NO144691B - Fremgangsmaate og anordning for naturlig biokjemisk nedbrytning av latrine. - Google Patents

Description

Nærværende op<p>finnelse vedrører en fremgangsmåte og en anord-

ning ved samtidig kom<p>ostering av fekalier og urin. Oppfinnel-

sen er spesielt anvendbar for toalettanlegg, men det er under-forstått at prinsippene for fremgangsmåten og anordningen også

kan utnyttes ved større komposteringsanlegg for latrine og ve-getabilske organiske stoffer.

Den konvensjonelle metoden for håndtering av latrine er at

latrinen, som inneholder fekalier, urin, papir etc., uten biokjemisk nedbrytning helles eller spredes i naturen. Dette er uhygiensk, og den ikke-nedbrutte latrinen, som inneholder store mengder nitrogen og bakterier, må omvandles eller nedbrytes før latrinen kan tilgodegjøres i naturen.

En anordning er tidligere blitt foreslått hvor latrinen ble

samlet i en stor beholder, hvor latrinen lagbelegges med en eller annen vegetabilsk, organisk substans, og hvor det lag-belagte materialet får stå så lenge at latrinen blir nesten fullstendig nedbrutt, og således til den er antatt en for jord-berikning egnet karakter. Den således tidligere foreslåtte anordningen gir et meget godt resultat, men fremgangsmåten og anordningen oppviser visse ulemper.

Latrinen består av en blanding av fekalier og urin, hvilken blanding inneholder store mengder nitrogen. For bakteriell nedbrytning av latrinen bør man se til at latrinen erholder et fordelaktig karbon-nitrogenforhold, og for den biokjemiske nedbrytningen av latrinen kreves en tilsetning av karbonsub-

strat, som hensiktsmessig skjer ved tilsetning av vegetabilsk, organisk substans. Urinen inneholder vesentlig høyere mengder nitrogen enn fekaliene, oa urinen danner vesentlig større andel i latrinen enn fekaliene, i visse tilfeller henimot 80

til 90%. Latrinen kommer derfor til å inneholde en påfallende høy mengde nitrogen, og for den biokjemiske nedbrytningen av dette nitrogen kreves en stor tilsetning av organisk, vegeta-

bilsk substans. Et anlegg for nedbrytning av urin må derfor

ha store dimensjoner, og til tross for rikhold tilsetning av organisk, vegetabilsk substans foregår nedbrytningen ganske langsomt.

Man vet også at den mest hensiktsmessige temperaturen for nedbrytning av urin er +4°C, mens den mest egnete temperaturen for nedbrytning av fekalier er +28 - 30°C. Urinen har også en viss resteriliserende virkning som virker hemmende på nedbrytings-prosessen .

Det sveitsiske patent nr. 526.946 viser en anordning med feiles nedbrytning av fekalier og urin hvor man for å påskynde nedbrytningen så sterkt som mulig har anordnet en rører.

Det norske patent nr. 136.737 har likeledes en felles nedbrytning av fekalier og urin, men hvor man har anordnet en avstry-ker 71 for å spre latrinematerialet slik at det ikke ansamles rett under stolen 9.

Det amerikanske patent nr. 3.523.012 vedrører en anordning for trinnvis nedbrytning av kompostmateriale ved at materialet plas-seres i flere trappetrinn over hverandre. Også her har man felles nedbrytning av faste og flytende bestanddeler, og ingen-steder i patentet nevnes eller antydes det at man tilsikter å nedbryte latrinematerialet ved å anordne separat nedbrytning av urin og separat nedbrytning av fekalier.

Til grunn for nærværende oppfinnelse ligger således tanken, at man skal avstedkomme en nedbrytning av urinen i en urinkompost og nedbrytning av fekaliene i en fekaliekompost, hvorved urin-komposten og fekaliekomposten i det minste under den største delen av nedbrytningsprosessen er helt uavhengig av hverandre.

Det har vist seg at urinet i en viss grad kan avstedkomme en egen nedbrytning hvis den lagres under en viss tid, og ved å utnytte denne egen-nedbrytning kan man vesentlig redusere til-setningen av karbonsubstrat, og på grunn av at fekaliene er fri for urin medgår for deres nedbrytning en forholdsvis liten mengde karbonsubstrat. Ved å utnytte prinsippene ifølge nærværende oppfinnelse og ved å utnytte de forskjellige optimale tem-peraturer for fekalie- hhv. urin-nedbrytningen, kan man avstedkomme en mer fullstendig og hurtigere nedbrytning av fekalier og urin enn det som er tilfelle ved biokjemisk nedbrytning av latrine, og takket være at den nødvendige mengden karbonsubstrat er mindre, kan også dimensjonene på et nedbrytningsanlegg gjø-res vesentlig mindre enn ved biokjemisk nedbrytning av latrine.

Ifølge oppfinnelsen oppsamles og komposteres fekalier og urin

hver for seg i ett og samme anlegg, idet fekaliene blandes eller legges lagvis med et karbonsubstrat og under komposteringen holdes ved en temperatur på minst 30°C, og urinen oppsamles og komposteres på et leie med forholdsvis stor overflate, fortrinnsvis ved en lavere temperatur enn fekaliekomposteringstemperaturen.

Formålet med prosessen er å tå bort oksygenforbrukende materiale, videre ta bort materiale som råtner ved sedimetering, og ta bort kolloidalt lost biokjemisk oksygenforbrukende substans, såkalt BS-substans, og å redusere gehalten av skadelige bakterier. Oppfinnelsen bygger på den iakttagelse at en nedbrytning av urinet kan avstedkommes uten tilforsel av materialer utenfra hvis nemlig urinet fordeles over en stor overflate hvor det får forbli sålenge at et nitrobakt-sjikt bygges opp, hvilket sjikt inneholder nitrogenforbrukende bakterier. Ved utovelse av fremgangsmåten bringer man derfor urinet til å fordele seg i et inaktivt materiale med stor overflate, hvoretter urinet under langsom vandring gjennom dette materialet nedbrytes ved at nitrogenforbrukende bakterier dannes og gjendannes, slik at det fra det nevnte materialet avgående urinet er vesentlig nedbrutt, og bare inneholder utfelte mineralholdige salter etc. Den ideelle temperaturen for oppbygning av nitrobakt-sjiktet ligger ved +4°C, og man etterstrever å holde temperaturen i det inaktive materialet så nærme denne idealtempera-tur som mulig. Som egnet inaktivt materiale kan man nevne en matte av mineralull eller lignende, og tettheten i mineralullen bestemmer sammen med lengden av matten og mattens helning mot horisontalplanet den tid det tar for urinet å passere gjennom hele matten, dvs. den tid som vedgår for å tillate dannelse og gjendannelse av nitrobakter og derved nedbryte urinets nitrogen og andre bestanddeler. For å redusere storrelsen på komposterings-anlegget, kan anordningen utformes på en slik.måte at urinet passerer gjennom flere i siksak-form anordnete matter for urinet får forlate anlegget. For å starte urinkomposterings-prosessen kan det være hensiktsmessig å tilfore nitrogenforbrukende bakterier, og i et slik tilfelle kan matten av mineralull e.l. allerede for installasjonen impregneres med slike bakterier.

Nebrytningen av fekalier skjer sålede uavhengig av nedbrytningen av urin, og for å avstedkomme nedbrytningen av fekalier, kreves en tilsetning av karbon-substrat, og et slik karbon-substrat kan f.eks. utgjores av revet bark fra nåle- og løvtre, men man kan også anvende vegetariske avfall etc. for å erholde riktig forhoHmellom karbon og nitrogen i fekalie-blandingen. For å avstedkomme en hurtig og god nedbrytning av fekalie-blandingen, kreves en temperatur på ca. 3o°C eller mer. Temperaturen under selve nedbrytningsprosessen bær hensiktsmessig ikke være hoyere enn 45 til 7o°C, da fordampningen av væske i et slikt tilfelle blir meget hby, og da det således foreligger risiko for uttork-ing av fekalieblandingen. Det ideelle karbon-nitrogen-forholdet for nedbrytningen anses å være ca. 33 deler karbon pr. 1,5 deler nitrogen, men forholdet kan uten storre ulemper varieres innenfor temmelig vide grenser. Nedbrytningen av fekalier kan skje ved en anaerob eller en æiob-prosess. Den anaerobe prosessen gir et meget godt resultat, men er en kilde til ubehagelig lukt, og man foretrekker derfor å foreta prosessen på aerob vei. For dette formål kreves en tilforsel av overskudd av luft. Nedbrytningen av fekalie-produktene avstedkommes ved at karbon-substratet, f.eks. revet bark, blandes eller lagbelegges med fekaliene på et fekaliesjikt, hvor fekalieblandingen under nedbrytning bringes til langsomt å vandre nedover, under hele prosessen opprettholdes egnet temperatur. For å starte prosessen kan det være nodvendig å tilfore en vesentlig mengde varme avhengig av de ytre tem<p>eraturomstendigheténe, men etter at prosessen er startet forsetter denne eksotermt, og tilfbrslen av varme kan reduseres eller eventuelt til og med opphore.

Fekalienedbrytningen kan foretas i flere forskjellige trinn,

f.eks. i tre trinn, nemlig:

I trinn 1 skjer en hovedsakelig nedbrytning av blandingen av fekalier og karbon-substrat-stoffer ved en omvandling av nitrogen og organisk substans. Nedbrytningen skjer ved en temperatur på minimum 35°C. På grunn av prosessere eksoterme reaksjon, kan temperaturen i visse tilfeller oppgå til 7o°C. Dette medforer vanligvis ingen andre ulemper enn at en okt fordampning finner sted, og at det blir nodvendig med en storre tilforsel av væske (vann).En hoyere temperatur gir en okt bakterievirkning, og ut

fra dette synspunkt kan den hoyere temperaturen være å foretrekke. For å avstedkomme hensiktsmessig nedbrytning, bor fuktighetsinnholdet holdes ved va 6o-75%, og hvis fuktighetsinnholdet synker under dette nivå, må vann tilfores utenfra.

I trinn skjer en fortsatt nedbrytning av blandingen av fekalier

og karbon-substrat, men temperaturen holdes i dette trinn ved 5o-7o°C. Herved skjer en pasteurisering og dreping av skadelige bakterier.

I trinn 3 skjer en ettermodning, hvorved blandingen av karbon-substrat og nedbrutte fekalier får oppholde seg i ca. 3 mdr. Temperaturen i dette ettermodningstrinn er ikke kritisk, og temperaturen kan tillates å synke til 25-3o°C.

I såvel trinn 2 som trinn 3 bor fuktighetsinnholdet opprettholdes, og hvis fekalieproduktet har en tendes til å torke,så kan

væske tilfores utenfra.

Varmen for prosessen kan tilfores på forskjellige måter, men

den mest hensiktsmessige måte er å ha varmeror montert i bunnen av anlegget hvori nedbrytningen finner sted. Alternativt kan varmen avstekommes ved at luften, som er nodvendig for den aerobe prosessen, varmes for den blåses over fekalieblandingen.

For utførelsen av den forannevnte fremgangsmåte foreslås ifølge oppfinnelsen en anordning bestående av en komposteringsbeholder med en toalettstol koplet til dennes øverste del, og at komposteringsbeholderen som separate enheter inneholder et fekalie-komposteringssjikt og et urinkomposteringssjikt.

Med fordel er fekaliekomposteringessjiktet dannet av en hvelvet bunn som ved den del som ligger nærmest tilførslen av fekalier og karbonsubstrat skråner temmelig brått, hvoretter fyllingen suksessivt avtar og stiger i motsatt retning, slik at dens nederste del blir skålformet.

En utførelsesform av anordningen er illustrert på den vedlagte tegning.

i På vedlagte tegning vises skjematisk et utforingseksempel av en anordning for gjennomfbring av fremgangsmåten ifblge oppfinnelsen. Anordningen består generelt av en komposteringsbeholder 1, som er montert under gulvet 2 til en bolig, og som med en hals 3 stikker opp gjennom gulvet og avsluttes med en toalettstol e.l. 4. I sin nedre del er komposteringsbeholderen 1 forsynt med et fekaliekomposteringsjikt 5, som heller nedad fra det sted hvor fekalier og karbon-substrat tilfores,

og som strekker seg ned til et sted i nærheten av beholderens motsatte ende, der hvor bunnen stiger noe. I det viste utfbrsels-eksempel dannes bunnen av 3 plane trinn, nemlig 6,7 og 8, og som tilsvarer de ovenfor beskrevne 3 trinn ved komposteringen. Ovenfor fekaliekomposterings-sjiktet 5 finnes et urinkomposteringssjikt 9, som består av 2 stk. i vinkel mot hverandre stilte plan lo og 11, som begge danner en vinkel på. lo til 2o° mot horisontalplanet og som bærer oppe hver sin matte 12 hhv. 13

av mineralull eller noe annet inert materiale med stor overflate. Avhengig av hvor lenge man bnsker å holde urinet i ma-ttene 12 og 13 av mineralull, kan antallet av vinkelstilte plan lo og 11 varieres ved at man oker eller minsker disse. Planenes lo og 11 vinkel mot horisontalplanet kan endres og tettheten på mineralullmatten kan varieres. For å overfore urinet til toalettstolen 4 til den fbrste av de tp. mineralullmattene 12, finnes en oppsamlingskanål 14 i den fremre enden av toalettstolen. Oppsamlingskanalen 14 kan forutgås av en svingbar skive 14a, som kan innta to posisjoner, nemlig den som er vist på tegningen og en annen som er vist ved hjelp av brutte linjer. Skiven 14a kan reguleres med en spake eller en pedal på en eller annen hensiktsmessig måte. Urinet, som kommer ned gjennom oppsamlingskanalen 14, oppsuges i den fbrste mineralullmatten 12, og flyter sakte gjennom denne. I lbpet av denne tid dannes og gjendannes nitrobakter som konsumerer nitrogenet i urinet. Etter at å ha passert gjennom den fbrste mineralullmatten renner urinet ned på den andre mineraluulmatten 11,og passerer gjennom denne på samme måte som gjennom matten 12.

I underkanten på toalettstolen finnes en eller flere ventiler 15 for tilforsel av luft, og den relativt kalde innstrbmmende luften kommer til å strbmme nedover som vist med pilene 16 og aizgå j gjennom en luftutlops-stuss 17 i den den bakre kantdelen på toalettstolen 4. Luft kan også ledes ned til fekalieblandingen gjennom et ikke vist ror, som med sin åpne ende befinner seg i nærheten av bunnen på fekaliesjiktet 5 i trinn 8 eller eventuelt i trinn 7. Gjennom dette ror kan luft tilfores det indre av fekalieblandingen, og på denne måte lette eller påskynde nedbrytningen. En fordelaktig luftfordeling i fekaliekompost-sjiktet kan også erholdes hvis sjiktet i nærheten av

sin bunn forsynes med ett eller flere perforerte ror, som er åpne i begge ender, og som hovedsakelig strekker seg langs denne bunn eller noen del derav slik som antydet på tegningen.

For å avstedkomme de forskjellige temperaturene i trinn 6 og 7, kan disse være forsynt med elektriske varmeslbyfer, og disse varmesloyfer kan være anordnet slik at de.er termostatstyrte for å opprettholde den riktige temperatur.

For å muliggjore en innsetning av mineralullmattene 12 og 13 eller ved behov å bytte disse, og for å tomme komposteringsbeholderen for nedbrutte fekalier, så finnes i den fremre enden av beholderen en luke 18.

Det fra urinkomposterings-sjiktet 9 avgående, nedbrutte

urinet kan uttas gjennom et ror 19, som går gjennom fekaliesjiktet 5, eller ved en alternativ utforelsesform av oppfinnelsen kan det nedbrutte urinet fordeles gjennom et perforert rort 2o e.l over den nedbrutte fekalieblandingen. Derved kan fuktighetsinnholdet bibeholdes i fekalieblandingen under dennes ovenfor beskrevne ettermodning.

Den ovenfor beskrevne anordningen utgjor bare ett anskuelig eksempel, og det er åpenbart for fagmannen at en mengde alterna-tiverlosningen kan forekomme innenfor rammen for etterfolgende patentkrav.

Claims (16)

1. Fremgangsmåte ved samtidig kompostering av fekalier og urin, karakterisert ved at fekalier og urin oppsamles og komposteres hver for seg i et og samme anlegg idet fekaliene blandes eller legges lagvis med et karbonsubstrat og under komposteringen holdes ved en temperatur på minst 3 0°C, og urinen oppsamles og komposteres på et leie med forholdsvis stor overflate, fortrinnsvis ved en lavere temperatur enn fekaliekomposteringstemperaturen.

2. Fremgangsmåte ifølge krav 1, karakterisert ved at det som karbonsubstrat for fekaliekomposteringen anvendes malt bark eller vegetabilsk organisk substans, og at blandingen av fekalier og karbonsubstrat holdes på et fuktighetsinnhold på 60 - 75% mens blandingen under nedbrytning bringes til langsomt å vandre nedover langs et skråstilt plan.

3. Fremgangsmåte ifølge krav 1 eller 2, karakterisert ved at fekaliekomposteringen skjer i tre trinn hvor det i trinn 1 finner sted en hovedsakelig ned-bryting ved en temperatur på minst 35°C, i trinn 2 finner sted en fortsatt nedbrytning samt pasteurisering ved en temperatur på 50 - 70°C, og i trinn 3 finner sted en ettermodning uten tilførsel av varme utenfra.

4. Fremgangsmåte ifølge ett eller flere av kravene 1 - 3, karakterisert ved at urinkomposteringen finner sted ved, at urinen bringes til langsomt og ved forholdsvis lav temperatur å strømme gjennom et porøst filter med stor overflate, hvorved et nitrobakterielag bygges opp på filterets overflate hvilket medfører en biokjemisk nedbrytning av urinen.

5. Fremgangsmåte ifølge krav 4, karakterisert ved at det som filter anvendes en mineralullsmatte. i

6. Fremgangsmåte ifølge krav 4 og 5, karakterisert ved at den ferdig nedbrutte urin anvendes til å opprettholde fuktighetsinnholdet i fekaliene eller fekalie-blandingen.

7. Fremgangsmåte ifølge ett eller flere av kravene 4 - 6, karakterisert ved at filteret for å starte prosessen impregneres med nitrobakterier før urinkomposteringen begynner.

8. Anordning til bruk for utøvelse av fremgangsmåten ifølge ett eller flere av kravene 1-7, karakterisert ved at det består av en komposteringsbeholder (1) med en til dennes øverste del tilkoplet toilettstol, og at komposteringsbeholderen som separate enheter inneholder et fekaliekomposteringsskikt (5) og et urinkomposteringsskikt (9) .

9. Anordning ifølge krav 8, karakterisert ved at fekaliekomposteringsskiktet dannes av en hvelvet bunn som ved den del som ligger nærmest tilførselen av fekalier og karbonsubstrat skråner temmelig bratt, hvoretter hellingen suksessivt avtar og stiger i motsatt retning slik at dens nederst del blir skålformet.

10. Anordning ifølge krav 9, karakterisert ved at fekaliekomposteringsskiktet er utført i tre plane trinn (6, 7, 8) med forskjellige vinkler i forhold til det horisontale planet.

11. Anordning ifølge ett eller flere av kravene 8-10, karakterisert ved at urinkomposteringsskiktet (9) består av minst et hellende plan (10) som er utstyrt med med et filter (12) med en stor overflate hvorgjennom urinen bringes til å strømme langsomt for å avstedkomme en biokjemisk nedbrytning.

12. Anordning ifølge krav 11, karakterisert ved at den er utstyrt med to eller flere i serie etter hverandre anbrakte filtere (12, 13) hvorgjennom urinen under nedbrytning bringes til å flyte i rekkefølge.

13. Anordning ifølge krav 11 eller 12, karakterisert ved at filteret eller filtrene består av en porøs masse av et inaktivt materiale.

14. Anordning ifølge krav 11 eller 12, karakterisert ved at filteret eller filtrene består av en mineralullsmatte.

15. Anordning ifølge ett eller flere av kravene 11 til 14, karakterisert ved at filteret eller filtrene inneholder en innpodet flora av nitrobakterier.

16. Anordning ifølge ett eller flere av kravene 11 til 15, karakterisert ved at den siste delen av filteret eller filtrene (12, 13) er koplet til et organ (19) for spredning av den biokjemiske nedbrutte urin over fekaliekomposteringsskiktet (5).