uu.seUppsala University Publications
Change search
CiteExportLink to record
Permanent link

Direct link
Cite
Citation style
  • apa
  • ieee
  • modern-language-association
  • vancouver
  • Other style
More styles
Language
  • de-DE
  • en-GB
  • en-US
  • fi-FI
  • nn-NO
  • nn-NB
  • sv-SE
  • Other locale
More languages
Output format
  • html
  • text
  • asciidoc
  • rtf
Latrin som substrat vid rötning: utvärdering av biogaspotential och reduktion av läkemedelsrester
Institutionen för energi och teknik, SLU.
2015 (Swedish)Independent thesis Advanced level (professional degree), 20 credits / 30 HE creditsStudent thesisAlternative title
Feacal sludge in anaerobic digestion : methane potental and reduction of pharmaceuticals (English)
Abstract [sv]

Avloppsvatten innehåller näring, bland annat kväve och fosfor som kan orsaka övergödningom det kommer ut i sjöar och vattendrag. Samtidigt behöver stora mängder näringsämnen tillföras i jordbruket för att producera mat. Ett sätt att effektivt ta till vara på näringen i avlopp och återföra den till jordbruket skulle kunna vara källsortering av avlopp. På så sätt samlas näringsämnena i en mindre volym och blandas inte med bad-, disk-, och tvättvatten. Examensarbetet syftade till att undersöka rötning som behandlingsmetod och teknik för att utnyttja energin i latrin. I rötning bryter mikroorganismer ner organiskt material anaerobt och producerar energirik biogas som kan användas till värme, el eller fordonsbränsle. Rötresten som blir kvar efter rötningen innehåller näringsämnen men också föroreningar. I studien undersöktes latrinens innehåll av tungmetaller och läkemedelsrester och hur läkemedelshalten påverkades under rötningsprocessen.

För att utvärdera rötning som behandlingsmetod av latrin gjordes 44 satsvisa utrötningsför-sök i laboratorium. Latrinen hämtades från en latrininsamling i Norrtälje. Ymp från två aktiva rötningsanläggningar blandades med latrinen i gastäta glasflaskor vilka sattes på skakbord i ca 60 dagar. En del flaskor innehöll en tillsats av läkemedel lösta i metanol. Två parallella försök utfördes i olika temperaturer, i mesofil temperatur (37ºC) och i termofil temperatur (52ºC). Gasproduktion och gasens metanhalt mättes under försöksperioden för att beräkna latrinens biogaspotential. Efter avslutad rötningsperiod separerades vätskan och det fasta materialet i rötresten och frystes in i väntan på analys av läkemedelsrester.

Biogasproduktionen var drygt 250 Nml CH4/g VS (ml metan per gram organiskt material vid tryck 1 atm och 0ºC) efter 60 dagar, vilket antas vara biogaspotentialen hos latrin. Det är i samma nivå som biogaspotentialen från hönsgödsel och svinkletgödsel. Gasproduktionen i flaskorna med tillsats av läkemedel var något högre och någon inhibering av processen kunde alltså ej påvisas. Kvävehalten i latrinen var 3,7 g/l, fosforhalten 1,0 g/l, kaliumhalten 1,0 g/l. Latrinens tungmetallhalter var under Naturvårdsverkets föreslagna gränsvärden för avloppsfraktioner som tillförs åkermark och skulle därför kunna användas som gödsel med dagens regelverk. Kadmiumfosforkvoten var 25 mg Cd/kg P vilket är lika mycket som medelvärde av Revaq-certifierat avloppsslam. Flera saker tyder på att latrinen som användes innehöll mer fekalier än urin i förhållande till vad som borde produceras och därmed inte fullt ut representerar ett komplett toalettavfall.

Analyser gjordes av läkemedelskoncentrationer i vätskefasen av rötningsmaterialet före och efter olika långa perioder av rötning. Rötning visade sig inte vara någon effektiv metod för att rena latrin från läkemedel. Det var i fler fall som koncentrationen av läkemedel ökade än minskade under rötning. Ökningen kan bland annat ha att göra med att adsorptionsegen-skaper hos materialet förändras under rötningen och därmed frigörs substanserna och syns bättre i analysen av vätskefasen. Förekomsten av läkemedel i miljön är relativt väl undersöktmen däremot behövs mer förståelse för riskerna med läkemedel i vattenmiljö men framför-allt i jordbruksmiljö där kunskapsluckorna är stora

Abstract [en]

Wastewater contains nutrients such as nitrogen and phosphorous which can cause eutrophi-cation in lakes and streams. Meanwhile, large quantities of nutrients are used in agriculture in order to produce food. One way to utilize nutrients in wastewater and return them to agriculture could be source separation of sewage. This way, nutrients are collected in smallvolumes and are not mixed with bathing, washing, and cleaning water. This thesis aimed at investigating anaerobic digestion as a treatment method and technology to make use of the energy in latrine. In anaerobic digestion, microorganisms degrade organic material and produce energy rich biogas that can be used for heating, electricity, or vehicle fuel. The residue remaining after digestion contains nutrients but also pollutants. The study examined the content of heavy metals and drug residues in latrine, and to what extent the digestion process affected the pharmaceutical content.

To evaluate the anaerobic digestion as treatment of latrines, 44 batch experiments wereperformed at laboratory scale. Latrine was taken from a collection basin in Norrtälje. Inoculum from two active anaerobic digestion plants were mixed with latrine in sealed glass bottles and put on shaking tables for approximately 60 days. Some bottles contained an addition of eight drugs dissolved in methanol. Two parallel experiments were performed one at mesophilic temperature (37ºC) and one at thermophilic temperature (52ºC). The volume of gas produced and methane content was measured for calculation of the biogas potential. After completion of the digestion period, the liquid and solids were separated and frozen pending analysis of drug residues.

The biogas produced was a little over 250 Nml CH4/gVS after 60 days being comparable to production from pig and chicken manure. The bottles containing added substances showed no inhibition of the biogas process since the gas production was slightly greater in these. The nitrogen content of latrine was 3.7 g/L, the phosphorus content 1.0 g/L and potassium content of 1.0 g/L. The cadmium-phosphorus ratio was 25 mg Cd/kg P, same as the average of Revaq certified sewage sludge. The heavy metal concentrations were below the limits allowed for sewage fractions applied on arable land as proposed by the Swedish Environ-mental Protection Agency. The latrine could be used as fertilizer with current and proposed regulations. Several things indicate that the latrine used contained a higher feces-urine ratio than expected and therefore does not fully represent a complete blackwater.

Analyses on drug concentrations were preformed on the liquid phase of the material before and after various periods of anaerobic digestion. Anaerobic digestion proved not to be an effective method to reduce pharmaceuticals in latrine. There were more cases where the concentration of the drug increased rather than decreased during digestion. The increase could be due to changes in adsorption properties of the material during digestion, making them more observable in the analysis. The presence of pharmaceuticals in the environment is relatively well known but more understanding is needed on the hazards of pharmaceutical residues in aquatic and especially agricultural environment.

Place, publisher, year, edition, pages
2015. , 47 p.
Series
UPTEC W, ISSN 1401-5765 ; 15040
Keyword [en]
source separation, nutrient recycling, anaerobic digestion, pharmaceutical residues, heavy metals
Keyword [sv]
källsorterade avlopp, näringsåterföring, rötning, läkemedelsrester, tungmetaller
National Category
Water Engineering Engineering and Technology
Identifiers
URN: urn:nbn:se:uu:diva-263077OAI: oai:DiVA.org:uu-263077DiVA: diva2:856733
External cooperation
JTI - Institutet för jordbruks- och miljöteknik
Educational program
Master Programme in Environmental and Water Engineering
Supervisors
Examiners
Available from: 2016-01-15 Created: 2015-09-25 Last updated: 2016-01-15Bibliographically approved

Open Access in DiVA

fulltext(3325 kB)41 downloads
File information
File name FULLTEXT01.pdfFile size 3325 kBChecksum SHA-512
8ff681bea64e42965b8849ea5598aebbeb4ff025fc28f22526d794bcf37a17e6394dfc6e9284481d249a4e3999e81aa369f77725a92c1664ead1c2148f8b870c
Type fulltextMimetype application/pdf

Water EngineeringEngineering and Technology

Search outside of DiVA

GoogleGoogle Scholar
Total: 41 downloads
The number of downloads is the sum of all downloads of full texts. It may include eg previous versions that are now no longer available

urn-nbn

Altmetric score

urn-nbn
Total: 231 hits
CiteExportLink to record
Permanent link

Direct link
Cite
Citation style
  • apa
  • ieee
  • modern-language-association
  • vancouver
  • Other style
More styles
Language
  • de-DE
  • en-GB
  • en-US
  • fi-FI
  • nn-NO
  • nn-NB
  • sv-SE
  • Other locale
More languages
Output format
  • html
  • text
  • asciidoc
  • rtf