Załóż konto na portalu i bezpłatnie pobierz wydanie Rynku Instalacyjnego 7-8/2019 

Toalety dywersyjne jako sposób na zapewnienie zrównoważonej gospodarki sanitarnej

The diversion toilet as a way to ensure sustainable wastewater management
Toaleta dywersyjna na pokładzie Międzynarodowej Stacji Kosmicznej
Toaleta dywersyjna na pokładzie Międzynarodowej Stacji Kosmicznej
Fot. www.nasa.com

Zrównoważony rozwój wymaga oszczędnego gospodarowania zasobami. Rosnące zapotrzebowanie na wodę i naturalne nawozy do produkcji żywności będzie z czasem skłaniało do stosowania skutecznych technologii odzyskiwania wody i składników odżywczych ze ścieków. Separacja strumieni uryny i kału może być sposobem na zapewnienie zrównoważonego gospodarowania ściekami. Są to rozwiązania znane, jednak dotychczas nie wdrażano ich na większą skalę, nie znamy też ich zapotrzebowania na energię.

W artykule:

• Systemy oddzielnego zagospodarowania uryny i kału
• Główne metody zagospodarowania uryny
• Wykorzystanie toalet dywersyjnych na świecie

Na całym świecie podejmowane są próby wdrożenia najnowocześniejszych rozwiązań w zakresie gospodarki ściekowej w celu zapewnienia zrównoważonego rozwoju. Jedną ze szczególnie badanych jest możliwość poprawy poziomu sanityzacji w krajach rozwijających się [1] poprzez oczyszczanie ścieków u źródła. Inną koncepcją jest próba zamknięcia obiegu między gospodarką sanitarną a agrokulturą. Zostało to schematycznie zobrazowane na rys. 1.

Rys. 1. Schematyczne zobrazowanie przepływu pierwiastków w zamkniętym obiegu wykorzystującym toalety dywersyjne
Rys. 1. Schematyczne zobrazowanie przepływu pierwiastków w zamkniętym obiegu wykorzystującym toalety dywersyjne

Koncepcja ta opiera się na wykorzystaniu toalety dywersyjnej [8] oraz produktów metabolizmu ludzkiego (uryna, kał) u źródła [21]. Uryna charakteryzuje się większą sterylnością w porównaniu z kałem, dodatkowo jest źródłem takich substancji chemicznych, jak fosfor i azot [17]. Rozwój infrastruktury ściekowej spowodował u użytkowników powszechne przyjmowanie podejścia „spłucz i zapomnij”. Postawa ta jednak ulega zmianie, stajemy się bardziej świadomi konieczności ochrony środowiska. Coraz bardziej rygorystyczne normy dotyczące jakości ścieków w oczyszczalniach, ochrona wód i zmniejszające się zasoby fosforu wykorzystywanego do baz nawozowych pobudzają w ostatnich latach badania w zakresie separacji moczu i odzysku pierwiastków [9].

Badania prowadzone przez naukowców są szczególnie ukierunkowane na kraje rozwijające się, gdzie dostęp do wody jest ograniczony, a ponad 1,5 mld osób nie ma dostępu do prawidłowej sanityzacji [3]. Zapotrzebowanie na nawozy do produkcji żywności jest tu kluczowe, dlatego zarówno systemy odzysku wody, jak i składników odżywczych są niezbędne. Natomiast na obszarach wysoko rozwiniętych separacja i zagospodarowanie ścieków u źródła może poprawić jakość oczyszczania ścieków [17].

Oddzielenie strumieni uryny i kału pozwoli zmniejszyć wydzielanie się nieprzyjemnych odorów (które mogą powstać szczególnie po zmieszaniu moczu i kału), umożliwi szybkie suszenie kału (a później prostszą gospodarkę tym odpadem), zmniejszy wpływ na środowisko (nawet o 90% w porównaniu z oczyszczalnią ścieków [12]) i pozwoli na odzyskanie z uryny składników odżywczych. W publikacji [17] wykazano, że właśnie możliwość odzysku składników ze skoncentrowanego roztworu i ich dalsze wykorzystanie w rolnictwie jest główną zaletą oczyszczania uryny u źródła. Przy założeniu, że system toalet dywersyjnych zostałby wdrożony na poziomie miasta, odzysk fosforu z uryny mógłby pokryć zapotrzebowanie na ten pierwiastek przy produkcji nawozu na poziomie krajowym [7]. Jedną ze znaczących zalet otrzymania niezmieszanego strumienia uryny jest możliwość usunięcia z niego mikrozanieczyszczeń [6]. Nie bez znaczenia jest także możliwość zmniejszenia zużycia wody o nawet 48% [4].

Czytaj też: Analiza opłacalności wykorzystania systemu odzysku ścieków szarych w budynku mieszkalnym >>

Pomimo wspomnianych wyżej zalet istnieje jeszcze wiele wyzwań dla stosowania takiego systemu, opisanych szczegółowo w publikacji [17]. Uryna jest ludzkim produktem ubocznym, który na zewnątrz ciała staje się uciążliwym i niestabilnym chemicznie odpadem. Jednym z wyzwań jest dostosowanie rozwiązania do istniejącego obecnie scentralizowanego systemu kanalizacyjnego [13]. Kolejną kwestią jest transport i przechowywanie zebranej uryny. W publikacji [16] zaproponowano dwa rozwiązania tego problemu: zastosowanie technologii wielu rurociągów lub prowadzenie procesów oczyszczania in-situ. Z drugiej strony jednak w [10] zauważono, że w przypadku rurociągów transportujących brak wstępnego podczyszczenia uryny może spowodować wytrącanie się struwitu (fosforan magnezu amonowego) wewnątrz przewodów i ich zapychanie się. Inną kwestią jest odpowiednie oczyszczenie ekskrementów do zastosowania w agrokulturze. Szczególnie ważne jest tu m.in. występowanie patogenów, farmaceutyków i innych mikrozanieczyszczeń w ściekach czarnych. Kolejnym problemem jest zdobycie akceptacji społecznej. Przezwyciężenie aspektu psychologicznego i zwiększenie świadomości użytkowników pozwoli na znaczny rozwój takich systemów [15].

W publikacji [12] oszacowano, że dla University of Florida zastosowanie systemu z rozdziałem strumieni pozwoliłoby zaoszczędzić 24 983 m3 wody i zredukować strumień ścieków napływających do oczyszczalni o 17%.

Systemy oddzielnego zagospodarowania uryny i kału

Toaleta dywersyjna jest niezbędnym elementem systemu separacji ścieków u źródła. Przykładowa konfiguracja toalety została przedstawiona schematycznie na rys. 2. Najprostszy projekt obejmuje ustęp podzielony na dwie przestrzenie, które zapewniają separację strumieni. W ten sposób tworzone są dwie sekcje, pierwsza służąca do zbierania uryny i sekcja tylna do zbierania kału. Wyróżnia się dwa podstawowe rodzaje toalet dywersyjnych: UDDT (urine-diverting dry toilet), czyli sucha toaleta dywersyjna, oraz UDFT (urine-diverting flush toilet), czyli toaleta dywersyjna wyposażona w mechanizm spłukujący.

Rys. 2. Przykładowa konfiguracja toalety dywersyjnej Źródło: www.eawag.ch/en
Rys. 2. Przykładowa konfiguracja toalety dywersyjnej Źródło: www.eawag.ch/en

W przypadku pierwszego rodzaju ustęp pracuje w sposób „suchy”, więc nie wykorzystuje wody do spłukiwania kału. Oddzielona uryna może być gromadzona, usuwana przez system rurociągów lub poddawana procesom oczyszczania. Materiał fekalny jest gromadzony w wentylowanym zbiorniku bezpośrednio pod toaletą lub w pewnej odległości od niej. Po defekacji konieczne jest dodanie pewnej ilości materiału absorbującego, który jest stosowany w celu wchłonięcia wilgoci. W drugim typie ustępu uryna transportowana jest bez wody, ale niewielka ilość wody jest używana do przepłukania zbiornika gromadzącego urynę. 

Toaleta dywersyjna może być połączona z różnymi systemami. Wykorzystanie konkretnej technologii jest uzależnione od kilku czynników: dostępnej przestrzeni, warunków gruntowo-wodnych, ilości powstających ścieków, dostępności materiałów na rynku, oczekiwanych rezultatów zastosowania systemu, możliwości finansowych inwestora i wygody użytkowania [19].Najbardziej podstawowym rozwiązaniem jest zbieranie uryny i kału w zbiornikach umiejscowionych pod toaletą (rys. 3).

System ten współpracuje z toaletą typu UDDT. Kluczowym elementem jest dobra wentylacja zbiornika z kałem. Gdy ekskrementy nie mieszają się z uryną i innymi płynami, szybko wysychają. Żeby zminimalizować nieprzyjemne zapachy i wspomóc proces suszenia, należy użyć niewielkiej ilości popiołu, wapna, suchej ziemi lub trocin w celu pokrycia zawartości zbiornika po każdym użyciu toalety. Jeśli stosowana jest obróbka alkaliczna, zalecane jest przechowywanie odpadów w zbiornikach przez minimum 6 miesięcy [19]. W przeciwnym razie przechowywanie powinno trwać w ciepłym klimacie (t > 20°C) co najmniej rok, a od 1,5 do 2 lat dla chłodniejszych klimatów.

Innym sposobem zagospodarowania kału jest wykorzystanie komory kompostowej. Na rys. 4 zobrazowano przykładową instalację. Kompostowanie jest procesem, w którym biodegradowalne składniki są biologicznie rozkładane przez mikroorganizmy w warunkach tlenowych. Komora kompostowa jest przeznaczona do przekształcania odchodów i substancji organicznych w kompost. Kompost jest stabilnym, nieszkodliwym produktem, który można bezpiecznie używać jako nawóz.

System składa się z czterech głównych części: reaktora, urządzenia wentylacyjnego (zapewnia dostarczanie tlenu i umożliwia ucieczkę gazów), systemu zbierającego odcieki i klapy otwierającej, która umożliwia usunięcie gotowego kompostu. Istnieją cztery czynniki, które zapewniają dobre funkcjonowanie układu: wystarczająca ilość tlenu zapewniona przez aktywne lub pasywne napowietrzanie, odpowiednia wilgotność (najlepiej 45–70%), temperatura wewnętrzna sterty 40–50°C (która może być uzyskana przez właściwe wymiarowanie komory) i stosunek C do N 25:1, który można regulować, dodając materiał wypełniający jako źródło węgla. Teoretycznie obydwa układy nie powinny sprawiać problemów w użytkowaniu i przy dobrym zaprojektowaniu systemy powinny działać prawidłowo. Poniżej przedstawiono podstawowe rozwiązania i główne metody zagospodarowania uryny.

Chcesz być na bieżąco? Czytaj nasz newsletter!

[toalety dywersyjne, woda, zrównoważona gospodarka sanitarna, gospodarka sanitarna, toaleta, kanalizacja, instalacje kanalizacyjne]

   08.01.2019

Komentarze

(0)

Wybrane dla Ciebie

 



Gdzie produkowane są komponęty do klimatyzacji i wentylacji » Zapoznaj się z nowymi technologiami w systemach ogrzewania podłogowego »
kompotenety do wentylacji ogrzewanie podłogowe
czytam więcej » przeczytam dziś »

 


Naczynie przeponowe – dlaczego jest aż tak ważne? »

projektowanie

 



Czy warto inwestować w wentylację mechaniczną? » Jak bezproblemowo przeprowadzić iniekcję mikropali, kotew i gwoździ gruntowych »
 wentylacja mechaniczna pomoc w projektowaniu
wiem więcej » poznaj go dziś »

 


Czy można dobrze odseparować wodę kanalizacyjną od gruntowej »

innowacyjne projektowanie

 



Poznaj udogodnienia montażowe w produktach ogrzewań podłogowych» Czy ogrzewanie wpływa na nasze zdrowie? »
wentylator dachowy
wiem więcej » spróbuj już dziś »

 


Metody klimatyzacji - czy znasz je wszytkie »

klimatyzacja

 


Dodaj komentarz
Nie jesteś zalogowany - zaloguj się lub załóż konto. Dzięki temu uzysksz możliwość obserwowania swoich komentarzy oraz dostęp do treści i możliwości dostępnych tylko dla zarejestrowanych użytkowników naszego portalu... dowiedz się więcej »

Co Szperacz wyszperał ;-)

źle wykonana instalacja

Sztywniactwo i niechlujstwo - zobacz i skomentuj »

Dla tych, którzy szukają bardziej elektryzujących wrażeń Szperacz ma dziś coś specjalnego - rozdzielnia w toalecie.

zaślepka


TV Rynek Instalacyjny


 tv rynek instalacyjny
1-2/2020

Aktualny numer:

Rynek Instalacyjny 1-2/2020
W miesięczniku m.in.:
  • - Regulacja odzysku ciepła
  • - Pompy ciepła w ciepłownictwie
Zobacz szczegóły
Dom Wydawniczy MEDIUM Rzetelna Firma
Copyright © 2011 - 2012 Grupa MEDIUM Spółka z ograniczoną odpowiedzialnością Spółka komandytowa, nr KRS: 0000537655. Wszelkie prawa w tym Autora, Wydawcy i Producenta bazy danych zastrzeżone. Jakiekolwiek dalsze rozpowszechnianie artykułów zabronione. Korzystanie z serwisu i zamieszczonych w nim utworów i danych wyłącznie na zasadach określonych w Zasadach korzystania z serwisu.
realizacja i CMS: omnia.pl