Kartläggning av tungmetaller uppströms Himmerfjärdsverket : en studie av möjliga källor till kadmium och nickel i avloppsslam

Abstract (Swedish)

Slam från konventionell avloppsvattenrening innehåller näringsämnen samt mullbildande ämnen vilket medför att materialet utgör en resurs som växtnäring och jordförbättringsmedel. Problematiken med att använda slam är att det även innehåller främmande ämnen som metaller och svårnedbrytbara organiska föreningar.

Syvab är ett kommunalt bolag som driver Himmerfjärdsverket men ansvarar också för några pumpstationer och huvudtunneln som leder avloppsvattnet till verket. Himmerfjärdsverket är sedan augusti 2010 certifierade enligt Revaq. Detta innebär bland annat att Syvab kontinuerligt arbetar för att förbättra slammets kvalitet. Två metaller som är prioriterade i Syvabs uppströmsarbete är kadmium och nickel. Syftet med utredningen är att kartlägga var i sam-hället de båda metallerna återfinns samt källor till dessa metaller uppströms Himmerfjärdsverket.

Avloppsvattnet som leds till Himmerfjärdsverket härstammar från kommunerna Botkyrka, Nykvarn, Salem, Södertälje samt delar av Huddinge och sydvästra Stockholm. För att minska mängden inkommande kadmium och nickel är fordonstvättar, verkstäder, bilverk-städer, tryckerier, tvätterier, energianläggningar, ytbehandlare, pappersbruk, flygplatser, deponier och vattenverk prioriterade verksamheter. Prioriterade verksamheter i de anslutna kommunerna har sammanställts för vidare uppströmsarbete.

Kadmium är en mycket giftig metall som med några undantag är förbjuden i Sverige sedan 1982. Under 2013 inkom 4,7 kg kadmium till Himmerfjärdsverket. En uppskattning av fördelningen mellan olika källor visar på att 71 % härrör från hushåll, varav 27 % från BDT-vatten, 25 % från urin och fekalier samt 19 % från övrigt i hushållen. Dock finns indikationer på att hushållens bidrag minskar och med inaktuell beräkningsdata kan andelen antas vara lägre. Anslutna A- och B-verksamheter står för 4 %, konstnärsverksamhet för 7 % och tillförda substrat för 9 %. Den mängd kadmium som inte kunnat härledas, dvs. kadmium av okänt ursprung står för 9 %, men då hushållens bidrag antas vara mindre medför detta att den okända andelen antas vara större. I kategorin okänt ingår bland annat utsläpp från mindre verksamheter och dagvatten samt eventuellt sediment i ledningar.

Nickel är giftigt i högre koncentrationer men används brett i den moderna industrin. Under 2013 inkom 340 kg nickel till Himmerfjärdsverket. I fördelningen mellan olika källor till inkommande nickel uppskattas hushållen stå för 43 % där BDT-vatten och dricksvatten ut-gör de största andelarna, båda på 20 % vardera. A- och B-verksamheter står för 5 %, substrat för 24 % och tillförd fällningskemikalie för 21 %. Okända källor står för 7 %, dessa utgörs bland annat av utsläpp från mindre verksamheter och dagvatten.

För att kartlägga utsläpp av metaller genomfördes under våren 2014 en tunnelprovtagning uppströms Himmerfjärdsverket. Provtagningen var den andra efter en likvärdig provtagning genomförd fyra år tidigare, vintern 2010. I tunnelprovtagningen ingick tio provpunkter i tunnelsystemet samt en provpunkt för inkommande vatten till verket. I fyra provpunkter uppmättes förhöjda kadmiummängder och i en av dessa samt ytterligare tre provpunkter uppmättes förhöjda nickelmängder. Fyra provpunkter visade på ökade kadmiummängder mellan 2010 och 2014. Tre av dessa visade även på ökade nickelmängder och ytterligare en visade endast på ökade nickelmängder.

För att minska mängden inkommande kadmium och nickel till Himmerfjärdsverket har en åtgärdsplan tagits fram.

Abstract

Sludge is produced in conventional waste water treatment. The sludge contains nutrients and humic formaing substances which make it useful as a fertilizer. The problem with using sludge is that it also contains toxicants as heavy metals and persistent organic compounds.

Syvab is a municipal owned corporation that manage the wastewater treatment plant Him-merfjärdsverket. Since August 2010 Himmerfjärdsverket is certified by Revaq. This entails that Syvab continuously works to improve the quality of the sludge. Two metals that are in priority to reduce are cadmium and nickel. The purpose of this study is to examine where in the society this metals are found and to pinpoint sources upstream Himmerfjärdsverket.

The incoming wastewater to Himmerfjärdsverket origin from the municipalities Botkyrka, Nykvarn, Salem, Södertälje and parts from Huddinge and southwest Stockholm. To reduce the incoming amount of cadmium and nickel vehicle washers, workshops, auto repair shops, printing shops, laundries, power plants, surface treatment workshops, paper mills, airports, landfill sites and waterworks are priority businesses. Priority businesses in the connected municipalities have been compiled for further work.

Cadmium is a very toxic metal and is, with some exceptions, since 1982 forbidden to use in Sweden. During 2013 the amount of incoming cadmium to Himmerfjärdsverket was 4.7 kg. An estimation of the distribution between different sources indicates that 71% comes from households, of which 27% from grey water, 25% from urine and faeces, and 19 % from other sources in the households. However, there are indications that the amount from household is decreasing and with not updated data the contribution is assumed to be lower. Connected A- and B-businesses accounts for 4%, artist paints for 7% and added substrates for 9%. The amount of cadmium that could not be derived, i.e. cadmium of unknown origin, account for 9%. Since the contribution from households is assumed to be lower the part with unknown origin may be greater. The category with unknown origin includes emissions from smaller businesses, storm water and sediments in pipes.

Nickel is toxic in high concentrations but is broadly used in the modern industry. During 2013 the amount of incoming nickel to Himmerfjärdsverket was 340 kg. An estimation of the distribution between different sources indicates that 43% comes from households, the largest parts are grey water and drinking water, both at 20%. A- and B-businesses accounts for 5%, added substrates for 24% and precipitation chemicals added at the plant for 21%. Sources of unknown origin account for 7%, these include emissions from smaller businesses and storm water.

During the spring 2014 a sampling project was conducted in the tunnel upstream Himmerfjärdsverket. Water samples were collected in ten locations in the tunnel system to map out important areas to focus on for reduce incoming cadmium and nickel. Samples were also collected in incoming water to the plant. The sampling project was the second after a similar one made four years earlier. High amounts of cadmium were measured in four locations, in one of these and additional three locations high amount of nickel were found. Four locations indicated increased amount of cadmium between 2010 and 2014. Three of these and one additional location also indicated increased amount of nickel.

An action plan has been developed to decrease the amount of incoming cadmium and nickel to Himmerfjärdsverket.

Popular Abstract (Swedish)

För att få ett fungerade kretslopp måste de viktiga näringsämnen som finns i avloppsslam tas till vara. Problematiken med att sprida slam på åkrar är att det även innehåller oönskade ämnen vilka kan anrikas i marken och tas upp av grödor. Kadmium och nickel är två giftiga tungmetaller som i större mängder varken hör hemma i jordbruksmark eller på matbordet. Men hur hamnar då dessa två metaller i avloppsslammet och hur kan vi förhindra att de kommer dit?

På Himmerfjärdsverket, som renar avloppsvatten från södra Stockholmsregionen, arbetar man kontinuerligt med att förbättra slamkvalitén. Här stävar man efter att producera ett slam som inte innehåller annat än de ämnen, och inte heller i högre koncentrationer, än som finns i kiss och bajs. Tyvärr är det inte bara toalettavfall som följer med avloppsvattnet till verket. I arbetet att minska mängden oönskade ämnen som hamnar i slam, så kallat uppströmsarbete, är kadmium och nickel prioriterade för Himmerfjärdsverket.

Under 2013 inkom 4,8 kg kadmium till Himmerfjärdsverket. Ganska mycket med tanke på att metallen sedan 80-talet, med några få undantag, är förbjuden att använda i Sverige. En uppskattning visar på att så mycket som 71 % kan härröra från hushåll, troligtvis är dock hushållens andel mindre eftersom forskning tyder på att kadmiummängden i hushållens avloppsvatten minskar. Omkring en tredjedel av hushållens bidrag kommer från det vi äter och dricker, läskigt eller hur? Andra källor till kadmium är större verksamheter på 4 % och konstnärsverksamhet på 7 %. Det är nämligen så att ett av undantagen i kadmiumförbudet gäller konstnärsfärger och produkter i kulörer av rött och gult kan innehålla stora mängder kadmium. På Himmerfjärdsverket tillförs olika substrat innan slammet rötas, detta för att öka biogasproduktionen. Tillförda substrat står för 9 % av inkommande mängd kadmium. Återstående andel utgör 9 % och representerar okända källor där det bland annat ingår dagvatten, utsläpp från mindre verksamheter samt eventuellt sediment som ligger kvar i ledningar.

Inkommande mängd nickel har under 2013 beräknats till 340 kg, alltså mer än 70 gånger så mycket jämfört med kadmium. Men nickel är en metall med många bra egenskaper och används brett i den moderna industrin. Av dessa 340 kg uppskattas 43 % komma från hushåll och framförallt från vatten använt i kök, badrum och tvätt. Större verksamheter står för 5 %, substrat för 24 % och processkemikalier använda på Himmerfjärdsverket för 21 %. Kvarvarande 7 % representerar okända källor som bland annat utgörs av utsläpp från mindre verksamheter och dagvatten.

Verksamheter kan ge utsläpp till avloppsvattnet via olika processer och aktiviteter men även via kemikalier och våtstädning. De verksamheter som påvisats ge utsläpp av kadmium och/eller nickel är fordonstvättar, verkstäder, bilverkstäder, tryckerier, tvätterier, energianläggningar, ytbehandlare, pappersbruk, flygplatser, deponier och vattenverk.

Avloppsvattnet leds till Himmerfjärdsverket i ett 50 km långt tunnelsystem. Genom en omfattande provtagning i tio provpunkter har viktiga områden uppströms verket prioriterats för vidare spårning av både kadmium och nickel. För att minska mängden inkommande metaller är viktigt och med hjälp av en åtgärdsplan ska man framöver arbeta med att minska inkommande mängder av kadmium och nickel.

• author: Flodgren, Josefin
• supervisor: Åsa Davidsson
• organization: Chemical Engineering (M.Sc.Eng.)
• alternative title: A survey of heavy metals upstream Himmerfjärdsverket : a study of possible sources of cadmium and nickel in waste sludge
• course: VVA820 20142
• year: 2015
• type: H2 - Master's Degree (Two Years)
• subject: Chemistry
• keywords: Avloppsvatten, metaller, uppströmsarbete, kadmium, nickel, slam
• language: Swedish
• id: 5043457
• date added to LUP: 2015-02-10 19:34:52
• date last changed: 2015-02-10 19:34:52