Collecte & Traitement

Collection & Treatment

Pour de nombreuses personnes, la réflexion sur les eaux usées s'arrête au moment de tirer la chasse d'eau ou d'enlever les cheveux de l'évier. Cette attitude est appelée "flush and forget" : Tirer la chasse et oublier [1]. Un acquis des pays industrialisés développés ? Il ne fait aucun doute que les canalisations des égouts et le traitement centralisé des eaux usées ont apporté d'énormes améliorations en termes de santé, de qualité de vie et de protection de l'environnement [2]. Mais qu'est-ce que les eaux usées ? Quels sont les risques ? Pour répondre à ces questions, il est utile d'élargir un peu le regard, de s'éloigner de la conception des eaux usées comme déchets et de mettre l'accent sur les ressources et surtout sur l'efficacité des ressources. Car ce qui est jeté dans les toilettes et qui se perd dans l'évier, ce sont des nutriments précieux, de l'énergie et surtout beaucoup d'eau !

Possibilités de traitement des eaux usées

A part les nutriments et l'énergie, les eaux usées contiennent également des agents de maladies tels que des bactéries, des virus et des parasites, ainsi qu'une concentration croissante de micropolluants (par exemple des médicaments, des hormones et des biocides). Le traitement des eaux usées permet de séparer ce qui est utile de ce qui est nuisible. Le premier est revalorisé en vue d'une réutilisation et le dernier est désactivé et éliminé. L'objectif est de consommer le moins d'énergie possible et d'éviter autant que possible les émissions de polluants et de gaz à effet de serre. Pour accomplir toutes ces tâches, les stations centrales d'épuration des eaux usées atteignent de plus en plus leurs limites [4]. La récupération des substances nutritives, en particulier, est coûteuse et demande beaucoup de ressources lorsqu'elle est effectuée de manière centralisée et après un mélange de différents types d'eaux usées dans les boues d'épuration. Les grandes quantités d'eau de rinçage (en général de qualité potable), qui sont une condition préalable à un fonctionnement fiable du tout-à-l’égout, deviennent également un problème en cas de pénurie d'eau croissante.

Traitement décentralisé comme alternative

En combinaison avec la séparation à la source, les traitements décentralisés, c'est-à-dire utilisés à proximité de la source, offrent plusieurs avantages dans ce contexte :

  • Les flux séparés (eaux jaunes, noires, grises) sont moins complexes dans leur composition respective, ce qui permet d'appliquer des procédures spécifiques et très efficaces.
  • En évitant les longues distances de transport et les périodes de conservation, il est possible d'empêcher les processus biologiques et ainsi d'éviter les émissions qui y sont liées.
  • Les cycles de l'eau et des nutriments peuvent être fermés sur place.
  • Sur la base de sous-systèmes modulaires, il est possible d'utiliser de nouvelles interfaces, d'intégrer d'autres flux de production (par ex. l'eau de pluie ou les déchets biologiques) et d'aborder ainsi la gestion des ressources de manière globale.

D'un point de vue économique, la gestion décentralisée et modulaire des eaux (usées) peut également être intéressante. Il ne sera pas question de remplacer complètement un système d’épuration des eaux usées existant basé sur les égouts. Dans les endroits isolés, en cas de croissance rapide de l'urbanisation ou de manque de capital d'investissement, les solutions décentralisées peuvent être plus rentables. La condition préalable est que la technologie nécessaire à cet effet pour les procédés de traitement spécifiques, soit standardisable et pas trop complexe, de sorte qu'elle puisse également être réglementée et contrôlée.

Procédés de traitement décentralisé pour eaux usées séparées

Différents procédés éprouvés sont déjà disponibles aujourd'hui pour le traitement décentralisé des eaux jaunes, ou urines diluées [5]. En règle générale, la première étape consiste à stabiliser l'urine (p. ex. par nitrification ou forte augmentation du pH) et la seconde à concentrer le substrat (distillation, évaporation). D'autres étapes intermédiaires existent pour filtrer les résidus de médicaments. Les agents pathogènes sont désactivés par une augmentation ciblée du pH ou par chauffage (pendant la distillation). L'objectif de ces procédés est de produire un engrais autorisé pour l'agriculture et l'horticulture [6].

Il existe également des technologies éprouvées pour le traitement décentralisé des eaux grises, qui varient de simples applications passives comme les filtres végétaux à des procédés plus complexes avec traitement à l'ozone et reminéralisation pour le traitement d'une eau potable de qualité [7].

Pour le traitement sur place des eaux noires / brunes, la plupart des expériences ont été faites jusqu'à présent avec des procédés biologiques (compostage, lombricompostage, bassins de stabilisation). Ici, c'est surtout la quantité d'eau de rinçage utilisée pour le transport et le traitement des eaux noires qui est déterminante. Les toilettes sèches, pour lesquelles aucune eau supplémentaire n'est utilisée, constituent un cas extrême. Dans le cas des toilettes à chasse d'eau traditionnelles, le rapport entre la quantité d'eau et de matières fécales est supérieur à 20. Dans ce cas, on utilise généralement un procédé de séparation solide-liquide, suivi de différents procédés pour les flux séparés. En raison de leur forte concentration en composés organiques, les eaux noires / brunes peuvent également être utilisées à des fins énergétiques. L'énergie stockée dans les matières fécales peut être utilisée comme chaleur industrielle dans le processus de traitement (p. ex. stérilisation) ou comme chaleur de chauffage pour un bâtiment [8].

Texte: David Hasler
Édition: Dorothee Spuhler, Gina Marti

News about Collection & Treatment

Event

21.06.2024 |

Trub

Sanitärwende zur Sonnenwende: Führung Balmeggberg

Zur Sonnenwende am 21. Juni 2024 laden wir euch zu einer Führung auf dem Balmeggberg ein: vor Ort erleben wir, wie der Hof Kreisläufe schliesst, z.B. mit einem Hochleistungs-Wurmfilter, einer Kompost-Toilette oder einer Pflanzenkläranlage, die schon seit vielen Jahren das Abwasser des Betriebs einwandfrei reinigt.
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KREIS-Haus in Feldbach

Event

14.06.2024 |

Feldbach

Atelier VaLoo dans le KREIS-Haus : boucler les cycles d'eau et de nutriments

ZHAW et VaLoo organisent un atelier dans le cadre du projet de recherche KREIS-Haus.
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KREIS-Haus in Feldbach

Event

23.06.2023 |

Feldbach

Atelier VaLoo dans le KREIS-Haus : boucler les cycles d'eau et de nutriments

ZHAW et VaLoo organisent un atelier dans le cadre du projet de recherche KREIS-Haus.
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Infographie

VaLoo a publié sa première infographie en collaboration avec Circular Economy Switzerland. L'infographie montre comment l'économie circulaire peut également s'appliquer à notre gestion de l'eau et des nutriments.
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Member projects about Collection & Treatment

PhD on Vermifiltration

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PhD on Vermifiltration

Topics:

  • Collecte & Traitement

I am currently doing a PhD which aims to answer the following questions:

  1. How does a full-scale vermifilter perform? (Case study: Soubeyran)
  2. How does the effluent of full-scale vermifiltration installations compare to irrigation and fertigation standards?
    1. What is the removal of pathogens, heavy metals, and common house-hold micropollutants?
  3. What are the mechanisms for nitrogen treatment and how do operational parameters affect these mechanisms (lab-scale)
  4. How do full-scale vermifilters compare to lab-scale vermifilters?
    1. in terms of treatment efficiencies, greenhouse gas emissions, nitrogen cycle
  5. Based on the collected knowledge, how can vermifiltration be optimized?
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University of Geneva

University of Geneva, Geneva, Switzerland

kayla.coppens@unige.ch

https://ch.linkedin.com/in/kayla-coppens-921b0710a
The EAR house in the Emmental valley
The EAR house in the Emmental valley

The Ressourcer V1-2024 by EAR

Topics:

  • Collecte & Traitement
  • Réutilisation & Production

The Resourcer V1 is designed to combine several circular processes:

  • a grow house for seedlings and plants powered by passive and active solar power. 
  • Electric power will supply controlled LED, humidity and temperature adjustments to enhance and prolong the natural season in the mountain area (Emmental 700 m ü.M).
  • a dry toilet, separating the (re-)source material into liquids and solids.
  • a feces fermentation and/or worm compost installation with drawers or a box system.
  • fermented urine with evaporation installation and treated fertilizer as outcome.
  • streetnoise absorption for a better garden sound.
  • rainwater collector to repurpose.
  • 30cm lower planting bed to use earth’s warmth into the machinery.
  • tree-grow-facility as in winter protection.
  • material to construct the Resourcer V1 is re-used from another construction site
  • prototype and study facility like using the irradiation of the battery to enhance the composting.
  • Researching on psychology of water-flush sounds.
  • Collecting data on the experience of the usage of such a system from the makers and the audience of EAR.

 

Purpose and goal: 


The Resourcer V1 project aims to grow organic material such as seedlings, bacteria, biological material, and plants using the techniques of the Resourcer V1 system. This project presents a perfect challenge for a dedicated team  and aligns with the core vision of EAR.

The Resourcer V1 is an off-grid system that consists of a greenhouse with four compartments. The first compartment contains a dry-toilet and urinoir, the second compartment controls the compost climate of feces and greens, the third compartment facilitates urine-to-fertilizer evaporation, and the fourth compartment is used for growing seedlings, plants, and conducting other experiments.

The surrounding EAR garden of approximately 100m2 can nurture the seedlings that grow into food. The kitchen and community will process these plants, keep the seeds separated for the next season, and mix coffee waste and tea leaves into the circular processes. Additionally, these processes can be used to grow mushrooms and produce vegan leather. The (wurm-)compost produced by the Resourcer can be mixed into the normal compost.

The construction will also improve the soundscape in the garden, since it is built with a sound-absorption that lowers the traffic-noise.

In summary, the Resourcer V1 project is an off-grid system that aims to grow organic material using a combination of greenhouse and circular processes, aligning with the core vision of EAR. The surrounding garden, kitchen, and community play an important role in nurturing the seedlings, processing the plants, and contributing to the circular processes that keep changing and hopefully expanding.

Dimensions

The dimensions of the project are (lxbxh)  6mx 1,5 (2m roof) x 1.9-2.2m and the construction takes place in 2024. It will replace the existing shed that needs complete renovation.

Realization / timeframe 

EAR will invite volunteers who have great expertise on different aspects of the project. Together we want to make a journey into combining several processes in 1 dedicated machinery that intrinsically motivates to mix in the different circularities.


Ending up with a real yield with home-made fertilizer, understanding of great compost, a knowledge on different fermenting systems, clever evaporation, controlling low-energy computers for climate-regulation and many more interactions will be found in the realization of this project.

Pls reach out to Philipp Markus for more details on the timeframe etc…

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EAR Environmental Artistic Research

Philipp Markus (Sanitation Consultant), Kaspar König (Founder EAR)

Trubschachen, Schweiz

philipp.markus@bluewin.ch

https://ear.education/
Die Welt ist fertig gebaut

Stammhäuser

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  • Collecte & Traitement
  • Housing & Living
  • Réutilisation & Production

Unsere Welt ist bereits erbaut, doch wie können moderne, ökologische Themen in dieses bestehende Gefüge integriert werden? Die Stammhäuser der Wohnbaugenossenschaft Hofgarten sind herausragende Beispiele dafür..

Die geplante Instandsetzung dieser Gebäude legte besonderes Augenmerk auf die Minimierung des Ressourcenverbrauchs und die Anpassung an den Klimawandel. Durch eine sanfte Sanierung konnten bestehende Elemente erhalten und wiederverwendet werden, wie beispielsweise die Küchen. Andere Elemente wie Duschen wurden komplett neu gestaltet, jedoch auch im Kreislaufkonzept durchdacht. Die Bewohner tragen aktiv zum Klimaschutz bei, indem sie einen Teil der Wärme aus dem Abwasser während des Duschens einfangen und ins System zurückführen. Diese innovative Wärmerückgewinnung findet direkt in der Duschrinne statt und wurde in Zusammenarbeit mit unserem Industriepartner Joulia umgesetzt, die verschiedene Bauformen der WRG-Rinnen anbieten. Ziel war es, die grösstmögliche Effizienz zu erreichen, was uns gelungen ist. Die Herausforderung bestand darin, den nötigen Platzbedarf für den Wärmetauscher zu finden. Da sich dieser direkt in der Duschrinne befindet, musste die Holzbalkendecke mit Schlackefüllung als Raum herhalten. Gleichzeitig wollten wir keine Kompromisse in Bezug auf Dichtigkeit, Schallschutz und Brandschutz machen. Das Fazit lautet: Es geht, und zwar mit Erfolg.

Neben diesem aktiven Beitrag zum Klimaschutz wurde auch an die Klimaanpassung gedacht. Das Gebäude profitiert von einem begrünten Freiraum abseits der Strassen, der speziell für die Hitzeminderung optimiert wurde. Ab dem Frühling 2024 tragen offene Mulden zur Hitzeminderung bei, indem sie das Dachwasser verdunsten und versickern lassen. Vor den Mulden sind einzelne Regentonnen platziert, die eine einfache Nutzung des Regenwassers ermöglichen.

Solche Projekte erfordern eine offene Bauherrschaft und grosses Vertrauen in das Projektteam. Die Wohnbaugenossenschaft Hofgarten hat uns beides grosszügig geschenkt.

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Contact

Moser's Büro GmbH

Kristijan Moser

Siewerdtstrasse 95, Zürich, Schweiz

0434562333

kmo@xn--mob-joa.ch

http://www.mobue.ch

Horizontal flow constructed wetland (HFCW) greywater treatment system

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Horizontal flow constructed wetland (HFCW) greywater treatment system

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  • Housing & Living

A Horizontal flow constructed wetland (HFCW) greywater recycling system is designed and installed by alchemia-nova GmbH at the apartment complex FELZ ZWEI, which was realized by VBAU Architecture in Zürich, Switzerland in 2021. ZHAW was evaluating the cleansing capacity and water quality; the potential water, energy and financial savings; as  well as the user acceptability of reusing treated greywater for toilet flushing and garden irrigation.

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VBAU, Alchemia Nova, ZHAW

Maximilian Grau

Girhaldenstrasse 20, 8048 Zürich, Switzerland

grux@zhaw.ch

KREIS-Haus

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  • Housing & Living
  • Politique & Stratégie
  • Réutilisation & Production

What does a circular economy look like in everyday life? And most importantly, how does it feel? In the KREIS-Haus, visitors experience how a circular economy works in the context of construction and living. Additionally, they will have the opportunity to participate in a research project.

KREIS-Haus stands for Klima und Ressourcen-Effizientes Suffizienz Haus (English: climate and resource efficient sufficiency house). The project shows how a functioning circular economy can be implemented in the smallest of spaces. From the building materials to the nutrients in the wastewater – everything is in circulation.

The KREIS-Haus is a joint project of the research group Eco-technology at ZHAW and the Synergy Village association, which is the location of the KREIS-Haus. The research group leads the research and educational projects in the house. The Synergy Village association is the implementation partner and owner of the house. The association is responsible for the operation of the KREIS-Haus, supports the research work and welcomes visitors to the idyllic grounds.

Pyrolysis plant for biochar from faeces

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Pyrolysis plant for biochar from faeces

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  • Réutilisation & Production

«Circular Cities» of the future are expected to reuse as many resources as possible. Today, human faeces from toilets are the most important source of nutrients in wastewater. The recovery of these nutrients is easier with dry toilets than with our current water flushing system. But how can this idea be technically implemented without impairing community sanitation?

Collected material from dry toilets can be hygienized by means of pyrolysis (a heat process of > 350 °C). Experiments and measurements have shown that most nutrients from faeces are found in biochar after the pyrolysis process. These could easily be reused in agriculture or transported, which would complete the cycle. Our current research focuses on the optimal operating concept, the availability of nutrients in pyrolysis carbons and the role a system such as this could play in the future circular economy (or in space stations).

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ZHAW

Andreas Schönborn

Grüentalstrasse 14, 8820 Wädenswil, Switzerland

sand@zhaw.ch

https://www.zhaw.ch/en/lsfm/institutes-centres/iunr/ecotechnologies-and-energy-systems/ecotechnology/nutrients/

MODO – Nutrient recovery and water reuse

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MODO – Nutrient recovery and water reuse

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  • Housing & Living

 MODO stands for Mobile Ecotechnology Demonstration Object. The MODO shows how we can save water and keep it in a closed cycle. Inside the trailer is a urine-diverting dry toilet and a recirculating washing machine. Our researchers are investigating how the water can be purified after washing and reused for washing. Water losses are replenished with rainwater. Thanks to a photovoltaic system on the roof of the trailer, this concept makes it possible to develop a laundromat that is completely independent of the central water and electricity supply. This innovation is currently being developed into a marketable solution in South Africa as part of the LaundReCycle project. In the scope of scientific experiments, the faeces are converted to biochar by pyrolysis and used in agriculture to improve the soil. If no experiments are running, the faeces are composted in a worm composter. In both ways, the nutrients are returned to the nutrient cycle.

 

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https://link.springer.com/article/10.1007/s43615-021-00077-2
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ZHAW

Devi Bühler

Grüentalstrasse 14, Wädenswil, Switzerland

bued@zhaw.ch

https://www.zhaw.ch/de/lsfm/institute-zentren/iunr/oekotechnologien-energiesysteme/oekotechnologie/abwasser/modo/

Équilibre – Cressy

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  • Housing & Living
  • Réutilisation & Production

Construit en 2011 par la coopérative d’habitation Équilibre, le bâtiment de 2 étages accueille 13 logements et son propre système d’assainissement des eaux usées dans son jardin.

Chaque appartement est équipé de toilettes sèches à séparation d’urine. Les matières fécales sont traitées en sous-sol dans des composteurs dédiés à chaque appartement et les urines sont transformées en engrais avec le système Pitribon (nitrification dans des filtres aérés sur charbon végétal). Les eaux grises sont traitées dans un filtre planté situé dans le jardin.

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aneco

Marius Klinger

Route de Loëx 77, Confignon, Switzerland

info@an-eco.ch

https://an-eco.ch

Vision Futurae – 100% Wasserautarkie

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Vision Futurae – 100% Wasserautarkie

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Erstmalige komplett Wasserautarkie für Tiny Houses: Vuna GmbH plante und baute ein Wasserrecyclingsystem für die Bewohner:innen des Tinyhouses in Sörenberg, mit Trinkwasseraufbereitung aus Regen- und Grauwasser.

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Sörenberg, Flühli, Schweiz

EPFL-École polytechnique de Lausanne (en train)

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EPFL-École polytechnique de Lausanne (en train)

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Im Rahmen eines Umbaus von zwei Gebäuden, plant die ETH Lausanne mit Vuna Nexus ein Trenntoilettensystem und Urinaufbereitung für Düngeproduktion.

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Vuna Nexus

Swiss Federal Institute of Technology Lausanne, Route Cantonale, Lausanne, Switzerland

nadege@vunanexus.com