Phytoremediation is a technology that can be used in several ways to remediate polluted soils and water. Today, phytoremediation is viewed by many as a technology in the development phase and therefore it is important to evaluate existing facilities to create more support for future establishment. At the closed landfill of Dragmossen situated outside Älvkarleby, Sweden, there is a plantation of salix (Salix spp.) used for leachate management by collecting the leachate in ponds and using it to irrigate the salix. The goal is to let the water evaporate partially and then use the remaining water in the plantation, thus keeping pollutants in the system and stored in the biomass of the plants. In this Degree Project within Environmental and Water Engineering the performance and the risks associated with the salix plantation at the landfill Dragmossen were evaluated. The study was conducted by analyzing data of samples taken from the salix biomass, soil and water in regards to metal concentrations. The allocation of different metals in the plant was investigated and the transfer coefficient (TC-quota) and the translocation factor (TF-quota) were calculated for the salix. The mass flow of metals was mapped and quantified by construction of a model to calculate the load of metals within the system and the extraction of metals from the plantation. The input data for the model consisted of metal concentrations in the leachate, metal concentrations within salix biomass, estimated volume of leachate and the growth of the salix biomass. The results showed that lead, cadmium, copper, chrome, nickel and zinc were extracted in a higher amount than the load from the irrigation. The extraction of arsenic was lower than the amount that was added from the irrigation. The extraction rate for arsenic, lead, cadmium, copper, chrome, nickel and zinc was investigated by calculating the extraction per year and hectare. The extraction rate differs between the metals where zinc was extracted with the highest rate and arsenic with the lowest. A basic risk assessment was conducted where the development of the pollutants in the ground water below the salix plantation was investigated together with the concentrations of metals in the soil on the plantation. This showed that the concentrations of copper and zink over the general reference value for less sensitive land use was exceeded in some areas. The overall results showed that a salix plantation can be a good tool for leachate management for the majority of the metals. The extraction of metals is affected by different parameters of the soil and water chemistry which makes it important to evaluate site-specific conditions before an establishing a salix plantation. / Fytosanering är en teknik som kan användas på flera olika vis för att sanera både förorenad mark och vatten. Idag betraktas fytosanering av många som en teknik under utveckling och det är därmed viktigt att utvärdera befintliga anläggningars prestanda för att skapa ett bättre underlag för framtida etableringar. På den sluttäckta deponin Dragmossen används en salixodling för lakvattenhantering genom att salix (Salix spp.) bevattnas med lakvatten som samlas upp i dammar på området. Vattnet avgår då genom transpiration och tanken är att föroreningarna ska tas upp och lagras i växterna. I detta examensarbete i miljö- och vattenteknik undersöktes prestandan och riskerna med salixodlingen på deponin Dragmossen. Detta genom att sammanställa och analysera data från provtagningar av salix, jord och vatten. Examensarbetet omfattade även en analys av upptag och allokering av metaller i salixplantorna, samt hur dessa metaller förhåller sig i de olika växtdelarna genom att beräkna överföringskoefficienten (TC-kvot) och translokationsfaktorn (TF-kvot). Massflöden av metaller kartlades genom konstruerande av en modell som kvantifierar belastning och upptag av metaller i salixen. Modellens indata bestod av metallhalter i lakvattnet, metallhalter i salixens ved, uppskattad volym lakvatten och tillväxt av salixens biomassa. Resultatet från modellen visade att bly, kadmium, koppar, krom, nickel och zink togs upp i större mängd än vad som tillfördes genom bevattning. Upptaget av arsenik var dock mindre än det som tillfördes genom bevattningen. Upptagshastigheten för arsenik, bly, kadmium, koppar, krom, nickel och zink undersöktes genom att beräkna upptaget per år och hektar. Upptagshastigheten skiljer sig åt mellan olika metaller där zink tas upp snabbast och arsenik är den metall som extraheras i lägst grad. En enklare riskbedömning genomfördes där utvecklingen av föroreningshalter i grundvattnet under salixodlingen undersöktes samt halter av de undersökta metallerna i jorden på salixodlingen. Denna visade på att halter av koppar och zink idag är högre än det generella riktvärdet för mindre känslig markanvändning. Det styrande skyddsobjektet för Cu och Zn är markmiljön. Uppmätta metallhalter i marken kring salixodlingen bedöms inte innebära någon risk för andra skyddsobjekt som människa och grundvatten. Sammantaget visar resultatet att en salixodling som verktyg för lakvattenhantering kan vara ett bra redskap för flertalet metaller. Upptaget påverkas av olika mark- och vattenkemiska parametrar vilket erfordrar att platsspecifika förutsättningar beaktas vid anläggning av en salixodling.

It has been illegal to deposit household waste in Swedish landfills since 2005. The large amount of waste deposited prior to this does however continue to pose an environmental concern, mainly in the form of leachate water. This study focused on enhancing the denitrification process in a leachate water treatment plant through bioaugmentation. The two strains Brachymonas denitrificans and Comamonas denitrificans as well a commercial seed mix from ClearBlu Environmental® (CBE-mix) containing amongst others, Pseudomonas putida AD 21 and Pseudomonas fluorescens, were investigated as candidates. Nitrite, nitrate, and ammonium concentrations were measured in laboratory-, and pilot-scale studies to follow the processes of nitrification and denitrification. The pilot study was conducted for 10 days in the middle of May 2020 with leachate from the treatment plant in an aerated and nonaerated setup in open field conditions. C. denitrificans and B. denitrificans were both shown to be able to adapt to growth in landfill leachate. The addition of these strains led to a higher rate of nitrate reduction compared to the control during the first days of the pilot experiment but showed no difference in the total amount of nitrate reduced. The combined nitrogen concentration of ammonium, nitrate, and nitrite was 6.7% lower than the control when using a culture augmented with the CBE-mix in the aerated setup. This could indicate aerated denitrification. The amount of nitrate reduced during the pilot experiment was increased with 32% when augmenting the community with the CBE-mix in a nonaerated setup. An explanation could be that certain strains in the mix were able to utilize hard to degrade organic carbon present in the leachate or that the mix had a higher ratio of reduced nitrate to consumed organic carbon than the indigenous community. / Det har varit olagligt att deponera hushållsavfall i Sverige sedan 2005, den stora mängd avfall som deponerats innan dess fortsätter dock att utgöra ett miljöproblem, främst genom genereringen av lakvatten. Den här studien fokuserade på möjligheten att förbättra denitrifikationen i ett reningsverk för lakvatten genom bioaugmentation. Två stammar tillhörande Brachymonas denitrificans, och Comamonas denitrificans, samt en kommersiell bakterieblandning från ClearBlu Environmental® innehållande bland andra Pseudomonas putida AD 21 och Psedomonas flourescens, undersöktes som möjliga kandidater. Ammonium-, nitrat- och nitritkoncentrationer mättes i odlingsstudier i labbskala och i en pilotstudie för att undersöka nitrifikation och denitrification. Pilotstudien utfördes i en luftad och en o luftad konfiguration utomhus i mitten av maj 2020, med lakvatten från reningsverket under en 10 dagars period. C. denitrificans och B. denitrificans klarade båda av att anpassa sig till tillväxt i lakvatten. Tillsats av dessa arter ledde till en ökning i nitratreduktionshastighet i början av pilotexperimentet men gav ingen total minskning av nitratmängden. Den sammanlagda slutkoncentrationen av ammonium-, nitrat- och nitritkväve var 6,7% lägre än i kontrollen när en kultur argumenterad med den kommersiella bakteriemixen användes i den luftade konfigurationen. Mängden reducerat nitrat ökade med 32% när en kultur augmenterad med den kommersiella mixen användes i den oluftade konfigurationen. En möjlig förklaring är att vissa stammar i mixen klarade av att tillgodogöra sig svårnedbrytbara kolföreningar i lakvattnet eller att ration mellan reducerat nitrat mot konsumerat organiskt kol var högre än i det ursprungliga microbsamhället.

Användandet av deponier är en av de vanligaste metoderna för avfallshantering globalt. Trots insatser som gjordes för att förbjuda hushållsavfall i deponier under millennieskiftet, deponier skapade innan restriktionerna är fortfarande en risk för miljön. Under 2014 öppnade SÖRAB en kontinuerlig biologisk reningsanläggning (KBR-anläggning) på Löt Avfallsanläggning för att hantera lakvatten från en gammal deponi som under en tid fylldes med hushållsavfall. Sedan dess har SÖRAB arbetat med att förbättra KBR-anläggningen. Målet med denna studie är att utforma en driftstrategi för KBR-anläggningen för att förbättra kvävereningen vid låga temperaturer. Ett antal laborativa försök genomfördes, såsom den mikrobiella konsortiets livsduglighet i lakvattnet och tillväxten i både rumstemperatur och vid 4°C, bioaugmentation genom att berika den mikrobiella cellkulturen som redan finns i lakvattnet och hur detta förbättrar kvävereningen i jämförelse med tillsatser av den kommersiella bakterieblandningen ClearBlu Environmental och andra externa kolkällor. Resultaten från dessa laborativa försök påvisade komplett nitrifikation i både rumstemperatur och 4°C i berikat lakvatten från KBR-anläggningens L2A bassäng efter fem dagar. Försöket visade även på syresatt denitrifikation. Dessutom påvisades komplett denitrifikation inom fem dagar, vid rumstemperatur i lakvatten från anläggningens L2B bassäng. Under efterföljande pilotförsök påvisades möjligheten till upplivandet av den biologiska kvävereningen genom berikningen av den mikrobiella cellkulturen i lakvattnet. I ett pilotförsök då lakvatten från L2B bassängen berikades, komplett denitrifikation skedde under en anaerob fas på 16 dagar samt nitrifikation och aerob denitrifikation under ett påföljande 17 dagar lång aerob fas. Ett annat pilotförsök då lakvatten från L2A bassängen berikades påvisade både aerob och anaerob nitrifikation, då ammoniumrening skedde i både den syresatta och syrefria fasen. Tillsatsen av nutrient broth (näringsbuljong) kan påverka KBR-anläggningen, vilket kväver vidare studier. Resultatet från detta projekt tydligt påvisar att kvävereningen i KBR-anläggningen kan förbättras genom att berika den redan närvarande mikrobiella kulturen. / Landfilling has been one of the most popular methods of handling waste globally. Despite the efforts made to stop the disposal of household waste during the turn of the millennia, the landfills formed before these restrictions are still at risk for causing harm to the environment. In 2014, SÖRAB opened a continuous-flow biological treatment (KBR) facility in Löt to treat the leachate produced in one of their older landfills, once filled with household waste. Since then, SÖRAB has been working on improving the treatment facility. The aim of this the study is to find a suitable process to enhance the nitrogen removal at low temperature. Several laboratory scale experiments were performed, such as viability of microbial consortia in the leachate and growth at room temperature and at 4°C, testing bioaugmentation by enriching the microbial cell culture in the leachate and their efficiency in removing nitrogen, compared to the commercial cell culture ClearBlu Environmental and carbon source addition. The results displayed complete nitrification at both room temperature and 4°C in bioaugmented, enriched leachate originating from the L2A basin of the KBR facility, after five days. These trials also suggested the occurrence of aerated denitrification. Complete denitrification within five days was seen at room temperature in bioaugmented, enriched leachate from the L2B basin of the same facility. The ensuing pilot scale trials proved the possibility to revive the biological nitrogen removal by microbial cell culture enrichment. In one pilot in which leachate from the L2B basin was enriched, complete denitrification in the anaerobic phase consisting of 16 days occurred, along with some nitrification and aerated denitrification in the 17 day long aerated phase that followed. Another pilot scale trail in which leachate from the L2A basin was enriched, both aerobic and anaerobic nitrification occurred, as ammonium removal occurred in both the aerated and unaerated phases. The addition of nutrient broth might influence the KBR system which needs further study. The results from this project clearly demonstrate that nitrogen removal in the KBR facility could be enhanced using a culture naturally present in the facility.