av slam/latrin för att spara byggnadsyta. Härigenom blir avdunstningstiden kort.

Källa: Manga, M.¹⁾, Evans, B.E.¹⁾, Camargo-Valero, M.A.¹⁾ & Horan, N.J.²⁾, (2016): Effect of filter media thickness on the performance of sand drying beds used for sludge management. Water Science & Technology, Vol 74, No 12, pp 2795-2806.

Hela artikeln i Water Science & Technology finns att köpa här. 

Författarna från: 

1)    Institute for Public Health and Environmental Engineering (PHEE), School of Civil Engineering, University of Leeds,Leeds LS2 9JT, United Kingdom.

2)    AquaEnviro Ltd, Appleton Court, Calder Park, Wakefield WF2 7AR, United Kingdom

Kontakt:  cn10m3m@leeds.ac.ug