Quantification and Evaluation of Organic Substances at a Waste Disposal Facility

Upprättandet av vattendirektivet (2000/60/EG) har skapat en gemensam plattform för EU:smedlemsländer att arbeta utifrån vad gäller vattenpolitiken. Direktivet implementerades isvensk lagstiftning år 2004 och utgör grunden för den svenska vattenförvaltningen, vilkenbedrivs av Vattenmyndigheterna. De arbetar för att Sveriges ytvattenkvalitet ska uppnå godkemisk och ekologisk status. För att kunna bestämma en ytvattenförekomsts status mäts blandannat halter av olika kemiska ämnen i ytvattenförekomsten. En del av dessa ämnen ärorganiska miljögifter och de är i många fall både toxiska, persistenta och har lätt för attbioackumuleras. Potentiella utsläppskällor av ämnena är delvis avfallsanläggningar och därförär det av betydelse för verksamhetsutövare som bedriver avfallshantering att ha kännedom omhur deras verksamhet påverkar omgivande miljö. Detta kan de erhålla genom att utföramätningar och undersökningar på och kring verksamhetens område. Ragn-Sells Avfallsbehandling AB bedriver avfallsanläggningen Högbytorp i Upplands-Bro.Verksamheten utgörs av bland annat mottagning, återvinning och deponering av olika typer avavfall. Detta projekt syftade till att komplettera delar av Ragn-Sells tidigarelakvattenkaraktäriseringar vid Högbytorp samt ge dem bättre kontroll över sina utsläpp av ettantal bestämda organiska miljögifter. Dessa ämnen var bland annat bromeradeflamskyddsmedel, polycykliska aromatiska kolväten och högfluorerade ämnen, vilka ärklassade som prioriterade ämnen eller särskilt förorenande ämnen inom vattenpolitiken.Projektet skulle även ge information om hur väl dessa ämnen behandlas i avfallsanläggningensolika lakvattenreningssteg. För att uppnå syftet har provtagningar och analyser genomförts påett antal av avfallsanläggningens lakvatten och i det markväxtsystem som används sompolermetod i lakvattenbehandlingen, men även på ytvatten i närliggande recipient samt pårenat processvatten som leds till Käppala reningsverk. Uppmätta halter i dessaprovtagningspunkter har utvärderats genom jämförelser mot relevanta värden som exempelvisgränsvärden, riktvärden och riskkriterier. Massbalanser med avseende på PFOS,perfluoroktansulfonsyra, har utförts för att få förståelse för hur ämnet behandlas i Högbytorps lakvattenreningssteg samt för att uppskatta dess reningseffektivitet. Projektets avgränsningarhar till största delen utgjorts av de utvalda organiska miljögifter som har analyserats samt av de bestämda provtagningspunkterna. Resultatet av utvärderingarna av organiska miljögiftshalter visade att en del ämnen överskred sina jämförelsevärden medan andra låg under och detta varierade beroende på provtagningspunkt. Dock var halter av PFOS särskilt utmärkande eftersom de överskred minst ett jämförelsevärde i samtliga provtagningspunkter. Generellt sett uppmättes högre halter i obehandlade lakvatten än i behandlade, vilket indikerar att Högbytorps lakvattenreningssteg har en reducerande effekt med avseende på organiska miljögifter. Genom att jämföra halterna före och efter kvävereningsanläggningen kunde reduktionen av analyserade ämnen klassas som god till mycket god i detta reningssteg. Med hjälp av massbalansberäkningar uppskattadesr eningseffektivitet av PFOS till mycket god i både kvävereningsanläggningen och i dammarna. Massbalansberäkningarna visade att PFOS ackumuleras i hög grad i de båda lakvattenreningsstegen, vilket antogs bero på ämnets adsorption till slam. Stöd till denna hypotes gavs av den PFOS-halt som uppmättes i kvävereningsanläggningens slam. Haltmätningar i markväxtsystemet visade att salix har en reducerande effekt på polycykliskaaromatiska kolväten i marken eftersom lägre halter av naftalen, antracen och fluoranten uppmättes i salixområdet jämfört med vallområdet. Dock var det inte möjligt att uppskatta markväxtsystemets reningseffektivitet med hjälp av en massbalans på grund av osäkra antaganden och otillräckligt dataunderlag. Vid jämförelse mellan miljögiftshalter i recipienten uppströms och nedströms avfallsanläggningen påvisades högre halter nedströms, vilket skulle kunna härledas till avfallsanläggningens verksamhet. Vid utvärdering av ämnenas halter nedströms underskred majoriteten de gränsvärden som halterna jämfördes mot. Vad gäller utvärderingen av de renade processvatten som leds till Käppala reningsverk överskred inga ämnen riskkriterierna eller persistenskriterierna, vilket betyder att påverkan på reningsverkets slamkvalitet kan anses tolerabel med antagandet att processvattenflödena utgör det totala lakvattenflödet till reningsverket. Med endast avseende på tolerabel slampåverkan kan tillkopplingen av dessa vatten bibehållas. På grund av att de flesta prover som togs under projektet var stickprover vid en tidpunktföreligger osäkerhet i projektets resultat och de kan därmed vara missvisande. För att erhålla mer representativa resultat bör projektets provtagningar kompletteras med flera prover som tas under en längre period. Utifrån de erhållna resultaten kunde ett antal slutsatser dras och förslag på vidare studier ges.På grund av att PFOS troligtvis reduceras genom att adsorbera till slam är det relevant att se över hanteringen av uttaget slam från kvävereningsanläggningen samt dammarna. Då kvävereningsanläggningen ansågs ha en god till mycket god reduktion av organiska miljögifterär det av betydelse att försöka undvika bräddning av lakvatten förbi anläggningen, vilket innebär att reningsanläggningens kapacitet bör ses över. Eftersom att halter av analyserade miljögifter i recipienten var högre nedströms avfallsanläggningen är det troligt att ett visst utsläpp till recipienten från anläggningen sker. Det är därför en god idé att utvärdera potentiella utsläppskällor inom anläggningen i syfte att förhindra utsläpp till recipienten.The establishment of the European Union Water Framework Directive (2000/60/EG) has created a common platform for the EU Member States regarding action in the field of waterpolicy. In 2004 the directive was implemented in the Swedish legislation and it constitutes the foundation of the water management in Sweden. The responsibility of the water management is assigned to a water authority that consists of five County Administrative Boards. The objects of their work are to attain good quality of water environment and prevent further deterioration. In order to determine the quality status of a so-called surface water body, concentration of various chemicals substances in the water are measured. Some of these substances are toxic, persistent and bioaccumulative organic pollutants. Potential sources of such substances are partly waste disposal facilities. It is therefore important for waste management operators to possess knowledge of how their activities affect the surrounding environment, which they can achieve by performing measurements and studies. The waste disposal facility Högbytorp in Upplands-Bro is operated by Ragn-Sells Avfallsbehandling AB and handles reception, recycling and disposal of different types of waste. This project was aimed at supplementing parts of Ragn-Sell’s earlier characterization of landfill leachate at Högbytorp and giving them an improved supervision of their emissions regarding a number of determined organic pollutants. Examples of substances included were brominated flame retardants, polycyclic aromatic hydrocarbons and perfluoroalkylated substances, which are classified as priority substances within the water policy. The project would also provide information on the extent of reduction of these substances in various leachate treatment steps at Högbytorp. To achieve these objectives, sampling and analyzeshave been performed on Högbytorp’s leachate and on their soil plant system, but also on the surface water in the nearby recipient and on treated process water sent to the wastewater treatment plant Käppala. Measured concentrations in these sampling points have been evaluated by comparing them to relevant values like environmental quality standards. Massbalances of PFOS, perfluorooctane sulfonate, was performed to understand how the substanceis affected in different treatment steps and to estimate their purification efficiency. The project's delimitations consisted of the selected organic pollutants that have been analyzed and the particular sampling points. The results of the evaluation of organic pollutants showed that depending on the sampling point some substances exceeded their comparative values while others measured below. However, levels of PFOS were particularly distinctive as they exceeded at least one comparative value in every sampling point. In general, higher concentrations were found in untreated leachate compared to treated leachate, indicating that Högbytorp's leachate treatment steps are able to reduce concentrations of organic pollutants in leachate. By comparing the concentration levels before and after the nitrification/denitrification treatment plant, the reduction of analyzed substances was classified as good to very good in this treatment step. Byusing mass balances regarding PFOS the purification efficiency of both the nitrification/denitrification treatment plant and the treatment ponds were estimated to be very good. A possible explanation for the reduction of PFOS was thought to be the ability of the substance to adsorb to sludge. Support to this hypothesis was given by the PFOS content measured in the sludge of the nitrification/denitrification plant. Measurements in the soil plant system showed lower levels of naphthalene, anthracene and fluoranthene in the area where salix grows, which indicate that the plant has a reducing effecton polycyclic aromatic hydrocarbons in the soil. However, it was not possible to estimate the purification efficiency of the soil plant system using a mass balance due to uncertain assumptions and insufficient data. When comparing concentration levels in the recipient upstream and downstream the wastefacility, increased concentrations were detected downstream, which could be a result of the waste facility's operations. Evaluation of the concentration levels of substances downstream showed that the majority was measured below the environmental quality standards. Regardingthe evaluation of the treated process water led to the wastewater treatment plant Käppala, all substances evaluated fell below the risk criteria of REVAQ meaning that the impact on these wage sludge in the wastewater treatment plant should be considered tolerable with the assumption that the process water represents the total leachate flow to the wastewater treatment plant. With only regard to tolerable influence on sewage sludge, the connection of these waters can be maintained. Due to the fact that most samples were taken only at one point, the results may be doubtful andtherefore misleading. In order to obtain more representative results, the sampling of this project should be supplemented with several samples taken over a longer period of time. Based on the results of the project, several conclusions could be drawn and proposals forfurther studies could be given. For the reason that PFOS seems to adsorb to sludge, it is relevant to look over the management of sludge removal from the nitrification/denitrificationplant and the treatment ponds. Because of the high reduction of organic pollutants in thenitrification/denitrification plant it is important to avoid flow of leachate past the plant, whichmeans that the plant’s capacity should be investigated. Since concentrations of analyzed pollutants in the recipient were higher downstream the waste facility, it is likely that emissionsoccur from the facility. It is therefore a good idea to examine potential sources of emissions within the facility area, in order to prevent emissions to the recipient