Cirkulära avloppssystem

Cirkulära avloppssystem

Dagens konventionella avloppssystem är ett linjärt system som är uppbyggt för att vara just det. Vattnet, som inte bara utnyttjas som vattenkälla utan också som transportmedium, återanvänds inte alls. Växtnäringen i avloppet återförs i mycket liten utsträckning till jordbruket.

Det organiska materialet återförs också i liten utsträckning till jordbruket, men cirka en tredjedel används för att producera biogas. Värmen i avloppet utnyttjas till viss del vid de centraliserade reningsverken, där dock en hel del värme redan har gått förlorad på vägen. Dessutom tillförs det en mängd olika kemikalier till avloppsystemet som försvårar ett enkelt införande av cirkulära avloppssystem.

Vårt linjära avloppssystem bidrar till ett sårbart samhälle uppbyggt på ett fåtal dricksvattentäkter, ett jordbruk helt beroende av importerat mineralgödsel, en på organiskt material utarmad jordbruksmark och ett fjärrvärmesystem uppbyggt på skogsråvara som genererar nettokoldioxidutsläpp på kort sikt. Vi kan inte förändra det linjära systemet på kort sikt. Lösningar för cirkulära system måste ta hänsyn till dagens system, men vid renovering och nybyggnation kan cirkulära system beaktas redan idag.

Ett cirkulärt avloppssystem i vår region innebär att

• All växtnäring i avloppet ingår i den lokala matproduktionen.
• Värmen i avloppsvattnet återutnyttjas.
• En del av det organiska materialet i avloppet utnyttjas för energi för att upprätthålla avloppssystemet. Resten av det organiska materialet ska ingå i den lokala matproduktionen.
• Vattnet i avloppet återutnyttjas.

Syftet med detta fokusområde är att skapa hållbara cirkulära avloppssystem genom att utveckla och testa nya tekniska lösningar i såväl centraliserade såsom i distribuerade och decentraliserade system.

Följande områden har just nu hög prioritet inom fokusområdet

Slamspridning på åkermark

I dagens konventionella avloppssystem produceras ett slam på reningsverket som innehåller en mycket stor andel av fosforn (>90 %) i avloppet men en mycket liten andel av kväve (15-20 %) och andra växtnäringsämnen. Hygienisering av slammet sker genom lagring av slammet i minst sex månader. En tredjedel av allt avloppsslam i Sverige sprids sedan på åkermark. Förutom tillförsel av växtnäring bidrar detta slam till att förbättra jordens struktur och ökad kolinlagring via tillförsel av mull (organiskt material). Dock kan slamspridning på åkermark innebära förhöjda mängder miljögifter i jordbruksmarken utav de ämnen som återfinns i slammet.

Sedan 1981 bedrivs ett försök med kontinuerlig slamspridning på åkermark i Igelösa och Petersborg i Skåne. Vi studerar bland annat slammets påverkan på avkastning, kolinlagring, förekomst och ackumulering av miljögifter, andra ämnen, mikroplaster och antibiotikaresistens i jorden och upptag av miljögifter i odlade grödor.
Vi funderar på hur vi kan förbättra slammets egenskaper och innehåll så att det även i framtiden kan vara en hållbar och attraktiv produkt i jordbruket.

Alternativ slamavsättning

Om slamspridning på åkermark förbjuds, eller om slammet innehåller för höga halter av miljögifter och därmed förhindrar slamspridning, måste avloppssystemet ha alternativa metoder för att ta hand om slammet och recirkulera innehållet av växtnäring och kol. Dagens alternativ såsom tillverkning av anläggningsjord och deponitäckning kommer troligen inte vara godkända alternativ i framtiden.

Vi studerar alternativa metoder som förbränning och pyrolys med fosforutvinning. I dagsläget är dock teknikmognadsnivån låg för dessa alternativ. Vi studerar alternativa metoder genom systemanalyser och hur nya växtnäringsprodukter kan passa in hos dagens jordbruk. Vi följer noga teknikutvecklingen, tillsammans med andra, i nätverk som den Svenska Näringsplattformen.

Växtnäring i avlopp – en naturlig del av matproduktionen

Dagens synsätt, som är att förbättra det linjära system genom att se avloppsvatten som en resurs, framförallt avseende fosforinnehåll och biogaspotential, räcker inte för att erhålla cirkulära avloppssystem. Vi bör

  • se avloppsvatten som en viktig och naturlig integrerad del i mat- och jordbrukssystemet,
  • fokusera på fler växtnäringsämnen än fosfor och öka kolåterföringen, och
  • lyfta att en bättre förvaltning av samhällets växtnäringsflöden minskar matproduktionens sårbarhet och minskar dess miljöpåverkan.
    Vi jobbar för att öka förståelsen för betydelsen av god förvaltning av växtnäring genom substansflödes- och hållbarhetsanalyser och genom kommunikativa insatser.

Framtida avloppssystem

Cirka 90 % av kvävet, 90 % av fosforn och 80 % av kaliumet i avloppsvattnet (exklusive innehållet i dricksvattnet) har sitt ursprung från människors urin och fekalier. Majoriteten av växtnäringen återfinns i urinen. Urinen står dock enbart för 1 % av vattnet och 10 % av det organiska materialet i avloppet. Fekalier innehåller nära 60 % av den totala mängden organiskt material. Det är uppenbart att toalettavloppet innehåller den största delen av resurserna i avloppsvattnet förutom vattnet och värmen, som bad-, disk- och tvättvattnet bidrar med.

Källsorterande avloppssystem där toalettavloppet inte blandas med bad-, disk- och tvättvattnet (BDT-vattnet) och tillskottsvatten genererar en koncentrerad avloppsström som direkt kan utnyttjas i jordbruket eller vidare behandlas för att enklare kunna utvinna både fosfor och kväve i avloppet samt producera mer biogas. Dessutom kan BDT-vattnet genomgå en enklare reningsprocess alternativt kan vattnet genomgå en mer långtgående rening för att utgöra ett alternativ till dricksvattenanvändning.
Vi studerar sorterande avloppssystem som en lösning vid ny- och ombyggnation av bostäder och andra hus.

I Oceanhamnen i Helsingborg finns ett källsorterande system kopplat till en behandlingsanläggning kallad Reco Lab som inkluderar växtnäringsutvinning, biogasproduktion och vattenåtervinning. Reco Lab fungerar även som en testbädd för att testa olika tekniker för avloppshantering samt som ett kommunikativt center för teknikutveckling inom VA-system.
I Malmö och Lund studerar vi ett distribuerat källsorterande system där urinen fångas och torkas direkt i toaletten för att direkt erhålla ett koncentrerat gödselmedel som inkluderar all växtnäringen i urinen. Resten av avloppet leds via befintligt avloppsnät till det existerande centrala reningsverket. Avloppsrening utan urin kräver betydligt mindre energi, är kompakt och leder till ett betydligt bättre kolutnyttjande (mer slam och mer biogas).

Uppströmsarbete

Uppströmsarbete i avloppssystemet syftar till att förhindra och/eller minska mängden miljöföroreningar som tillförs avloppet. Detta bidrar till renare vattenmiljö, att resurskrävande rening kan undvikas och underlättar dessutom för införande av cirkulära avloppsystem.

Vi beskriver uppströmsarbetet i svenska VA-organisationer och hur det kan komma att se ut i framtiden. För att utveckla uppströmsarbetet behöver kommunerna mer vägledning, plattformar för erfarenhetsutbyte samt bra dataverktyg.

Förbättrad biogasproduktion

På dagens avloppsreningsverk rötas slammet för att utvinna biogas ur det organiska materialet. Men de två ursprungligt viktigaste aspekterna med rötningen är att slammängden minskar och slammet stabiliseras. Det sistnämnda innebär att slammets lukt minskar.
Vi vill öka mängden organiskt material som når rötkammarna, men också öka mängden biogas i befintligt slam om biogasen kan tas om hand på ett bra sätt. Vi studerar också att tillföra andra externa organiska material för att utnyttja befintliga rötkammare i samhället på ett effektivt sätt, men också för att hitta synergieffekter som leder till en högre biogasproduktion totalt sett.

Värmeåtervinning

Cirka 80% av energin i det kommunala avloppsvattnet består av värme. Dock är denna energi lågvärdig. Värmen bidrar med mindre än 10% av det totala exergiinnehållet i avloppsvattnet. Hushållens energianvändning för uppvärmning av tappvarmvatten uppgår till cirka 3% av den totala svenska energianvändningen. Det finns en potential i att återvinna mer än hälften av denna värme.

Vi undersöker hur värmeåtervinning ur avlopp kan göras på bästa sätt.

Återvunnet vatten

Vattenbrist, på grund av torka, och ett dricksvattensystem som är uppbyggt kring ett fåtal täkter leder till sökande efter ytterligare vattenkällor. Återanvändning av renat avloppsvatten utreds nu även i vår region. Vattnet skulle med fördel kunna utnyttjas i jordbruket, inom industrin mm och till grundvattenåterföring eller direkt som dricksvatten. För de olika tillämpningarna krävs olika vattenkvalitet, och därmed olika reningstekniker.

Vi bidrar just nu till systemanalyser för att på så sätt bedöma om vi ska gå vidare med att implementera rening för att kunna återanvända avloppsvattnet från respektive reningsverk, eller lokalt ute på ledningsnätet.