BDT-SYSTEM FÖR SPOLNING AV WC : En studie om utformning av system som återanvänder BDT-vatten

1

BDT-SYSTEM FÖR SPOLNING AV WC

En studie om utformning av system som

återanvänder BDT-vatten

Greywater re-use for flushing toilets

A study on the design of a system that recycle greywater

Kristoffer Johannesson

Rasmus Petersson

EXAMENSARBETE

Byggnadsteknik

i

Detta examensarbete är utfört vid Tekniska Högskolan i Jönköping inom Byggnadsteknik. Författarna svarar själva för framförda åsikter, slutsatser och resultat.

Examinator: Nasik Najar Handledare: Thomas Olsson Omfattning: 15 hp

Datum: 2018-07-19

II

Abstract

Purpose: Every day we flush around 30 liters of water in the toilet. The fact that it is drinking

water used for this purpose is not a sustainable solution considering global warming and the problems related to this. In Sweden we have already seen signs of water shortage and the development is not looking positive. A better use of incoming water is one solution towards a more sustainable development regarding water consumption and one suggestion regarding this matter is described in this report. To be able to locally recycle greywater for toilet flushing could save 30 % of the total water consumption. Since greywater contains several pathogens the recycling method needs to make sure that it does not cause any health risks. The goal with this report is to create a system with a theoretical reliability and examine the economical sustainability of the system when introduced in a multifamily housing.

Method: To reach the goals, extensive literature study concerning the characteristics of

greywater and existing systems on the market has been conducted. Interviews with people in the trade and people with knowledge of different water cleaning methods has been conducted to get a broader knowledge in the subject.

Findings: The report describes a system suited for new construction of a multi-family housing

with 30 apartments. The result shows that there is a possibility for water savings and economic profit when recycling greywater. The system shows good theoretical reliability, but the authors recommend further research in the form of empirical testing regarding the function of the system.

Implications: Introduction of greywater re-use system would lead to several changes in the

work procedure. Changes often take long time to familiarize in the Swedish building trade. Despite this, the implementation would amount to several advantages where the reduction of water consumption may be most important. With today’s technology, purification of greywater to the point of not causing any health risks is a reliable process. The possibility of economical profit should motivate the implementation of a greywater re-use system when constructing a multi-family housing.

Limitations: The report will only see to the possibility of introducing a greywater re-use system

according to laws and rules applied in Sweden. The economic aspect is based on new constructions of multi-family residence. Only greywater re-use will be analyzed.

Keywords: Economic analysis, filter, harmful substances in greywater, membrane separation,

III

Sammanfattning

Syfte: Varje dag spolar vi ner ungefär 30 liter vatten i toaletten. Att det är rent dricksvatten som

används i detta syfte är inte en hållbar lösning med hänsyn till den globala uppvärmningen och problemen den för med sig. I Sverige har vi redan sett tecken på vattenbrist och utvecklingen ser inte ut att gå mot det positiva. En bättre hushållning med vårt vatten är ett förslag på en mer hållbar utveckling gällande vattenförbrukningen och ett alternativ till ett sådant förslag beskrivs i den här rapporten. Att lokalt kunna återanvända BDT-vatten till att spola toaletterna kan spara närmare 30 % av den totala vattenförbrukningen. BDT-vatten innehåller flertalet skadeämnen och för att denna återanvändning ska kunna ske måste det säkerställas att det inte medför några hälsorisker. Målet med arbetet är att skapa ett system med god teoretisk tillförlitlighet samt undersöka den ekonomiska hållbarheten av ett sådant system vid införandet i nybyggnation av ett flerbostadshus.

Metod: För att uppnå detta mål har en omfattande litteraturstudie av BDT-vattnets karaktär

samt befintliga system genomförts. Intervjuer med personer inom VVS-branschen samt personer med kunskap inom olika reningsmetoder har genomförts för att få en bredare kunskap i ämnet.

Resultat: Rapporten beskriver utformningen av ett fysiskt system anpassat till nybyggnation

av flerbostadshus med 30 lägenheter. Resultatet visar att det finns möjlighet till besparing av dricksvatten samt möjlighet till ekonomisk vinning vid återanvändning av BDT-vatten. Systemet har god teoretisk tillförlitlighet men författarna föreslår vidare forskning i form av empirisk prövning av systemets funktionsduglighet.

Konsekvenser: Införandet av ett system som återvinner BDT-vatten innebär flera förändringar

i det befintliga arbetssättet. Förändringar tar ofta lång tid att införa i den svenska byggbranschen. Trots detta hade implementeringen inneburit flera fördelar i införandet av ett sådant system, där en reducering i dagens dricksvattenanvändning är en av de viktigaste. Med dagens teknik kan man på ett pålitligt sätt rena BDT-vattnet till den grad då det inte är hälsoskadligt. Möjligheten till ekonomisk vinning bör motivera implementeringen av ett sådant system vid nybyggnation av större flerbostadshus.

Begränsningar: Vi har endast sett till möjligheten att införa ett system i Sverige med lagar och

regler som gäller här. Den ekonomiska aspekten baseras på nybyggnation av ett flerbostadshus. Endast BDT-vatten kommer att analyseras.

Nyckelord: Ekonomisk analys, filter, hälsoskadliga ämnen i BDT-vatten, membranseparation

IV

Innehållsförteckning

2 METOD OCH GENOMFÖRANDE ... 3

2.1 UNDERSÖKNINGSSTRATEGI ... 3

2.2 KOPPLING MELLAN FRÅGESTÄLLNINGAR OCH METODER FÖR DATAINSAMLING ... 4

2.3 VALDA METODER FÖR DATAINSAMLING... 5

2.3.1Litteraturstudie ... 5 2.3.2Intervju ... 5 2.4 ARBETSGÅNG ... 5 2.4.1 Litteraturstudie... 5 2.4.2 Intervjuer ... 6 2.4.3 Utformning av systemet ... 6 2.4.4 Ekonomisk analys ... 6 2.5 TROVÄRDIGHET ... 7 3 TEORETISKT RAMVERK ... 8

3.1 KOPPLING MELLAN FRÅGESTÄLLNINGAR OCH OMRÅDE ... 8

3.2 RENINGSPROCESSEN ... 9

3.2.1Förekomsten av hälsoskadliga ämnen ... 9

3.2.2 Borttagning av biokemiska produkter ... 10

3.2.3 Borttagning av bakterier ... 13

3.2.4 EU: krav för badvatten ... 14

3.3 EKONOMISK ANALYS... 15

3.4 AVLOPPSSYSTEM ... 16

3.5 SAMMANFATTNING AV VALDA TEORIER ... 17

4. EMPIRI ... 18

4.1 BEFINTLIGA SYSTEM ... 18

4.1.1Fysiskt system ... 18

4.1.2Membranseparation ... 21

4.1.3 Författarnas tolkning av befintliga system ... 22

4.2 INTERVJUER ... 23 4.3 SYSTEMETS UTFORMNING... 23 4.3.1 Compit mini ... 25 4.3.2Hydrofor ... 26 4.3.3Sedimentationsbehållare ... 27 4.3.4Filter ... 28 4.3.5Pumpar ... 29 4.3.6Rörsystem ... 29 4.3.7Övriga komponenter ... 30 4.4 EKONOMISK ANALYS... 30 4.4.1 Behållare ... 31 4.4.2Sedimentationsbehållare ... 31 4.4.3Filter ... 31 4.4.4 Pumpar ... 32 4.4.5Rördragning ... 33

V

4.4.6 Övriga komponenter ... 34

4.4.7Elkonsumtion ... 34

4.4.8Prisuppgifter för vattenanvändning ... 34

4.5 SAMMANFATTNING AV INSAMLAD EMPIRI ... 35

5. ANALYS OCH RESULTAT ... 36

5.1 ANALYS ... 36

5.2 FRÅGESTÄLLNING 1 ... 38

5.3 FRÅGESTÄLLNING 2... 39

5.4 FRÅGESTÄLLNING 3... 39

5.5 KOPPLING TILL MÅLET ... 40

6 DISKUSSION OCH SLUTSATSER ... 40

6.1 RESULTATDISKUSSION ... 40

6.2 METODDISKUSSION ... 41

6.3 BEGRÄNSNINGAR ... 41

6.4 SLUTSATSER OCH REKOMMENDATIONER ... 42

6.5 FÖRSLAG TILL VIDARE FORSKNING ... 42

REFERENSER ... 43

1

1

Inledning

1.1 Bakgrund

Förbrukningen av dricksvatten är hög och det kostar samhället stora summor pengar att tillgodose den höga efterfrågan. En studie visar att man kan spara upp mot 30 % av dricksvattnet genom återanvändning av vatten inom tätorter (Opher & Friedler, 2016).

Genomsnittsmänniskan i Sverige spolar ner ungefär 30 liter vatten per dygn. Den höga förbrukningen av dricksvattenvatten kan reduceras om användandet av snålspolande toaletter istället använts (Svenskt vatten, 2017).

Av det inkommande vattnet används 70–80% som BDT-vatten (vatten som används i bad, dusch och tvätt) (Svenskt vatten, 2017). Potentialen i att återanvända BDT-vattnet till andra funktioner i huset, såsom toalettspolning, är stor vilket kan leda till en bättre hushållning med av dricksvattnet (Friedler, Kovalio, & Ben-Zvi, 2010). BDT-vatten är inte lika förorenat som avloppsvattnet från toaletter och kräver inte lika mycket behandling vid möjlig återanvändning (Benami, Gillor, & Gross, 2016).

Trots detta krävs en noggrann utredning gällande vilka skadeämnen BDT-vatten kan innehålla med hänsyn till de hälsoskadliga effekter en otillräcklig rening kan innebära (Friedler et al., 2010).

Det sker kontinuerligt arbete gällande möjligheten att rena och återanvända BDT-vatten och nya produkter inom området utvecklas för att främja natur och samhälle (Guala, Moiàb & March, 2007). Att kunna återvinna BDT-vatten i storstäder där befolkningstätheten är som högst kan resultera i en mer hållbar utveckling gällande hushållningen av vattenresurserna runt om i världen.

Det finns exempel där BDT-vattenrening har gjorts inom stadsmiljö med redovisad ekonomisk vinning (Guala et al., 2007). Att kunna främja miljö och ge ekonomisk vinning för ett BDT-system med hjälp av moderna tekniska lösningar var grunden till intresset att undersöka möjligheten till ett BDT-system för ett flerbostadshus.

1.2 Problembeskrivning

Problematiken med återanvändning och lokal rening av BDT-vatten leder ofta till de hälsoskadliga effekter vattnet har på människor vid återanvändandet (Dagens samhälle, 2017). Att behandla BDT-vattnet tills det uppfyller krav för dricksvatten är en komplicerad och kostsam process som i liten skala blir svår att uppnå (Benami, Gross, Herzberg, Orlofsky, Vonshak, & Gillor, 2013). Att gå från visionen med drickbart vatten och lägga fokus på hur rent vattnet behöver vara för att kunna användas för spolning av toaletter blir därmed en utredande del för rapporten. EU har satt vissa direktiv gällande krav på renlighet för badvatten. Dessa direktiv bestäms av mikrobiologiska data som tar hänsyn till bakterieinnehåll i vattnet (Europaparlamentets och rådets direktiv, 2006).

EU har arbetat med vattenåtervinning de senaste åren i hopp om att det ska bli ett förekommande förfarande inom medlemsländerna. Där ligger fokus främst på återvinning av

2

BDT-vatten för jordbruk och större verksamheter (Mudgal, Van Long, Saidi, Haines, McNeil, Jeffrey, Smith & Knox, 2015).

ISO 20760–1:2 018 togs fram i november 2017 som ett resultat av arbetet med att implementera återvinning av BDT-vatten i storstäder. Standarden innehåller riktlinjer för planering och design av system som återvinner vatten. Standarder för ett land/union skapar tillförlitlighet till den utvecklade idén. Att kunna värdera kunskapen som vetenskaplig och beprövad ger säkerhet för beställare och utförare att använda sig av sådana lösningar till nya projekt (Craig & Richman, 2017).

1.3 Mål och frågeställningar

Målet med arbetet är att bidra till minskad tappvattenanvändning genom att ta fram ett system där BDT-vatten återvinns lokalt samt undersöka den ekonomiska hållbarheten för ett sådant system. Det återvunna vattnet används för att spola toaletten. För att uppnå målen ställs följande frågeställningar:

1. Vilka system för att återvinna BDT-vatten finns och används idag, både nationellt och internationellt?

2. Hur kan ett system som återanvänder BDT-vatten vid spolning av toaletter i svenska urbana förhållanden vara uppbyggt?

3. Vad blir de ekonomiska konsekvenserna av en implementering av ett system där man återanvänder BDT-vatten?

1.4 Avgränsningar

Rapporten behandlar den svenska byggsektorn vid framtagande av system och förhållning till svensk lag och standarder. Vid arbetet av framtagning av system och dess komponenter har produkter och idéer från utlandet användas om svensk lag godkänner det.

Arbetet fokuserade enbart på återanvändning av BDT-vatten och lägger inget fokus på dagvatten eller regnvatten. Att utnyttja värmeenergin i BDT-vattnet är en möjlighet att spara energi men det är inte något vi fokuserar på i denna rapport.

Att i praktiken få fram ett funktionsgaranterat system är inte målsättningen med denna rapport. Att med bakgrund av teoretisk kunskap inom byggnadsteknik arbeta fram ett system som har hög teoretisk tillförlitlighet är ett väl uppnått resultat för rapporten.

Rapporten fokuserar endast på nybyggnation av flerbostadshus. Renoveringar av befintliga avloppssystem berörs därmed inte.

En separering av LGW (Light Grey Water) och DGW (Dark Grey Water) har gjorts för rapporten. Vidare förklaring av indelningen av BDT-vatten redovisas i kapitel 3.2.1. Rapporten lade även fokus på ekonomi för ett återvinningssystem vilket resulterar i att enbart LGW återanvänds på grund av att reningsprocessen blir förenklad i jämförelse med DGW.

Vid beskrivning av olika system i rapportens empiri utesluts system som anses föråldrade eller saknar tillförlitlighet. Att beskriva samtliga system var för omfattande och begränsades därför till system som har grundlig vetenskaplig bakgrund och väl beprövade metoder.

3

1.5 Disposition

▪ I kapitel 2 beskrivs metod och undersökningsstrategi för arbetet. Säkerställande av arbetets trovärdighet och beskrivning av informationsinsamling är också en del av kapitel 2.

▪ Kapitel 3 innehåller den teori rapporten består av. Koppling mellan frågeställningar och teoretiska ramverk redovisas i detta kapitel.

▪ I kapitel 4 beskrivs insamlad data samt empiri från genomförda intervjuer. ▪ I kapitel 5 analyseras empirin och resultatet från föregående kapitel.

▪ Kapitel 6 består av diskussion gällande arbetet och dess resultat. Även förslag till vidare forskning och begränsningar behandlas.

▪ Resterande del av rapporten visar använda källor och bilagor för rapporten.

2

Metod och genomförande

I arbetets början hämtades information från vetenskapliga artiklar, böcker och tidskrifter (Eriksson & Wiedersheim-Paul, 2013). Relevant information om reningsprocessen var nödvändig för utformningen av systemet. Analyser av vetenskapliga studier var under arbetets gång ett regelbundet inslag.

Intervjuer genomfördes (Eriksson & Wiedersheim-Paul, 2013) med syfte att ge uppfattning om arbetsförfaranden i den svenska sanitetsbranschen samt en bredare kunskap gällande valda filtermaterial.

Trovärdigheten för resultatet beror delvis på hur intervjuerna genomfördes. Vid dåligt strukturerad intervju riskeras en låg tillförlitlighet av svaren om intervjuobjektet missuppfattar syftet med frågan (Ryen, 2004).

2.1 Undersökningsstrategi

Den huvudsakliga datainsamlingsmetoden i undersökningen bestod av analyser av fallstudier (Carlström & Carlström Hagman, 2006) där djupare förståelse i problematiken vid återanvändning av BDT-vatten var målet och hur man finner lösningen på dessa problem. Delar av empirin grundar sig i kvantitativ datainsamling som analyserats med en kvalitativ metod.

"Att endast summera litteraturen utifrån impressionistiska kriterier och enskilda studier räcker inte." (Andersson, 2003, s.9)

En metaanalys bygger på insamlad empiri från olika källor som jämförs mot varandra. Metaanalys är ett relativt nytt begrepp som på senare år fått stor genomslagskraft inom den vetenskapliga forskningen (Andersson, 2003).

Mängden empiriska prövningar gällande rening av BDT-vatten är stor. Inklusionskriterierna definierades i ett tidigt skede så en korrekt jämförelse mellan studierna kunde genomföras. I denna rapport var möjligheten att utföra reningen i teknikrum (ej markbädd) och BDT-vattnets ursprung (ej kök eller tvätt) exempel på viktiga inklusionskriterier. En omfattande litteraturstudie har kartlagt befintliga system för vidare analys. Detta har kombinerats med semistrukturerade intervjuer (Carlström & Carlström Hagman, 2006) för att skapa tillförlitlighet i rördragningen samt säkerställande att de valda filtermaterialen uppnår ställda krav.

4

När den teoretiska grunden utförts utvärderas den insamlade informationen och ett system skissades fram. Vid framtagandet av prototyp för ett teoretiskt fungerande system med kapacitet, investeringskostnad och underhållskostnad ansågs målet med rapporten vara uppnått.

2.2 Koppling

mellan

frågeställningar

och

metoder

för

datainsamling

Koppling mellan frågeställning och metoder för datainsamling redovisas i Figur 1.

– Vilka system för att återvinna BDT-vatten finns och används idag, både nationellt och internationellt?

Frågeställningen besvarades med litteraturstudie genom studier och analyser av vetenskapliga artiklar om BDT-vattnets innehåll och dess reningsprocess.

– Hur kan ett system som återanvänder BDT-vatten vid spolning av toaletter i svenska urbana förhållanden vara uppbyggt?

Frågeställningen besvarades genom kunskap från föregående frågeställning och intervjuer med verkande inom branschen.

– Vad blir de ekonomiska konsekvenserna av en implementering av ett system där man återanvänder BDT-vatten?

Frågeställningen besvarades med kunskap från frågeställning 2 där kostnaden för ingående komponenter sammanställdes. Vidare besvarades frågeställningen med litteraturstudie gällande nuvärdesmetoden och hur en investerings lönsamhet värderas utifrån det.

5

2.3 Valda metoder för datainsamling

Valda metoder för datainsamling är litteraturstudier samt intervjuer.

2.3.1 Litteraturstudie

För det teoretiska ramverket användes litteraturstudie för att ge kunskap om existerande system och reningsprocesser. Insamlande av befintlig kunskap var nödvändig för utvärdering av föregående system. En väl genomförd litteraturstudie bidrar till djupare analys, diskussion och slutsats (Olsson & Sörensen, 2011). Litteraturstudien ligger till grund för hur BDT-system fungerar idag och dess möjlighet till framtida utveckling och användning.

2.3.2 Intervju

Intervjuerna var av kvalitativ art då vi endast sökte svar som personer med inblick i branschen kunde besvara. Ostrukturerade intervjuer är vanligt inom kvalitativa undersökningar. För ostrukturerade intervjuer är endast ämnet känt och intervjun blir formad utefter intervjuobjektets svar (Carlström & Carlström Hagman, 2006). Semistrukturerade intervjuer har, till skillnad mot ostrukturerade intervjuer, frågor inom ämnet men lämnar även utrymme till följdfrågor.

I ovanstående intervjumetoder ställs krav på intervjuaren. Dennes kunskap inom ämnet ligger till grund för resultatet av intervjun. Strukturerade intervjuer har ofta fasta svarsalternativ och används frekvent inom kvantitativa undersökningar (Carlström & Carlström Hagman, 2006). I undersökningen använde vi oss av semi-strukturerade intervjuer.

Analys av tidigare studier gav bra grund inför intervjuerna och en klarare bild över målet med intervjun. Detta är ett vanligt tillvägagångssätt, enligt Patel och Davidsson (2011).

Enligt Blomkvist och Hallin (2014) är kvalitativ intervju desamma som intervju. En kvantitativ intervju kan beskrivas som en enkät. Intervjuer baserade på frågor speciellt avsedda för personen som skall intervjuas benämns semistrukturerad, vilket denna rapport bestod av. Empirin för rapporten grundade sig i intervjuer med verkande i branschen inom projektering och utförande. Intervjuerna grundade sig på litteraturstudien och kunskap från programmet Husbyggnadsteknik på Jönköping University.

2.4 Arbetsgång

Här redovisas hur vi har gått tillväga för att besvara frågeställningarna.

2.4.1 Litteraturstudie

Realistiska mål definierades för rapportens framtida arbete. Där konstaterades att analys av samtliga system innebär en alltför tidskrävande process. De mest grundläggande och enkla systemen analyserades för att bilda en uppfattning över krav som ställs på systemen gällande funktion och brister. Parallellt med analys av systemen utvärderades de mest förekommande skadeämnen och bakterier som skall avlägsnas från BDT-vattnet innan återanvändning, ur ett hälsoskadligt perspektiv. Med hänsyn till förekommande skadeämnen och bakterier analyserades olika filtermaterial och dess egenskaper. Vidare studerades produktblad för ingående komponenter vid säkerställandet att dess funktion uppfyllde syftet.

6

Merparten data är hämtad från vetenskapliga artiklar. Några av de sökord som användes för datainsamling redovisas i Tabell 1.

Tabell 1. Sökord, databas och antal träffar för datainsamling

Sökord Databas Antal

träffar (“Greywater reuse”) AND pathogens AND bod AND cod Scopus 25

(“Potential microbial hazard”) AND greywater Scopus 4

"Characteristics and treatment" greywater reuse biochar Scopus 9

Filtralite greywater Scopus 11

("greywater reuse")AND ( on-site) AND NOT ( wetland ) AND toilets (2017-2018)

Scopus 65

Resultaten filtrerades främst med hänsyn till årtal för publicering. I analysen av vetenskapliga artiklar hämtades källor som artiklarna refererade till. Det gav oss tillgång till källor som inte dök upp i vår primära sökning.

2.4.2 Intervjuer

Innan några intervjuer genomfördes var målet med intervjuerna specificerade och formulerade. Målet med intervjuerna var att ge information som inte gick att inhämta från vetenskapliga artiklar. Data som låg till grund för utformningen av systemet insamlades med hjälp av intervjuer med personer verkande inom avsedd bransch. För data gällande filtermaterial intervjuades leverantörer av produkterna. Genom att maila respondenterna med information om rapportens bakgrund, syfte och intervjufrågor gavs möjligheten till förberedelse för respondenten innan intervjun. Transkribering av intervjuerna redovisas i Bilaga 6.

2.4.3 Utformning av systemet

Vid utformandet av systemet skissades olika lösningar på uppbyggnaden med dess ingående komponenter och inbördes kommunikation. Målsättningen med utformningen var ett system som inte kräver handpåläggning samt minimalt underhåll. Skissningen var en tidskrävande process där nya lösningar ständigt förändrade utformningen av resterande komponenter.

2.4.4 Ekonomisk analys

Den ekonomiska analysen genomfördes med nuvärdesmetoden där begreppet kalkylränta var centralt. Den möjliga vattenbesparingen för systemet i samband med svenska tappvattenkostnaden låg till grund för den möjlig ekonomisk vinning, som inhämtades 2018-05-15.

7

2.5 Trovärdighet

Insamlad data gällande litteraturstudie bestod av kvantitativa undersökningar. Då forskning har bedrivits av olika forskare med varierande metoder utfördes triangulering (Carlström & Carlström Hagman, 2006) för jämförelse av data och undersökning av slutsatserna. Detta för ökad validitet till rapporten. Metaanalys tillämpades för att ytterligare säkra validiteten och reliabiliteten för insamlad data.

Vidare beskrivs uppbyggnaden av avloppssystem och ingående delars materialegenskaper. Flera kurser under utbildningen vid Jönköpings University har behandlat detta vilket vi känner oss trygga inom. Trovärdigheten stärks ytterligare genom intervjuer med verkande i sanitetsbranschen.

Då intervjuerna var av kvalitativ art hade utformningen av frågorna stor betydelse med hänsyn till validitet och reliabilitet. Författarna var pålästa inom ämnet och i planeringen av intervjuerna tydliga med intervjuns syfte och mål. För att stärka validiteten fick respondenten tillgång till intervjumaterialet. Detta för att ge respondenten möjlighet till egna reflektioner och funderingar. För att säkra korrektheten i intervjuer bör de, enligt Ryan (2004), spelas in. Vid intervjuer kan yttre influenser, i form av hur intervjuobjektet uppfattar och ser på personen/personerna som ställer frågorna, påverka svaren (Carlström & Carlström Hagman, 2006). Intervjuobjektet kan ha underliggande motiv vid intervjutillfället i form av upprätthålla status eller beskyddande av verksamhet eller anställning. Om detta uppfattats av rapportens författare hade den information som mottogs värderats huruvida den var användbar eller om intervjun borde göras om med person med liknande befattning. Intervjuobjektets befattning medföljer erfarenhet och vana av liknande situationer vilket torde ge trovärdighet till intervjuns svar.

Empiriska mätningar av vattenförbrukning och analys över hushållning av vatten i bostäder hade ökat validiteten för rapporten, vilket inte har genomförts. Vi utgick från data hämtad från trovärdiga källor gällande svenskens generella vattenförbrukning.

Möjligheten att testa systemet i bruk fanns inte tid till för denna rapport. Därmed är inte arbetet komplett i och med denna rapport utan krävs vidare undersökningar och framförallt praktiska utföranden.

8

3

Teoretiskt ramverk

För att besvara rapportens frågeställningar har den teoretiska grunden delats in i tre områden, se Figur 2.

3.1 Koppling mellan frågeställningar och område

Kunskap om befintliga och möjliga reningsprocesser grundar sig som teoretisk bakgrund för att besvara frågeställningen om befintliga system på marknaden.

Kunskap från tidigare frågeställning och dess koppling till vetenskapliga teorier tillämpas för att besvara frågeställningen gällande utformningen av ett system. Olika filtermaterials

egenskaper gällande rening av BDT-vatten ligger även till grund för att besvara frågeställningen.

Teoretisk kunskap gällande ekonomiska analyser samt beslutskriterier gällande lönsamheten för en investering används för att besvara frågeställningen. Nuvärdesmetoden tillämpas vid analysen.

9

3.2 Reningsprocessen

Ordlista

BOD - Biochemical oxygen demand (Mängden biologiskt nedbrytar

substans)

COD - Chemical oxygen demand (Mängden syre som förbrukas vid

kemisk nedbrytning)

DOC - Ett mått på det organiska kol-innehållet i vatten

TSS - Total suspended solids (Total mängd partiklar som är

suspenderade i lösningen, fasta partiklar som ej sedimenterat)

TOC - Total organic carbon (Organiskt kolinnehåll) MBAS - Methylene blue active substances (Ytaktiva ämnen) Anaerob organism - En organism som inte behöver syre för tillväxt E.coli - Bakterier som finns i tarmarna hos varmblodiga djur

P - Fosfor

N - Kväve

3.2.1 Förekomsten av hälsoskadliga ämnen

De mest förekommande kontrollpunkterna att mäta BDT-vattnets innehåll är BOD, COD, TSS, kväve, fosfor, grumlighet, pH-värde och elektriskt strömmotstånd (Benami et al., 2013; Benami, Gillor & Gross, 2014; Ghaitidak & Yadav, 2013; Karabelnik, Köiv, Kasak, Jenssen & Mander, 2012; Manouchehri & Kargari, 2017; Sylwan, Alm, Johansson & Strömberg, 2014). Eventuella smittoämnen i BDT-vatten är viktigt att identifiera. Smittoämnen som identifierats i BDT-vatten är E coli, legionella och P. aeruginosa (Blanky, Rodriguez-Martinez, Halpern & Friedler, 2015; Benami et al., 2013; Benami et al., 2014).

Vid toalettspolning skall speciell hänsyn tas till luftburna bakterier. Benami, Busgang, Gillor och Gross (2016) utförde mätningar därmängden luftburna smittoämnen som härstammar från BDT-vatten och genomgått en reningsprocess uppmättes. Mängden smittoämnen nådde inte nivåer som anses vara hälsoskadligt. Flera förekommande smittoämnen finns lite forskning om huruvida det är hälsoskadligt att inhalera och Benami et al. (2016)konstaterar att mer forskning krävs.

Blanky et al. (2017) utförde tester där mängden luftburna legionellabakterier uppmättes i BDT-vatten efter genomförd reningsprocess. Mängden bakterier uppnådde inte nivåer skadliga för människor. Faktum är att renat BDT-vattnet inte innehåller mer legionellabakterier än tappvatten.

En riskfaktor vid användandet av BDT-vatten är stillastående vatten. Forskning visar att bakteriekulturen ökar avsevärt om vattnet står still i mer än sju timmar (Benami, Gillor & Gross, 2016). Vidare konstaterar Benami et al (2016) att tillväxten av anaerobaorganismer ökar vid längre förvaring av BDT-vatten, detta på grund av den låga syrenivån.

Empiriska undersökningar visar att BDT-vatten från kök och tvätt innehåller högre värden skadeämnen jämfört med BDT-vatten från badrum och handfat (Ghaitidak & Yadav, 2012). Kategorisering av gråvatten sker enligt Figur 3.

10

Figur 3. Kategorisering av gråvatten. (Ghaitidak & Yaday, 2013)

3.2.2 Borttagning av biokemiska produkter

Det finns stor variation av filtermaterial för rening av BDT-vatten där den vanligaste är sand (Dalahmeh, Pell, Vinnerås, Hylander, Öborn, & Jönsson, 2012). Dalahmeh et al. (2012) konstaterar att sand har god reningsförmåga av E. coli bakterier i jämförelse med andra organiska material. Trots detta är reduceringen inte tillräcklig för att säkerställa en fullkomlig borttagning av E.coli bakterier (Escherichia coli; Reports Outline Escherichia coli Findings, 2017). Sand påvisar även god reningsförmåga av MBAS (methylene blue active substances) vilket innebär rengöringsmedel och skummedel. Gällande rening av BOD, COD och TOC har sand sämre egenskaper i jämförelse med andra material förekommande vid rening av vatten. Sand har hög densitet vilket leder till omständlig hantering av materialet. Det ställs även krav på sandens finkornighet för att kunna rena vattnet till önskad kvalitet (Dalahmeh et al 2012). Bark har liknande resultat vid rening av BOD, COD och TOC som sand. Bark har bättre egenskaper än sand vid rening av kväve och fosfor se Figur 4. I en empirisk undersökning (Dalahmeh et al 2012) jämfördes reningseffektiviteten hos bark och sand. Båda materialen renades med 0,33 liter dricksvatten vardera i 75 dagar för att ge rättvis bedömning av materialens egenskaper.

I Figur 4 redovisas resultatet från mätningarna av det renade BDT-vattnet. Bark och sand har olika egenskaper och väljs beroende på vad som önskas renas. Utöver dessa mätningar har Dalahmeh et al (2012) påvisat att bark har egenskaper att rena metallpartiklar.

11

Figur 4. Reningseffektiviteten för bark och sand. (Freidler Kovalio & A. Ben-Zvi 2006). Samtliga mätningar redovisas i mg/liter, om inte annan förklaring ges.

Dalahmeh et al. (2012) undersökte hur effektivt träkol är vid rening av vatten. Undersökningen visade att kol har goda egenskaper vid borttagning av bland annat BOD, COD och kväve med en reningsgrad på närmare 100%, mestadels via adsorption. Aktivt kol har hög specifik yta och materialet lämpar sig därmed väl för adsorption. Undersökningen visade att kol är effektivt vid borttagning av lukter vilket möjliggör förvaring av stillastående vatten.

I en undersökning genomfört av Moges, Eregno & Heistad (2015) utfördes experiment med vertikalt placerade filter av kol och Filtralite. Filtralite är ett material tillverkat av expanderad lera, som kan liknas med Leca-kulor. Materialet är utvecklat i syfte att filtrera vatten som främst åstadkoms med hjälp av sin porösa struktur (Filtralite, u.å).

Innan gråvattnet leddes genom filtermaterialen passerade det genom ett biologiskt filter. Vattnet passerade det biologiska filtret och delades sedan upp i fem olika kolumner; två kolfilter, två Filtralite-filter och en kolumn utan filtermaterial. Kol visade sig vara effektivt vid borttagning av kväve, organiskt material och COD. Kol påvisade även goda resultat gällande vätskans turbiditet och reduceringen av E.coli bakterier. Vid ökat flöde minskar effektiviteten för kolfiltret, framförallt med hänsyn till kväveborttagning. I Figur 5 redovisas resultaten från undersökningarna där kol har använts som filtermedium.

Parameter Dalahmeh et al Moges et al

pH 7,80,4 7,71 Turbiditet 0,86 0,86 BOD 973 - COD 942 96 Fosfor 918 85 Kväve 981 80 EC - 44

Figur 5. Reningseffektiviteten hos kol (Dalahmeh et al, 2012; Moges et al, 2015)

Parameter Gräns för upptäckt Koncentration i orenat gråvatten Antal mätpunkter Procentuell reduktion i utlopp exklusive pH och EC (Bark) Procentuell reduktion i utlopp exklusive pH och EC (Sand) pH - 7,80,3 18 6,10,4 7,70,3 EC - 1,960140 26 1,820400 2,200140 BOD 2 42556 12 982 756 COD 30 890130 2 7412 722 TOC 0,5 304 1 744 752 MBAS 0,05 3010 13 >990 961 Tot-P 0,02 4,20,2 2 972 787 PO4-P 0,01 2,10,4 5 972 833 Tot-N 0,3 7510 2 199 57 TTFC (CFU mL -1₎ 1 1,733,3x105 _{4 991 9111}

12

Då kol renar nästan enbart via adsorption menar Dalahmeh et al (2012) att det behövs ytterligare forskning angående kolets livslängd och hur länge det kan bibehålla sina egenskaper.

Karabelnik et al. (2012) använde sig av vertikalt placerade filter med Filtralite som material i sin undersökning. Materialet är utvecklat i syfte att filtrera vatten som främst åstadkoms med hjälp av sin porösa struktur (Filtralite, u.å). Filtralite visade god förmåga att få bort BOD, COD och TSS vilket redovisas i Figur 6. Fördel med Filtralite är dess långa livslängden som uppgår till mer än fem år. Karabelnik et al. (2012) kom fram till att krossad Filtralitemed en dimension på 4–10 mm är mest effektiv. Mellan 20–60 cm tjocklek visade ingen skillnad i borttagningen av hälsoskadliga ämnen men ett tjockare skikt innebar en effektivare borttagning av bakterier. Ett ökat flöde resulterade i större mängd TSS men ingen märkbar skillnad gällande Filtralites kapacitet att rena vatten.

Moges et al. (2015) konstaterar att ett högt flöde ger negativa konsekvenser för Filtralites förmåga att avlägsna COD och TSS ur vattnet men också vid reduceringen av vattnets turbiditet. Moges et al (2015) konstaterar att vid lägre flöde har Filtralite inte samma förmåga att reducera COD i gråvattnet som andra filtermaterial. Ett ökat flöde gav sämre värde vid rening av fosfor och vattnet fick en gulaktig färg och gav ifrån sig lukt.

Karabelnik et al (2012) påpekar att med ökat flöde är det särskilt viktigt hur systemet är uppbyggt med hänsyn till bland annat kornstorlek och tjocklek på filter. Används Filtralite som filtermaterial är det viktigt att rätt flöde definieras och hänsyn tas till hur vattnet distribueras på materialet.

Parameter Karabelnik et al Moges et al

pH 8,10,1 7,48 Turbiditet 90 - BOD 914 - COD 85,52,5 62 Fosfor 478 36 Kväve 422 71

Figur 6. Reningseffektiviteten hos Filtralite (Karabelnik et al., 2012; Moges et al., 2015)

Membranseparation är en teknik som skiljer sig från övriga reningstekniker. Principen är att det fasta materialet separeras från vattnet med hjälp av filtrering via membran, till skillnad från att använda gravitationen som tidigare har varit alternativet (Svenska miljöinstitutet, 2014). Vanligaste typerna av membranseparation är omvänd osmos, nanofiltrering, ultrafiltrering och mikrofiltrering (Nous-utile, 2016)

Tidigare har denna typ av rening inte varit aktuell på grund av den höga kostnaden (Hourlier et al., 2010) men att använda membranseparation kan ge flera fördelar. Membranseparation är effektivt mot mikroorganismer och systemet tar inte upp stor volym vilket möjliggör installation i en källare eller teknikrum. Vidare fördelar med membranseparation är att det inte krävs filtrering av vattnet innan reningsprocessen vilket avsevärt reducerar behovet av underhåll (Horulier et al., 2010).

13

Hourlier et al. (2010) använde sig av tre olika nanofilter membran med ett tryck på 25 och 35 bar. Närmare 100% av de förekommande skadeämnen togs bort och bakterierna reducerades till en nivå som ligger under kravet för badvatten (Europaparlamentets och rådets direktiv, 2006), resultatet för 35 bar redovisas i Figur 7. R = 1-(Cp/Cc) där Cp är koncentrationen av föroreningar i det renade vattnet och Cc motsvarande för det orenade vattnet.

Figur 7. Reningseffektiviteten hos AFC 80 nanofilter (Hourlier et al., 2010)

Adsorption är en vanlig och effektiv metod även inom nanofiltration och det finns olika sätt att åstadkomma detta. Genom att göra filtret elektropositivt laddat drar det åt sig partiklar i vattnet som sedan fastnar i filtret (Kunduru et al., 2017). Detta i kombination med fördelarna med veckade filter ger en hög kapacitet och lång livslängd.

Det finns även olika nanoabsorbenter där ytbeläggning är det som skiljer. Om målet är att reducera mängden tungmetaller i vattnet är kol en lämplig ytbeläggning. Silver har bättre egenskaper gällande borttagningen av virus och bakterier där forskningen visar goda resultat (Gussmeme et al., 2009)

3.2.3 Borttagning av bakterier

Några desinfektionsmedel som används är klorin, klordioxid, kloramin, väteperoxid och eteriska oljor. Klor som desinfektionsmetod har både fördelar och nackdelar, se Tabell 2. Vid användning av klor krävs att kloret avlägsnas från vattnet för att minska påverkan på miljö och människa. Ämnen som används för detta är svaveldioxid, natriumbisulfit, natriummetabisulfit och aktivt kol (Solomon et al., 1998).

UV-behandling för rening av BDT-vatten är ytterligare metoder för reducering av bakterieinnehållet i vattnet (Benami et al., 2014; Benami et al., 2016). Klor och UV är det mest använda på grund av dess låga kostnad, enkla hantering och pålitlighet.

Gråvatten Syntetiskt gråvatten

Riktigt gråvatten

Membran AFC30 AFC40 AFC80 AFC80

Tryck (bar) 35 35 35 35 P analys/fasthållande P R P R P R P R pH 7,0 95% 7,6 - 6,8 - 7,8 - Tubiditet (NTU) <1,0 98% 2,5 94% <1,0 97% <1,0 >98% SS (mg L-1) 1,3 44% UD 100% NA - UD >95% COD (mg O2L-1) 261 63% 151 66% 26 95% <25 >90% BOD (mg O2L-1) 25 24% 4 94% 1 98% 1 99% DOC (mg CL-1) 103 <67 % 64 56% 12 92% 38 62% A-surfaktant >20 - 10 83% 3 95% 3 90% Fekala koliformer NA - UD - NA - UD 5,28 Enterokocker UD 3.78 UD 3,32 UD 3,91 UD 4,78

14

Vid användandet av desinfektionsmedel bör tas i beaktande att två olika desinfektionsmedel kan ge en negativ effekt. Då mikrober är kopplade till vattnets fysikaliska och kemiska egenskaper kan feldosering av desinfektionsmedel få konsekvensen att bakterierna i vattnet blir resistenta. Feldosering kan ändra bakteriernas partikeldensitet och biokemiska effekter, som kan ge negativ påverkan på människor (Benami et al., 2016).

Tabell 2. För- och nackdelar vid användandet av klor. (Casey et al., 1998)

Användande av klor

3.2.4 EU: krav för badvatten

EU:s krav på badvatten nämner två bakterier som är särskilt hälsofarliga som måste tas om hand innan vattnet anses vara säkert att bada i. Dessa två är E.Coli och intestinala enterocker. E.Coli bakterier har längden 2 mikrometer och en diameter på 0,5 mikrometer (American ground water trust. 2002). Intestinala enterocker varierar i storlek mellan 0,6–2 mikrometer i längd och 0,6– 2 mikrometer i diameter (Hardy diagnostics, u.å). Användandet av PACag-filter med porstorlek 2 nanometer säkerställer att den fysiska barriären inte släpper förbi de bakterier som regleras i EU:s krav för badvatten (Europaparlamentets och rådets direktiv, 2006).

Fördelar Nackdelar

Väl använd metod Klor är skadligt för vattenlevande varelser och kan behöva deklorering

Kostnadseffektiv All form av klor är mycket frätande och giftiga. Handhavande och transport måste ske med försiktighet

De klorrester som finns i det behandlade vattnet kan förlänga reningsprocessen

Klor oxiderar organiskt material vilket kan vara skadligt för natur och människan. Klordesinfektering har ett brett spektrum vid

rening av olika bakterier

Ett ökat innehåll av klor i det lokala vattensystemet

Flexibel dosering möjliggör kontroll över desinfektionen, något som är påtagligt för avloppsvatten

Vissa typer av mikroorganismer har visar resistens mot klor

Klorin eliminerar odörer De långsiktiga effekterna av högre halter klor i avloppsvattnet kan ha ovetande effekter på naturen.

15

3.3 Ekonomisk analys

Ekonomiska analyser används för bedömning av ett företags ekonomiska värde för dåtid, nutid och framtid (Lantz, Isaksson & Löfstrand, 2015). Ekonomiska analyser är vitala vid bedömning av företagets överlevnad på lång sikt. Det finns olika intressenter, se Figur 8, som har betydande påverkan på ett system eller företag.

Figur 8. Beskrivande bild över intressenter ur ett ekonomiskt perspektiv (Lantz, Isaksson & Löfstrand, 2015).

Nyckeltal ligger till grund för ekonomiska analyser som används vid bedömning av företagets långsiktiga hållbarhet. Nyckeltal är inte endast användbara vid framtagning av långsiktig bedömning utan uppfyller många intressenters behov i form av företagets bedömande informationer. På samma sätt företag använder nyckeltal för analyser av nutid och framtid kan nyckeltal användas att värdera om ett system är långsiktigt hållbart. Vid investeringar av ett nytt system är en återbetalningsplan en bra grund för beslutfattandet. Återbetalningsplanen visar antalet år innan investeringen är återbetald. En investering som inte betalats tillbaka inom tre år bör ses över noggrant av företaget som avser att investera (Bergstrand, 2009).

Nuvärdesmetoden används för att undersöka en investerings lönsamhet. Inbetalnings-överskottet räknas om till nuvärde genom en vald kalkylränta vilket medför att metoden tar hänsyn till pengars tidsvärde (Nawzar & Karlsson Sheik, 2013). Om investeringens nettonuvärde är större än noll är investeringen lönsam. Nuvärdesmetoden används ofta i investeringssammanhang och är en välbeprövad metod (Nawzar & Karlsson Sheik, 2013). Kalkylränta eller diskonteringsränta, som det även kallas, används av företag vid beslutsfattning av investeringar. Kalkylräntan är huvudsakligen baserad på bedömning av ett företags kapitalkostnader. Vid utvärdering av kapitalkostnaden är det viktigt var pengarna kommer ifrån och hur länge pengarna är uppbundna (Berk & DeMarzo, 2013). Även riskbedömning av investeringen skall beaktas vid framtagning av kalkylränta (Berk & DeMarzo, 2013).

16

3.4 Avloppssystem

Det finns tre definitioner för avloppsvatten (Dahlblom & Warfvinge 2010). - Spillvatten - Förorenat vatten från bostäder, lokalbyggnader, industrier

- Dagvatten - Vatten som rinner av en markyta eller byggnad, exempelvis regn-, smält-, spolvatten

- Dräneringsvatten - Överskottsvatten från mark som kräver avledning

De systemen som behandlar avloppsvatten är duplikatsystem, separat system och kombinerat system (Teknikhandboken, 2017).

- Duplikatsystem - Två separata ledningar. Ett för spillvatten och ett för dag/dränvatten - Separatsystem - Endast ledningar för spillvatten. Övrigt vatten leds bort på annat sätt - Kombinerat system - Spillvatten och dag/dränvatten leds bort med samma ledning. Krav

på att fastigheten måste ha separata ledningar inom fastigheten.

Ledningar skall vara försedda med självfall med undantag för mycket korta rör. Detta för att vatten inte ska ansamlas och skapa läckage (Dahlblom & Warfvinge 2010). Kraven för ett spillvattensystem med rör och dess komponenter ska säkerställa betryggande bortförande av vatten för att undvika luktproblem, översvämningar, hälsofara samt störningar av den gemensamma avloppsanläggningen (Dahlblom & Warfvinge 2010).

Det ställs krav på installationers beständighet och livslängd att systemet måste bibehålla funktionsduglighet under längre tid. Teknisk livslängd beskriver hur länge ett system eller en komponent kan vara i bruk och samtidigt uppfylla sin funktion (Dahlblom & Warfvinge 2010). För installationer av avloppsvatten innefattas den tekniska livslängden med avseende på drift och användning.

Krav som ställs på installationer för avlopp är att de skall vara robusta, tåla normalt slitage samt ges visst utrymme för felhantering. Systemet skall vara utformat så kondens eller läckage begränsas. Vid läckage skall detta enkelt kunna upptäckas. Detta kan ske genom:

- Att installationer ges lämplig utformning

- Att installationer har god säkerhet mot låga temperaturer och inte riskerar frysning - God åtkomlighet för tillsyn och underhåll av installation.

(Teknikhandboken, 2017).

Utöver systemets beständighet skall även buller från rörledningar tas i beaktande vid utformning av systemet. Ljudklasserna är graderade från A-D och riktvärde för nybyggnationer i Sverige är ljudklass B (Svensk standard, SS 25267:2015).

17 Rör har olika egenskaper och användningsområden;

- Koppar - Kostsamma, resistent mot korrision, tolerant mot värme, minskad risk för läckage då anslutningen löds

- PEX - Värmebeständiga, används mycket vid nybyggnationer - PP - Används vid friliggande rör

- PE - Resistent mot korrision, tål kemikalier, bra mot mekaniskt slitage - Rostfritt Stål - Kostsamma, resistent mot korrosion

(Dahlblom & Warfvinge, 2010)

Det finns två typer av dimensionering för rörläggning i Sverige, europeisk standard och svensk praxis. Skillnaden mellan metoderna är små både vid framtagning och vid resultat (Dahlblom & Warfvinge 2010). Dimensionering redovisas i Bilaga 1. Spillvattenledningar ska, utöver vattnets egenskaper, utformas så det klarar av det tryck som ledningarna utsätts för. Enligt BBR skall dimensioner anpassas för lägst 1 MPa, med hänsyn till tryckslag som kan uppkomma (Boverkets byggregler, 2015). BBR kräver att den dimensionerade spillvatteninstallationer ska utformas så att det kan leda bort 150% av framtaget vattenflöde.

3.5 Sammanfattning av valda teorier

För att ta fram ett BDT-system krävs primärt att vattnet som behandlas av systemet inte påverkar människans hälsa negativt. Utöver det krävs vid införandet att systemet skall vara applicerbart för sanitetsbranschen gällande användande av komponenter och förmåga att integrera med befintliga system. Ekonomisk vinning krävs ofta för att stödja ett system som förändrar arbetssätt och ökar investeringskostnaden. Nuvärdesmetoden används ofta för att beräkna en investerings lönsamhet och det är en lämplig och beprövad metod.

Komponenter som används vid sanitetsarbeten ska vara pålitliga och uppfylla de krav som ställs från branschen och dess intressenter. Ingående komponenter behöver i huvudsak uppfylla betryggande bortförande av vatten. Att uppnå detta och samtidigt uppfylla en kreditgivares behov är en betydande avvägning. Att vid denna avvägning även se till hur ekonomi och ekologi i dagens samhälle påverkar varandra är av intresse vid val av ingående komponenter.

18

4.

Empiri

4.1 Befintliga system

Det finns olika lösningar vid rening av BDT-vatten. Nya tekniker möjliggör effektivare rening med större pålitlighet. Några system med olika typer av reningsprocesser beskrivs i detta kapitel.

4.1.1 Fysiskt system

Reningsprocessen delas upp i två steg, det första steget tar hand om fasta organiska material och det andra steget desinfekterar och avlägsnar eventuella hälsoskadliga smittoämnen, se Figur 9 (Ghaitidak & Yadav, 2012; Benami et al., 2014). Metoden minskar risken för igensatta filter som kan vara problematiskt med avseende på mängden fasta partiklar BDT-vattnet innehåller (Manoucheri & Kargari, 2017). Vidare konstateras att flödet samt vattentrycket har betydelse för filtrets effektivitet (Manoucheri & Kargari, 2017; Karabelnik et al., 2012). Högt vattentryck leder till finare vattenpartiklar vilket möjliggör en högre syrenivå i vattnet. Detta leder till en mer effektiv borttagning av BOD, COD och TSS för vissa filtermaterial (Karabelnik et al., 2012).

Figur 9. Exempel på ett fysiskt system (Pidou et al., 2015)

Karabelnik et al. (2012) använde sig både av horisontellt och vertikalt placerade filter. Horisontellt placerade filter är framförallt effektiva vid borttagning av fosfor. Då dagens tvätt- och diskmedel är fosfor-fria menar Karabelnik et al. (2012) att användningen av enbart vertikalt placerade filter är tillräckligt vid rening av BDT-vatten.

Denna typ av system är en välbeprövad metod med blandade resultat. Återkommande problem är igensättning av rör och en otillräcklig rening av vattnet (Nolde, 2005).

19

Hotell i Palma de Mallorca

Ett hotell i Palma de Mallorca i Spanien använder en tvåstegslösning för rening av BDT-vatten, se Figur 10 (Guala et al., 2007). Systemet återvinner BDT-vatten för toalettspolning. Systemet innefattas av ett grovfilter bestående av nylonfilter och sandfilter som avlägsnar fasta partiklar. Före filtration leds vattnet till en tank för sedimentering och sedan till en tank där klor tillsätts. Efter desinfekteringen leds vattnet till hotellrummets toaletter (Guala et al., 2007).

Figur 10. Schematisk bild över återvinningssystemet för ett hotell. (Guala et al., 2007).

Systemet tillhandahåller 299 toaletter med beräknad konsumtion av sex liter per spolning för 251 toaletter och tio liter per spolning för resterande 48 toaletter. Total volymen för systemet uppgår till 93 m3.

Systemet påvisar godtagbara resultat vid rening av BDT-vatten. Vid mätningar påvisar rening av COD (70%), TSS (56%) och turbiditet (49%). Koliformrester mätte under 50 cfu.100mL-1 (Guala et al., 2007).

Efter fem-sex dagar krävs rengöring av filter. Klorbehållare kräver även underhåll i form av reglering och påfyllnad. För att undvika stillastående vatten som i detta fall inte får överskrida 48 timmar krävs spolning av toaletterna en gång per dag (Guala et al., 2007).

Systemets investeringskostnad uppgår till 116 204 € med en årlig kostnad på 6 307 €, se Tabell 3. Systemet renar totalt 13 500 m3 vatten per år och kan hushålla 1 000 gäster. Enligt Guala et al (2007) varierar priset för vatten i landet mellan 0,87–2,34 €/m3. Författarna hävdar att variationen beror på konsumtion och geografiskt läge, vilket betonar lokationens betydelse vid införande av ett återvinningssystem.

20

Tabell 3. Kostnader samt kapacitet för återvinningssystemet i Mallorca (Guala et al, 2007)

Total mängd vatten renat per år 13 500 m3

Årlig kostnad 6 307 €

Investeringskostnad 116 204 €

Kostnad för vatten 2,34 €/m3 Årlig besparing 25 283 €

Den årliga besparingen är uträknad utifrån den totala mängden vatten som systemet återvinner med rådande vattenpriser med avdrag för årliga kostnader (utan hänsyn till ränta och amortering). Vinsten kan härledas till den stora volym systemet årligen återvinner. Det bör sättas i relation till den höga investeringskostnaden samt den årliga kostnaden som har betydelse för avbetalningstiden.

21

4.1.2 Membranseparation

I moderna systemen används en kompakt lösning, se Figur 11. Tekniken som används är i flera fall membranseparation (iWater Wassertechnik GmbH & Co. KG, 2014), som är beskrivet tidigare i rapporten. iWater Wassertechnik GmbH & Co. KG (2014) delar in processen i fyra steg;

1. Samla förbehandla vattnet. Gråvattnet samlas upp i en tank och genomgår en biologisk rening (Assembly group 1).

2. Filtrering. Gråvattnet filtreras med hjälp av membranfilter (Assembly group 2). 3. Lagring av vatten. Här samlas det renade vatten innan det pumpas vidare till toaletterna.

Tillvatten är kopplad till tanken för att säkerställa ett konstant vattenflöde (Assembly group 3).

4. Kontroll av systemet. Systemet är fullt automatiserat och regleras med en kontrollenhet (Assembly group 4).

22

iWater Wassertechnik GmbH & Co. KG (2014) föreslår att flödet ska motsvara 3 650 m3/år för att vara ekonomiskt gynnsamt. Systemet är så pass effektivt att det går att använda till flera funktioner än bara toalettspolning. Vattna trädgården och tvättmaskinen är några exempel på ytterligare användningsområden. Vid större system har det visat sig att en hög investeringskostnad ger en bättre möjlighet att spara pengar (Nolde, 2005).

Investeringskostnaden för ett system är 32 655 € med en årlig kostnad på 1 130 €, se Tabell 4. I den årliga kostnaden ingår elektricitet, underhåll och membran utbyte. Systemet tillhandahåller vatten för toalettspolning till 83 studenter med en volym som uppgår till 1 363 m3 per år.

Tabell 4. Kostnader samt kapacitet för iWater Wassertechnik GmbH (iWater Wassertechnik

GmbH & Co. KG, 2014)

4.1.3 Författarnas tolkning av befintliga system

Författarna anser att det är betydande att skilja mellan de olika stegen i reningsprocessen. Den första behandlingen av vattnet skall avlägsna fasta partiklarna för att öka livslängden för installerade filter. Detta bör göras med sedimentation som påvisats vara det mest effektiva tillvägagångssättet. Användandet av biologiska filter har bra egenskaper vid borttagning av fasta partiklar samt lång livslängd.

Forskning visar att användandet av enbart biologiska filter inte är tillräckligt och kräver kompletterande filter för säkerställande av tillräcklig rening. Reningskapaciteten hos membranfilter är via empirisk studie tillräckligt för syftet att spola toaletter. Genom att fasta partiklarna avlägsnas i ett tidigare skede kan membranfilter bibehålla sin livslängd och sin funktion.

Det är stora skillnader mellan de två systemen och det kan främst härledas till differensen i volym systemen återvinner. Den årliga besparingen i samband med den låga årliga kostnaden ger en bättre möjlighet för en kortare avbetalningstid.

Total mängd vatten renat per år 1 363 m3

Årlig kostnad 1 130 €

Investeringskostnad 32 665 €

Kostnad för vatten 1,90 €/m3

23

4.2 Intervjuer

För insamling av empiri har ett antal intervjuer genomförts, se Tabell 5. Syftet med intervjuerna var insamlande av data som inte fanns att tillgå från produktblad gällande Filtralite, PAC-filter och övriga komponenter. Svensk praxis gällande rördragning samlades in med hjälp av intervju för att säkerställa funktionsdugligheten för systemet.

Tabell 5. Genomförda intervjuer

4.3 Systemets utformning

Systemet konstruerades med hänsyn till tidsåtgången för Filtralite-filtret då det är begränsningen för systemets flödeskapacitet. Enligt Bilaga 5 kan Filtralite hantera ett flöde på 0,11 liter/s. Vattenförbrukningen för de mest krävande toaletter uppgår till sex liter per spolning. Det är att föredra att snålspolande toaletter installeras men för systemets anpassningsbarhet kan inte detta förutsättas. Enligt Statiska Centralbyrån uppgick snittet för inneboende år 2017 per lägenhet till 1,9 personer för flerbostadshus (Statiska Centralbyrån, 2017). Konsumtionen av vatten till personlig hygien per person, per dygn uppgår till 60 liter och varje person använder 30 liter för spolning av toaletter per dygn. (Svenskt vatten, 2018). Ett maximalt flöde har antagits för när samtliga personer i flerbostadshuset använder toaletten inom en timme, vilket anses vara högt räknat. Statistiska Centralbyrån (2015) har gjort antaganden för vattenkonsumtion där data inte finns tillgängligt, vilket har gjorts även i detta fall. För ett flerbostadshus med 30 lägenheter erhålls flöde på 0,1 liter/s vid tidigare nämnt extrema fall, som är dimensionerande för systemet. Vidare i kapitel 4.3 beskrivs ingående komponenter. Dess placering i systemet redovisas i Figur 12.

För ett återvinningssystem med anpassningsbarhet har uppfyllandekravet varit ett snabbt system med små volymer. Övriga funktioner som önskas uppfyllas är:

- Tillräcklig rening för återanvändning vid spolning av toaletter - Lite underhåll av systemet

- Låg energiförbrukning - Ekonomiskt försvarbart

Intervjuobjekt Företag Metodval Datum Plats Tid

Emanuel Karlsson

Assemblin Besök på plats

2018-03-29 Fridhemsvägen 25 C 65 min Jonas Pihl 4 evergreen Telefon 2018-04-05 Jönköping

University

70 min Michael

Karathanasis

Filtralite Telefon 2018-04-03 Jönköping University

24

Enligt kapitel för befintliga system har siffror av samma kategori tagits fram för rapportens framtagna system. Detta för en enkel översikt av grundläggande betydande faktorer, se Tabell 6. Siffrorna bör jämföras med hänsyn för systemens olika komponenter och reningsteknik.

Tabell 6. Kostnader samt kapacitet för utformat system

Figur 12. Systemet med ingående komponenter

P1 - BAV 250 P2 - Alpha2 P3 - Jet-10

P4 - Automatic multiport valve V1,V2 - Magnetventil

V3 - Backventil

Total mängd vatten renat per år 657 m3

Årlig kostnad 6 000 sek

Investeringskostnad 248 748 sek

25

4.3.1 Compit mini

Compit mini är en komponent som används vid pumpning av avloppsvatten inomhus (Flygt, 2013). Locket är utrustat med packning, gångjärn och excenterlås minska spridning av lukter. Komponenten är modifierad så att breddning till avloppet är tillgodosett vid höga vattenflöden, se Figur 13. I Compit mini är en dränkbar pump installerad, se kapitel 4.3.5.

26

4.3.2 Hydrofor

Hydroforen förvarar det renade vattnet innan det pumpas till toaletterna. Från intervju med Emanuel (E. Karlsson, personlig kommunikation, 29 mars, 2018), grundat på rekommenderade hydroforstorlek enligt Tabell 7, sades att en hydrofor på 60 liter torde vara tillräckligt med hänsyn på redovisat flöde, enligt kapitel 4.3. För att kunna ge systemet större tillförlitlighet gällande tillförsel av vatten väljs en hydrofor av storlek 150 liter, se Figur 14.

Figur 14. Bild av hydrofor med ingående komponenter.

Tabell 7. Tabell över rekommenderad storlek över hydrofor i förhållande till flöde (Gävle tryckkärl, 2013).

Pump effekt l/s Standardhydroforer liter

600-900 60 900-1 200 100 1 200-1 800 150 1 800-2 400 150-200 2 400-3 600 200 3 600-6 000 300 6 000-9 000 500 9 000-12 000 1000

27

4.3.3 Sedimentationsbehållare

Från intervju med Jonas från 4evergreen (J. Pihl, personlig kommunikation, 5 april, 2018) fås förklarat att det traditionella sättet hur en sedimentationsbehållare installeras är under mark. Vid ett sådant förfarande krävs tömning av sedimentationsbehållare vilket leder till underhåll vilket ger negativ påverkan på miljön. Ytterligare svårigheter med en sedimentationsbehållare placerad under mark är snabbt ökad bakteriekultur.

Vid framtagning av sedimentationsbehållare har rapportens författare tagit fram en lösning för hur en sådan skulle kunna konstrueras för att frångå stillastående vatten under längre tid, se Figur 15.

Figur 15. Bild över sedimentationsbehållare.

Sedimentationsbehållare kommunicerar med distributionstanken med en magnetventil (E. Karlsson, personlig kommunikation, 29 mars, 2018) som indikerar när distributionstanken är full och inte kräver påfyllning av vatten. I botten på sedimentationsbehållaren finns ett modulerande utsläpp. Vid intervju med Emanuel gavs rådet att tidsinställa utsläppet av sedimentationsbehållaren beroende på tid på dygnet. Som förslag gavs att tidsbestämma detta på morgonen då flest inneboende duschar, vilket ger störst påverkan på BDT-systemets tillförda flöde.

I samband med utsläppet följer det slam som ansamlats med och leds vidare ut via avloppsledningen som ansluter till det kommunala avloppet.

Vid telefonintervju med Jonas gällande synpunkter för denna typ av sedimentationsbehållare sades att om den tekniska lösningen finns så är det en supersmart idé. Det Jonas ser som negativt är att den kommer ta upp plats i bostaden.

28

4.3.4 Filter

I teorikapitlet beskrivs Filtralites egenskaper som filtermaterial. Karabelnik et al (2012) konstaterade att Filtralite har särskilt goda egenskaper vid borttagning av COD, BOD och TSS. Vid intervju med Michael på Filtralite (M, Karathanasis, personlig kommunikation, 3 april, 2018) diskuterades åtaganden vid användandet av Filtralite där backspolning är en viktig funktion för att säkerställa materialets funktion samt öka dess livslängd. Det rekommenderas att backspolning skall ske i ett tidsintervall på 48-72h mellan spolningarna. Tidsdifferensen beror på kvaliteten på vattnet som skall renas (Filtralite, u.å).

Med hänsyn till detta fick vi tipset att se hur de renar vatten i badhus. I flera badhus renas vatten med hjälp av en färdig modul som man fyller med önskat filtermaterial. Denna modul har en automatiserad backspolningsfunktion vilket minimerar underhållet. Ett exempel på en sådan modul är Brilix P350, se Bilaga 7. Brilix P350 kräver handpåläggning där brukaren själv måste ställa in vilken funktion som önskas. För att undgå detta installeras en Automatic multiport valve, se Bilaga 7, vilket innebär att backspolningen tidsinställas och sköts automatiskt. Uppbyggnaden av filtret kan utföras med två olika filtermaterial. Detta ger vattnet ett stabilare flöde genom filtret och det innebär att filtret kan hantera större vattenvolymer (Filtralite, u.å). I intervju med Michael (M, Karathanasis, personlig kommunikation, 3 april, 2018) sades att två olika filtermaterial är mest användbart där storleken på partiklarna i vattnet varierar. Kornstorleken väljs utifrån önskat flöde (där mindre kornstorlek ger ett sämre flöde) samt egenskaper hos vattnet som ska renas. En kornstorlek på 1,5–2,5 mm är en lämplig kornstorlek om man endast ska använda sig av ett filtermaterial i ett biologiskt filter (Filtralite, u.å). Enligt Filtralite produktblad (u.å) kan, om filtret är utformat enligt instruktion, livslängden för materialet uppgå till 25 år.

Vid intervju med Jonas på 4evergreen diskuterades möjligheten att använda nanofiltration i processen vid rening av BDT-vatten. Jonas påpekar att det är viktigt hur systemet är uppbyggt för att säkerställa filtrets funktion och livslängd. Till skillnad mot Hourlier et al (2010) menar Jonas att det är viktigt att vattnet har genomgått en reningsprocess innan det når nanofiltret, främst med hänsyn till fasta partiklar. Beräknad livslängd för ett PACag-filter är enligt Jonas ett år (J.Pihl, personlig kommunikation, 5 april, 2018).

Nanofiltration skapar en barriär där det är fysiskt omöjligt för bakterierna att passera filtret. Porstorleken kan vara så låg som 2 nanometer vilket tar bort samtliga partiklar vars storlek inte är mindre än 0,02 mikrometer (J.Pihl, personlig kommunikation, 5 april, 2018).

Användningen av klorfilter har flera syften men de huvudsakliga är säkerställande att bakteriell tillväxt undviks under tiden vattnet är stående i toalettstolen. Klor har också funktionen att det renar systemet vilket är ett krav från Havs och vattenmyndigheten vilket framgick vid intervju med Jonas. Klor har också goda egenskaper gällande vattnets turbiditet och lukt (J.Pihl, personlig kommunikation, 5 april, 2018).

29

4.3.5 Pumpar

Pumparna i systemet har olika funktion beroende på dess placering. I Compit mini pumpas vattnet vidare med hjälp av en dränkbar pump av typen BAV 250-A, se Bilaga 7. Pumpen är konstruerad att behandla BDT-vatten med fasta partiklar. Pumpen har en maximal kapacitet på 2,2 l/s med en lyfthöjd på 4 meter.

Innan klorfiltret installeras en cirkulationspump, Alpha2 15/40, för att transportera vattnet från PACag-filtret vidare till distributionstanken. Pumpen styrs av en magnetventil som distribuerar ett jämnt flöde. Se Bilaga 7.

Efter hydroforen placeras en pump, Jet-10, för vidare transport i byggnaden. Pumpen är dimensionerad att skapa ett tryck på 5 bar vilket är det vanliga vattentrycket för inkommande vatten (E. Karlsson, personlig kommunikation, 29 mars, 2018). Se Bilaga 7.

4.3.6 Rörsystem

Gällande handhavande som uppstår vid installerande av ett BDT-system uppger Emanuel Karlsson (personlig kommunikation, 29 mars, 2018) att han inte uppfattar det som problematiskt. Det tillkommer fler arbetstimmar för hantverkaren och ytterligare ett synligt rör i badrummet. Tillkommande arbete utöver handhavandet är högre krav på projektering och att BDT-systemets rörledning inte kan korsa andra ledningar. Detta kommer påverka platsåtgång i höjdled för installationen.

Systemet har dimensionerats enligt svenska praxis, se Bilaga 1, och med förfarande från Teknikhandboken 2018. För dimensionering av röråtgång har ett punkthus enligt Bilaga 3 använts.

Enligt BBR (2016) uppgår normflöde för tvättställ/bidé till 0,1 l/s, badkar 0,3 l/s och för övriga tappställen 0,2 l/s. Då systemet avser återvinna vatten från tvättställ/bidé och dusch ger detta ett sammanlagt flöde för både varm- och kallvatten 0,6 l/s som är det dimensionerande flödet för ledning till varje lägenhet. Flödet för dimensionering av samlingsrör för avloppet för separat schakt för ett flerbostadshus med fem våningar uppgår till 3 l/s. Enligt Bilaga 1 krävs en dimension på 80 mm för samlingsrör i varje schakt. Vid besök hos Rinkabyrör samtalades med en försäljare, tidigare rörmokare, som informerade att 110 mm rör är standard rördimension mellan våningsplanen samt för samlingsrör.

För toaletter uppgår normflödet till 0,1 l/s (Teknikhandboken, 2018). Fördelningsledning för varje schakt blir dimensionerande till ett flöde av 0,5 l/s. Enligt VVS handboken (2017) krävs en dimension av fördelningsledning på 18x2,5 mm för ett flöde på 0,5 l/s. Samlingsledning för två schakt till reningssystemet uppnår ett flöde av 1,0 l/s som kräver en ledning på 28x3. Ledning mellan samlingsrör och toalett kräver en dimension på 15x2,5 mm för flöde 0,1 l/s (Teknikhandboken, 2018).

Luftning av systemet bör minst vara 100 mm där DUT är lägre än -18oC (Teknikhandboken, 2018). Luftning kommer enligt intervju med Emanuel genomföras på samtliga samlingsledningar och för sedimentationsbehållaren (E. Karlsson, personlig kommunikation, 29 mars, 2018).