Epsilon Archive for Student Projects

Abstract

Sewage sludge is rich in nutrients and organic matter, both of which can be useful in the agricultural system. By recycling the nutrients from our excreta, a more sustainable use of nutrients in agriculture can be achieved and the use of mineral fertilizer can thereby be decreased. There are however risks associated with the use of sewage sludge in agriculture, and these must be minimized to guarantee the safety of the environment and general public. The dispersion of heavy metals, organic pollutants and pathogens are the main risk factors generally considered. The focus of this study was on the reduction of pathogens in anaerobically digested, dewatered sewage sludge. Combinations of different temperatures (28.0, 33.0, 38.0, 41.5 and 44.0°C) and additions of urea (0.5, 1.0 and 1.5% wet weight) resulted in 20 treatments that were studied for seven days. The effect from added urea and temperature on the reduction of Enterococcus spp., thermo tolerant coliform bacteria (TTC), somatic coliphages and Salmonella spp. was analyzed. Additionally the treatments effect on pH, total nitrogen (N-tot) and total ammonia nitrogen (TAN) concentrations was also analyzed. The efficiency for treatments to reach threshold values proposed for Swedish future legislations concerning the studied organisms was assessed. Treatment temperature had a positive effect on reduction of all studied organisms and added urea had a positive effect on Enterococcus spp. and TTC reduction. Mean log10 reduction for Enterococcus spp. was 2.28 and five of the treatments (0.5, 1.0 and 1.5% urea at 44.0°C and 1.5% urea at 38 and 41.5°C) reached proposed (2010) legislative threshold values. Mean log10 reduction of TTC was 4.22 and proposed threshold concentrations were reached using most treatments, only control treatments (no added urea) at 28, 33 and 38°C, and 0.5 and 1.0% urea treatment at 28°C failed to reach proposed concentrations. Mean log10 reduction of somatic coliphages was 1.27 and none of the treatments reached proposed threshold reductions for viruses. The overall thresholds for 2010 years regulatory proposal was reached for most treatments. Complete compliance with the 2013 proposal could not be verified in this study since parasite reduction was not studied, and since the model organism for viruses used was conservative. The efficient reduction observed for most of the studied organisms lead to the conclusion that the method has great potential in this field of use. When also considering the added value of increased nitrogen content in the final product, to be used as closed-loop based fertilizer, the benefits using the method seem even greater. To further enhance the method, facilitating the fulfillment of future regulations, further calibrating is needed.

Avloppsslam innehåller näring och organiskt material som kan vara till nytta som gödselmedel och
jordförbättrare i jordbruksmark. Ett mer cykliskt, hållbarare system för användande av växtnäring kan
uppnås om andelen mineralgödsel som används inom jordbruket minskas och ersätts med
avloppsslam. Det finns risker med användning av slam i jordbruket. Halter av tungmetaller, organiska
föroreningar och patogena organismer är de tre huvudsakliga riskerna som rör slamhanteringen. För att
slam ska kunna användas på mark där foder och livsmedel odlas måste dessa risker minimeras. Denna
studie har undersökt möjligheterna att reducera oönskade organismer i avvattnat förbehandlat
avloppslam från kommunala reningsverk. Försök gjordes i 20 kombinationer av olika temperaturer
(28.0, 33.0, 38.0, 41.5 och 44.0°C) och tillsatser av urea (0.5, 1.0 and 1.5% våtvikt). Varje behandling
pågick i sju dagar och behandlingarnas effekt på enterokocker, termotolleranta koliforma bakterier
(TTC), somatiska kolifager och Salmonella spp. i slammet analyserades.
Behandlingskombinationernas effekt på slammets pH, koncentration av totalkväve (N-tot) och
koncentration av totalt ammoniumkväve (TAN = ammonium (NH4 +) och ammoniak (NH3))
analyserades också. De studerade behandlingarnas förmåga att nå föreslagna framtida gränsvärden för
de aktuella organismerna fastställdes. En hög temperatur gav ökad reducering av alla studerade
organismer. Tillsats av urea hade en positiv effekt på reducering av enterokocker och TTC. Den
genomsnittliga 10log-reduceringen av enterokocker var 2,28 och de föreslagna gränsvärdena för
enterokocker nåddes i fem av behandlingarna. För TTC var den genomsnittliga 10log-reduceringen
4,22 och de föreslagna gränsvärdena uppfylldes med de flesta behandlingsmetoderna. Somatiska
kolifager reducerades inte till föreslagna gränsvärden med någon av de använda behandlingarna, den
genomsnittliga 10log-reduceringen var 1,27. Föreslagna gränsvärden från 2010 uppfylldes med de
flesta av studiens behandlingar. Gränsvärden från 2013 års förslag, där andra organismer regleras,
uppnåddes inte av någon av de använda behandlingarna. Detta berodde till stor del på att virus och
parasiter tagits med som reglerade organismer. Inaktivering av parasiter studerades inte i denna studie
och modellen för virus-inaktivering som använts var för konservativ för att uppfylla 2013 års
lagförslag. Den effektiva reduktionen av de flesta av studerade organismer leder till slutsatsen att den
studerade metoden lämpar sig bra för rening av avloppsslam. Tas även det ökade gödselvärdet, som
skapas då kväve blandas i slammet, i åtanke verkar metoden lämpa sig speciellt bra för att skapa ett
kretsloppsbaserat gödselmedel för användning i jordbruket. Fortsatta studier behövs dock för att
optimera hygieniseringsprocessen så att den kan användas för att uppfylla framtida regleringskrav.