Epsilon Archive for Student Projects

Abstract

The aim of this study was to in laboratory experiments investigate how addition of urea, ECOX and structural materials can optimize sanitization during composting of sewage sludge. Today we strive for a sustainable society and the importance of closing the nutrient loop increases. It has therefore become even more important to safely reuse plant nutrients from human excreta to agricultural land. Partly because it increases the sustainability of society as the world's supply of many nutrients are finite, partly because it promotes human health, both by reducing disease transmission and by increasing Agricultural production.

An untapped resource such as sewage sludge that is rich in nutrients and humus-forming materials could replace parts of the commercial fertilizers used in Sweden today. owever, sewage sludge contains undesirable substances such as heavy metals and drug residues, and pathogenic microorganisms. Sewage sludge must therefore be sanitized to ensure a safe reuse of the plant nutrients. The most common sanitizing treatments used today include pasteurization, composting and additions of lime. Since these methods may be difficult to implement because of economic or environmental reasons, new methods of sanitation are developing today. A relatively new method developed at the Swedish University of Agricultural Sciences is ammonia treatment.

Previous studies have shown that an effective reduction of microorganisms was obtained with ammonia treatment and that the effect from the ammonia increases with an increased temperature. At higher pH the major part of the ammonia is in its uncharged form, NH3, which is harmful for most biological organisms. At a lower pH, in contrast, the ammonia is in its charged state, NH4+, which is readily available as plant nutrient. Urea is a common fertilizer and when it is added to the sludge it breaks down into ammonia and carbonates by means of the enzyme urease.

The sewage sludge was composted in two periods in this study. Various combinations of ECOX, urea and structural material were added to the sewage sludge in an attempt to find an optimal sanitization method. Samples were analyzed on day 0,2,6,10,16 and 20. The most effective reduction of microorganisms was obtained for the treatments that included
ECOX, urea and structural materials, where a reduction of 6 log10 for thermo tolerant coliform bacteria was obtained after 2 days. The study also shows that the highest composting temperatures were obtained for the combinations that included ECOX. The combination of ECOX and urea was also found to provide a high pH

Syftet med denna studie har varit att genom laborativa försök undersöka möjligheten att med tillsatts av urea, ECOX och strukturmaterial optimera hygienisering vid kompostering av avloppsslam. Vi strävar idag efter ett hållbart samhälle och det är viktigt att ur miljö-och resurssynpunkt sluta kretsloppscirkeln. Det blir därför allt mer viktigt att på ett säkert sätt återföra växtnäringen från avlopp till jordbruksmark. Dels för att det ökar hållbarheten i samhället eftersom att världens förråd av många näringsämnen är ändliga, dels för att det främjar människors hälsa, både genom att minska smittspridning och genom att öka jordbruksproduktionen.

En outnyttjad resurs som avloppsslam vilken är rik på växtnäringsämnen och mullbildande material skulle kunna ersätta stora delar av det mineralgödsel som används i
Sverige idag. Avloppsslam innehåller dock oönskade ämnen som tungmetaller och läkemedelsrester och sjukdomsframkallande mikroorganismer. För att säkerställa en säker återföring måste avloppsslammet därför hygieniseras på något sätt. De vanligaste hygieniserande
behandlingar som används idag är bland andra pastörisering, kompostering och tillsatser av kalk. Eftersom att dessa kan vara svårtillämpbara på grund av ekonomiska eller arbetsmiljömässiga skäl så försöker man idag utveckla fler metoder för hygienisering. En relativt ny metod som utvecklats vid Sveriges Lantbruksuniversitet är ammoniakbehandling.

Tidigare studier har visat att en effektiv avdödning av mikroorganismer kan erhållas med ammoniakhygienisering och att en högre temperatur ger ökad effekt av ammoniaken. Då
högt pH råder befinner sig den största delen av ammoniaken i sin oladdade form NH3, som är den form som är skadlig för de flesta biologiska organismer. Vid ett lägre pH befinner
sig däremot ammoniaken i sin laddade form, NH4+ som är ett växttillgängligt näringsämne.

I denna studie tillsattes ammoniak i form av urea som är ett vanligt gödselmedel. Då urea tillsätts till slammet bryts det ner till ammoniak och karbonater med hjälp av
enzymet ureas. I denna studie komposterades avloppsslam i två omgångar. Till avloppsslammet tillsattes olika kombinationer av ECOX, urea och strukturmaterial i ett försök att hitta en optimal hygieniseringsmetod. Analyser utfördes under dag 2,6,10,16 och 20. Den mest effektiva
avdödningen av mikroorganismer erhölls för de behandlingar som innefattat både ECOX, urea och strukturmaterial, där 6 log10 reduktion totala termotoleranta koliforma bakterier
erhölls efter 2 dagar. Studien visade också att de högsta komposteringstemperaturerna erhållits för de kombinationer som innefattat ECOX. Kombinationen av ECOX och urea
visade sig också ge ett högt pH-värde.