The fate of nitrogen and phosphorus in source-separated urine (2002)

<em>Introduction</em><br />Intensive agriculture and urban sewage burden the environment with high nutrient loads. An improved nutrient management is necessary to remove present damages and to prevent future impacts. Nutrient losses to the environment can be strongly reduced, if nutrients from waste water are recycled to agriculture.<br />Human urine is the most important nutrient source of household waste water. It contributes about 80% of nitrogen and 60% of phosphorus, but accounts for less than one percent of the waste water volume. Separate collection of human urine would strongly reduce the demands on waste water treatment, because no enhanced nutrient elimination would be necessary to prevent eutrophication. Furthermore the separate collection and application of urine would be an efficient method to recycle nutrients from urban sewerage to agriculture.<br />Waterless urinals and NoMix toilets are available for urine separation. In urine-collecting systems the separated urine is directed to a collection tank where it is stored for later transport to a treatment facility.<br />In existing systems biological and chemical processes hamper the technical realisation of urine separation. By hydrolysing urea, bacteria cause a strong increase of ammonia and pH. Under these conditions large amounts of phosphate minerals precipitate, which can lead to pipe blockages. The produced ammonia is volatile. Degassing of ammonia can cause odour problems and significant nitrogen losses. [...]<br /><br /><em>Einleitung</em><br />Intensive Landwirtschaft und Siedlungsabwässer belasten die Umwelt mit hohen Nährstoffeinträgen. Ein besseres Nährstoffmanagement ist notwendig, um entstandene Schäden zu beheben und künftige zu verhindern. Nährstoffverluste in die Umwelt können stark verringert werden, wenn die Nährstoffe aus dem Abwasser in die Landwirtschaft rezykliert werden.<br />Menschlicher Urin ist die wichtigste Nährstoffquelle des kommunalen Abwassers. Er liefert ca. 80% des Stickstoffs und 60% des Phosphors, macht aber weniger als ein Prozent des Abwasservolumens aus. Die getrennte Sammlung von Urin würde die Abwasserreinigung stark entlasten, weil in Kläranlagen keine erweiterte Nährstoffelimination mehr notwendig wäre, um die Gewässereutrophierung zu bekämpfen. Die separate Sammlung und Ausbringung von Urin wäre zudem eine sehr effiziente Massnahme, um Nährstoffe von der Siedlungswasserwirtschaft in die Landwirtschaft zu rezyklieren.<br />Für die separate Sammlung von Urin stehen wasserlose Urinale und NoMix-Toiletten zur Verfügung. In Urinsammelanlagen wird der Urin nach der Abtrennung in einen Sammeltank geleitet und dort zwischengelagert, bevor er zur Weiterverarbeitung abtransportiert wird.<br />In bestehenden Systemen erschweren allerdings biologische und chemische Prozesse die Urinseparierung. Bakterien hydrolisieren den im Urin enthaltenen Harnstoff und erhöhen dadurch die Ammoniakkonzentration und den pH. Unter diesen Bedingungen fallen grosse Mengen an Phosphatmineralien aus, was zu Verstopfungen der Leitungen führen kann. Das produzierte Ammoniak ist flüchtig. Ausgasungen können Geruchsbelästigungen und erheblichen Stickstoffverluste verursachen. [...]