Pileanlæg med integreret slambehandling.

Kan pileanlæg behandle slam samtidig med at de fordamper alt spildevand fra en husstand? Og kan man derfor undgå at forrense spildevandet i en bundfældningstank før det ledes til pileanlægget? Det er nogle af de spørgsmål Center for Recirkulering søger at få svar på via undersøgelser finansieret af Miljøstyrelsens MUDP program ”Økologiske og bæredygtige løsninger”.  Projektets titel er ”Grøn teknologi til fjernelse af fosfor og udnyttelse af slam fra decentrale spildevandsanlæg på landet” (Journal nr. MST-141-01094.) og blev igangsat i 2015 og fortsætter til og med 2019. 

Denne artikel omhandler kun den sidste del i projektets titel, og præsenterer de foreløbige resultater indtil nu.

Der blev desværre ikke penge i projektet til hverken hardware eller gennemførelse af løbende målinger på denne del af projektet. Der er dog planlagt en vejning af pilebiomassen, for at undersøge om mængden af plantebiomasse og optaget stof er større end i pileanlæg der ikke modtager slam. Projektet omfatter to forsøgsanlæg hvor anlægsejerne for egen regning har etableret to forskellige typer af fordeling af slammet i anlægget: Et anlæg ved en husstand i Ølgod og et anlæg ved en husstand i Hundslund. Formålet med undersøgelserne har været at afklare hvorledes spildevand med slam i praksis kan fordeles i pileanlægget således at tømning og bortskaffelse af slam fra centralt hold kan undgås, og næringsstoffer kan beholdes på ejendommen. Metoden med at fordele både slam og spildevand i selve pileanlægget blev først introduceret i 2006 i et fællesanlæg på Vejrø. Her gav Storstrøms Amt tilladelse til denne lokale løsning, da der ikke er fast færgeforbindelse til øen, og kommunen derfor ikke kan afhente slammet fra bundfældningstankene. Anlægget på Vejrø blev dog ikke bygget. Metoden indebærer, at slammet der tilledes anlæggene skal blive så tørt, at der kan tilsættes kompostorm således, at slammet kan fuldstændig omsættes.       

Forsøg med tilledning af spildevand med slam med knivpumpe, Ølgod

Pilerensningsanlægget her er bygget til en normal husstand med 5 personer. Anlægget er delt i to bassiner på henholdsvis 4 x 52m og 4 x 35 m. Der er for nuværende kun to personer i husstanden, hvorfor der kun er lavet forsøg med tilledningen til det største af anlæggene på 4 x 52 m. Anlægget er et veletableret anlæg fra maj 2002.  Der er givet tilladelse til forsøget fra Varde Kommune. Forsøget startede med tilledning af ubehandlet råt spildevand med knivpumpe i sidste uge af december 2015. Pumpebrønd er etableret i andet kammer af en Trixtank fra 1984.

Opbygning af anlæg til forsøg

I midteraksen af anlægget er der etableret fire fordelingsrum på hver: højde x bredde x længde: 0,3 x 0,6 x 1,7 m = 306 liter; samlet volumen 1224 liter. Der forventes en slammængde på 200 liter pr person pr år, og med to personer er der således rigeligt plads i rummene. Der er 8 m mellem rummene i pileanlæggets længderetning. Det betyder at alle pileplanter, som har rødder der rækker 4 meter ud, nemt kan nå spildevand og slam. Fordelingsrummene er opbygget på forskellig måder.  De to første (fra venstre) af rummene er opbygget med  EXPO-net Bioblok 80 HD. Ideen er at få opbygget en biofilm på blokkene, som vil tiltrække fedtpartiklerne i spildevandet, der pga. knivpumpen er slået til meget små stykker, med risiko for at siderne i fordelingsrummene klogger til, så spildevandet ikke kan sive ud i anlægget. I det tredje af fordelingsrummene (fra venstre) er der blot etableret en simpel regnvandstunnel til at dække rummet i anlægget. I det fjerde rum (længst til højre) er bund og sider af rummet foret med 12,5 kg byghalm.

I de tre regnvandstunneler, er der ført et Ø50 mm fordelerrør gennem enderne under hhv. blokkene og endepladerne. I den fjerde, som udelukkende består af EXPO-net blokke er fordelerrøret trukket gennem et af rørene i blokkene. Der er boret et 10 mm hul i fordelerrøret ud for åbningen i toppen af regnvandstunnelerne, og et hul gennem EXPO-net Bioblok 80’ernes top i den midterste blok (tv.). Fordelerrøret ender i en Ø315 mm brønd uden bund med trækfast endeprop for det tilfælde, at røret skal spules igennem. EXPO-net blokkene i anlægget tv og regnvandsfaskinerne er efter montering dækket med en 80 g/m2 geotekstil og derefter minimum 5 cm jord mod lugt fra spildevand med slam.

Forsøgsobservationer og foreløbige resultater.

Efter start af anlægget i sidste uge af december 2016 er vandstanden  i de enkelte fordelingsrum og eventuelle overløb fra rummene er blevet observeret ca. en gang pr måned. Straks efter start blev rummene fyldt med spildevand og slam. Vandstanden i rummene vedblev med at være høj indtil september 2017, hvor rummet længst til højre med halm var næsten tømt for vand, så halmstrukturen kunne anes. Rummet længst til venstre, hvori der udelukkende er EXPO-net Bioblok 80, havde ca. 13 cm lavere vandstand end tidligere. De to midterste rum viste kun ændringer i vandstand på 2 og 3 cm.

I alle tilfælde var der for høj vand stand og for fugtigt til at kompostorm vil kunne leve. Der var ikke ”kagedannelse” til at bære eventuelle kompostorm oppe.

I efteråret 2017 blev alle rum hurtigt fyldt helt til kanten. Men der har ikke være lugt eller tegn på, at spildevandet løber ud på overfladen. Dvs. trykket som vandstanden udøver, når den stiger, er nok til at trykke vandet ud i jorden omkring rummene.

I januar 2017 blev det rum, hvori der er halm, angrebet af rotter. Rotterne gravede sig ind under regnvandstunnelen og ind i rummet. Angrebet kom formodentligt fra en naboejendom, hvor en lejer som havde høns var fraflyttet. Rotteangrebet kom kun i dette ene rum med halm, og rotterne er efterfølgende bekæmpet. Der har ikke i siden været rotter i dette rum eller andre steder. En medvirkende årsag kan dog være, at der med godt 1300 mm regn i 2017, har stået regnvand på anlægget i vinterperioden, indtil regnen tog af først på året. I perioden med høj vandstand fulgte vandoverfladen inde i rummene overfladen udenfor. Der har dog ikke været udstrømning af spildevand, lugt eller uhygiejniske forhold i anlægget, bortset fra stedet med rotteangreb.     

I sommeren 2018, hvor det har været ekstremt tørt og varmt, har fordampningen fra piletræerne været så stor, at inspektionsrøret i anlægget har været tørt siden slutningen af juni. Der stod dog længe meget vand i rummene med slam og spildevand. Men i august, lige efter at regnen startede igen, var situationen følgende:

1.Fordelingsrummet opbygget udelukkende med EXPO-net Bioblok 80HD (tv), her var vandstanden sunket 14 cm.

2.Fordelingsrum med EXPO-Net Bioblok 80 HD indvendig i en regnvandstunnel, her var vandstanden sunket ca. 12 cm.

3. I regnvandstunnelen uden andet var vandet sunket ca. 2 cm.

4. Rummet med halm (th) var tømt helt for vand; halmen var nedbrudt og erstattet af et vådt slamlag med begyndende slamkage dannelse.

Foreløbig konklusion på tildeling med knivpumpe

Den foreløbige konklusion er, at den bedste metode til at fordele spildevand med slam fra knivpumpe til et pilerensningsanlæg er ved at have halm i fordelingsrummet. Halmen ser ud til at være i stand til at modvirke tilklogning af sider og bund med de meget findelte partikler af fedt m.v. som er i spildevandet. Men brug af halm er ikke godt nok til, at der kan tilsættes kompostorm, som det var planen, idet der ikke på noget tidspunkt, selv i en ekstremt tør sommer, er tørt nok til, at kompostorm vil kunne leve i slamkagen. De andre undersøgte løsninger danner end ikke slamkage. Halmen er nu nedbrudt, og det bliver spændende at følge udviklingen i de resterende ca. 1½ år. Rummet med halm har tiltrukket rotter. Det har de øvrige rum ikke.  Der har ikke været lugtgener ved nogen af rummene, bortset fra rummet med halm i den periode, hvor der var rotteangreb. Rent teknisk har der ikke været problemer med ensartet fordeling af vand med knivpumpen i de fire rum. Der har i forsøgsperioden ikke været tilstopninger af nogen art, selvom trykrørssystemet ikke er gennemskyllet. Der opbygges ikke slam i pumpebrønden. Forsøget fortsætter indtil udgangen af 2019 hvor den endelige konklusion kan drages.

Forsøg med tildeling af spildevand med slam med excentersnekkepumpe, Hundslund.

I eftersommeren 2016 blev vi kontaktet af en økologisk landmandsfamilie, som havde solgt deres kvægbrug og skulle i gang med at bygge et mindre økologisk landbrug op. I den forbindelse ville de gerne have en renseløsning, som kunne bevare næringsstofferne fra spildevandet fra husstanden på ejendommen. Det gav en mulighed for at få afprøvet en løsning med tildeling af spildevand med slam med en excentersnekkepumpe i et helt nyt anlæg konstrueret til formålet. Da det er et nyt anlæg, har vi måttet udvikle et værn mod, at siderne i rummene i anlægget skrider sammen, da der ikke, som i det andet anlæg, allerede er pilerødder tilstede til at stabilisere siderne i jorden omkring rummet. Desuden findes der ikke præfabrikerede løsninger til pumpe og pumpebrønd med excentersnekkepumper. Anlægget er, som nyt anlæg, dimensioneret i størrelse efter de metoder, som ligger bag Retningslinjer for pileanlæg med 10 % ekstra nedbør i reserve til klimaforandringer i forhold til DMI´s reference periode 1960 til 1990 for de enkelte målestationer i grid nettet. Dette ud fra erfaringer med anlæg til ca. 5000 husstande. Der er således ikke taget højde for de ekstra næringsmængder der tilføres med slammet. Dette er begrundet i, at det er forholdsvis begrænsede mængder slam, som tilføres. Tilladelse til etablering af anlægget på ejendommen er givet af Odder kommune. Anlægget blev bygget 20. april 2017, og pilestiklinger sat kort efter. Der blev ikke tildelt spildevand med slam før i slutningen af året, idet beboelsen ikke var færdig før.   

Opbygning af anlægget

Anlægget er opbygget som et normalt pilerensningsanlæg med membran bortset fra fordelingssystemet.

Der er på tværs af anlægget indlagt et fordelerlag af sand på 0,2 m i hele anlæggets længde og bredde.  I 0,15 m dybde i dette sandlag er sat en støttevæg af EXPO-net Bioblok 80 HD rør i sider og ender af fordelingsrummene i hver af de 6 fordelerrum. Derefter er der fyldt ca. 5 cm skovflis i bunden og støttevæggen er hævet lidt, sådan at der har kunnet lægges ca. 0,15 m råjord på hele anlægget til kanten af støttevæggene. Derpå er der placeret en regnvandstunnel over hvert af rummene. Tunnelen er dækket med en geotekstil og 5 cm jord, hvor den er tyndest. Der er plads mellem tunnel og støttevæg, så kompostorm kan passere ud i jorden ved evt. vandfyldning af rummet. Tilledning af spildevand med trykrør fra pumpen foregår i midten af fordelerrummene.     

Fra midten af rummet går fordelerrøret til begge sider og er holdt oppe, dels af et hul i endepladerne til tunnelerne, dels af strips gennem oversiden af tunnelerne.  Ud for hver af de runde åbninger i regnvandstunnelerne er der boret et Ø16 mm hul i trykrøret, og omkring trykrøret er der sat en anboringsbøjle. I dennes forskruning er der anbragt en prop med gevind således, at trykket kan reguleres ved at ændre hulstørrelse i proppen.

Pumpe og pumpebrønd

Excentersnekkepumper er ikke særligt kendte i Danmark, men bruges meget i områder uden frost, fordi de altid er tørt opstillet. De er opbygget af en rotor af form næsten som en snegl. Den passer ind i en stator, idet der er lidt plads mellem rotor og stator. Denne plads forskubbes ud af pumpen, og derved vil spildevand med slam trykkes ud af pumpen, når rotoren aktiveres af en motor. Omdrejningerne på en sådan pumpe kan reguleres i en gearkasse ved at skifte størrelse på tandhjul, men pumpen går oftest langsomt ca. 400- 500 omdrejninger pr minut til denne opgave. Det betyder, at strukturen i spildevandet generelt bevares, selvom store partikler trykkes sammen. Andelen af små partikler, som kan blokere udsivningen af vand til fordelerlaget i pileanlægget, holdes meget lav med denne pumpe.  Der er ikke noget vand, der kan smutte forbi i et pumpehus, som det sker i en alm. dykpumpe ved modtryk. Derfor kan trykket blive meget højt, og kvalitetsrør skal anvendes i forhold til det tryk, der beregnes.

Princip i pumpebrønd og pumpehus anvendt i projektet.

Forsøgsobservationer og foreløbige resultater, Hundslund

Pilene der blev plantet i anlægget udviklede sig fint, bortset fra at de var lidt små pga. næringsmangel, fordi der først blev tilkoblet spildevand i september 2017.  Der blev, inden tilførsel af spildevand i efteråret 2017, pumpet regnvand ud af anlægget, fordi pilene ikke i den første sommer havde haft vækst og fordampning til at fjerne ret meget vand.

Efter godt ½ års tilførsel af spildevand med slam, klumper partiklerne i spildevandet sig sammen og danner en sammenhængende overflade på den skovflis, der er lagt i fordelingsrummene i anlægget. Billederne nedenunder er taget gennem det sydligste hul i hvert rum startende fra anlæggets sydligste ende. Anboringsbøjlen ses omkring trykrøret og slamoverfladen herunder.

I alle fordelerrum er slamoverfladen så tør, at der godt kunne tilsættes kompostorm, men tiden ses an over vinteren for at se, om overfladen ændrer sig og/eller følger med vandstanden op, når der kommer meget vand i anlægget til vinter.

Foreløbig konklusion på tildeling med excentersnekkepumpe.

Ud fra den korte periode forsøget har kørt, er der lovende resultater med at tillede råt, ikke bundfældet, spildevand til pileanlæg.  Vandet siver ud fra rummene via fordelingslaget i bund og sider af rummene, og slammet danner en sammenhængende og tør overflade. Slamoverfladen har hele tiden frem til august 2018 været stabil og så tør, at der kunne tilsættes kompostorm.  Da slamlaget ikke er mættet med vand, vil kompostorm formodentligt kunne overleve.

I Danmark er der ikke megen erfaring med excentersnekke pumper. Installatører står lidt famlende overfor dem og den styring og sikring, som er nødvendig. Selv hos pumpeleverandørerne spores nogen usikkerhed i forhold til at få meddelt nødvendige oplysninger, så som at pumperne skal spædes med vand ved igangsætning.

Prismæssigt er etablering af et nyt pileanlæg med excentersnekkepumpe rum og pumpebrønd i forhold til et anlæg med bundfældning og pumpebrønd kun 0 – 2.000 kr. billigere på nuværende tidspunkt  

Anlægget i Hundslund den 18. august 2018. Pilene er ca. 3,5 m høje og med flere skud på stammerne.