Environmental life cycle assessment of septic tanks in urban wastewater system : a case study for Poland

• Autorzy: Burchart-Korol Dorota , Zawartka Paweł

Identyfikatory

DOI

10.24425/aep.2019.130243

Warianty tytułu

PL

Środowiskowa ocena cyklu życia zbiorników bezodpływowych w systemie gospodarki wodno-ściekowej : studium przypadku dla Polski

• Języki publikacji: EN

Abstrakty

EN

Results of life cycle inventory (LCI) and life cycle assessment (LCA) for septic tanks collecting domestic sewage were presented. The study included the whole life cycle: construction, use and end-of-life stages of septic tanks. The analyses were conducted basing on actual data concerning performance of 793 septic tanks in Żory. Environmental impact assessment of the life cycle of septic tanks was conducted with TRACi and ReCiPe methods. Greenhouse gas (GHG) emission, eutrophication, fossil fuel depletion and metal depletion indicators were calculated and determinants of LCA of septic tanks were analysed. The system boundary was from cradle to grave. It was concluded that at the construction stage, GHG emission and fossil fuel depletion indicators are determined by the amount of concrete, steel, polyester resin, polyethylene, cast iron and PCV. At the use stage, GHG emission is determined by the amount and type of electricity used to treat sewage in a wastewater treatment plant (WWTP). Untreated wastewater, introduced into the environment (leaking tanks and users discharging sewage), is a determinant of influence on eutrophication. Life cycle inventory and environmental assessment of septic tanks with life cycle perspective are presented in the literature for the first time. The results highlight the importance of including each stage in the environmental assessment of elements of the urban wastewater system.

PL

Przedstawiono wyniki inwentaryzacji cyklu życia oraz oceny cyklu życia zbiorników bezodpływowych służących gromadzeniu ścieków bytowych w warunkach krajowych. Analizy obejmowały cały cykl życia: etap budowy, eksploatacji oraz etap wycofania z eksploatacji zbiorników bezodpływowych. Analizy zostały wykonane w oparciu o rzeczywiste dane dotyczące funkcjonowania 793 zbiorników bezodpływowych w Żorach. Ocena oddziaływania na środowisko została przeprowadzona metodą ReCiPe, oraz TRACI. Analizy obejmowały ocenę emisji gazów cieplarnianych, wpływu na eutrofizację, wyczerpania paliw kopalnych oraz metali. Granica systemu obejmowała cały cykl życia zbiorników. Stwierdzono, że na etapie budowy zbiorników emisje gazów cieplarnianych, wyczerpanie paliw kopalnych determinowane są ilością zużytego betonu, stali, żywicy poliestrowej, polietylenu, żeliwa i PCV Emisja gazów cieplarnianych na etapie eksploatacji zbiorników determinowana jest ilością i rodzajem zużytej energii elektrycznej do oczyszczenia ścieków na zbiorczej oczyszczalni. Determinantem wpływu na eutrofizację są ścieki nieoczyszczone trafiające do środowiska, spowodowane nieszczelnością zbiorników oraz niekontrolowanymi zrzutami ścieków przez użytkowników. Inwentaryzacja cyklu życia zbiorników bezodpływowych oraz ich ocena środowiskowa zostały przedstawione w literaturze po raz pierwszy. Uzyskane wyniki podkreślają znaczenie włączenia każdego etapu do oceny środowiskowej elementów systemu oczyszczania ścieków komunalnych.

Słowa kluczowe

EN

life cycle assessment; septic tank; life cycle inventory; Polish conditions; urban wastewater system

PL

szacowanie cyklu życia; szambo; inwentaryzacja cyklu życia; warunki; system ścieków komunalnych; Polska

• Wydawca: Institute of Environmental Engineering, Polish Academy of Sciences
• Czasopismo: Archives of Environmental Protection
• Rocznik: 2019
• Tom: Vol. 45, no. 4
• Strony: 68--77
• Opis fizyczny: Bibliogr. 24 poz., rys., tab., wykr.

Twórcy

autor

Burchart-Korol Dorota

• Silesian University of Technology, Poland

autor

Zawartka Paweł

• Central Mining Institute, Poland

Bibliografia

• 1. Anastasopoulou, A., Kolios, A., Somorin, T., Sowale, A., Jiang, Y, Fidalgo, B., Parker, A., Williams, L., Collins, M., McAdam, E. & Tyrrel, S. (2018). Conceptual environmental impact assessment of a novel self-sustained sanitation system incorporating a quantitative microbial risk assessment approach, Science ofthe Total Environment, 639, pp. 657-672, DOI: 10.1016/j.scitotenv.2018.05.062.
• 2. Burchart-Korol, D. & Zawartka, P. (2019). Determinants of environmental assessment of Polish individual wastewater treatment plants in a life cycle perspective, Archives of Environmental Protection, 45, 3, pp. 44-54, DOI: 10.24425/aep.2019.128640.
• 3. Burchart-Korol, D., Zawartka, P. & Bondaruk, J. (2017a). Environmental assessment of wastewater treatment plant under Polish condition. Part 2, Life cycle assessment of wastewater treatment plant, Przemysł Chemiczny, 96, pp. 2247-2252, DOI: 10.15199/62.2017.11.6. (in Polish)
• 4. Burchart-Korol, D., Zawartka, P., Kruczek, M. & Głodniok, M. (2017b). Natural resources management by the example of comparative analysis of metal and plastic septic tanks, in: METAL 2017, 26th International Conference on Metallurgy and Materials, TANGER Ltd., Ostrava, ISBN 978-80-87294-79-6, 2010-2016.
• 5. Dubber, D. & Gill, L.W. (2017). Suitability of fluorescent whitening compounds (FWCs) as indicators of human faecal contamination from septic tanks in rural catchments, Water Research, 15, 127, pp. 104-117, DOI: 10.1016/j.watres.2017.10.005.
• 6. EPA (2013). Environmental Protection Agency U.S., TRACI method, (www.epa.gov (15.04.2019)).
• 7. Goedkoop, M., Heijungs, R., Huijbregts, M., De Schryver, A., Struijs, J. & Van Zelm, R. (2013). ReCiPe 2008A life cycle impact assessment method with comprises harmonised category indicators at the midpoint and the endpoint level, Ruimte en Milieu, Ministerie van Volkshuisvesting, Ruimtelijke Ordening en Milieubeheer.
• 8. Keegan, M., Kilroy, K., Nolan, D., Dubber, D., Johnston, PM., Misstear, B.D.R., O’Flaherty, V., Barrett, M. & Gill, L.W. (2014). Assessment of the impact of traditional septic tank soakaway systems on water quality in Ireland, Water Science and Technology, 70, 4, pp. 634-641, DOI: 10.2166/wst.2014.227.
• 9. Leverenz, H.L., Tchobanoglous, G. & Darby, J.L. (2010). Report evaluation of greenhouses gas emission from septic system, Water Environment Research Foundation, University of California, Davis 2010, ISBN: 978-1-84339-616-1/1-84339-616-5.
• 10. Meile, C., Porubsky, W.P, Walker, R.L. & Payne, K. (2010). Natural attenuation of nitrogen loading from septic effluents: Spatial and environmental controls, Water Research, 44, 5, pp. 1399-1408, DOI: 10.1016/j.watres.2009.11.019.
• 11. Ockenden, M.C., Quinton, J.N., Favaretto, N., Deasy, C. & Surridge, B. (2014). Reduced nutrient pollution in a rural stream following septic tank upgrade and installation of runoff retention measures, Environmental Science: Processes & Impacts, 16, 7, pp. 1637-1645, DOI: 10.1039/c3em00681f
• 12. PWiK Żory (2015). Own materials of the Water Supply and Sewage System Company in Żory. (in Polish)
• 13. Richards, S., Paterson, E., Withers, P.J.A. & Stutter, M. (2016). Septic tanks discharges as multi-pollutant hotspot in catchments, Science of the Total Environment, 542, pp. 854-863, DOI: 10.1016/j.scitotenv.2015.10.160.
• 14. Schaider, L.A., Ackerman, J.M. & Rudel, R.A. (2016). Septic systems as sources of organic wastewater compounds in domestic drinking water wells in a shallow sand and gravel aquifer, Science of the Total Environment, 547, pp. 470-481, DOI: 10.1016/j.scitotenv.2015.12.081.
• 15. Somlai, C., Knappe, J. & Gill, L. (2019). Spatial and temporal variation of CO2 and CH4 emissions from a septic tank soakaway, Science of the Total Environment, 679, pp. 185-195, DOI: 10.1016/j.scitotenv.2019.04.449.
• 16. Stadnik, A. (2015). SBHR - an innovative solution in individual wastewater treatment systems, Forum Eksploatatora, 2, 77, pp. 48-52. (in Polish)
• 17. Swartz, C.H., Reddy, S. & Benotti, M.J. (2006). Steroid estrogens, nonylphenol ethoxylate metabolites, and other wastewater contaminants in ground water affected by a residential septic system on Cape Cod, MA, Environmental Science & Technology, 40, 16, pp. 4894-4902, DOI: 10.1021/es052595+.
• 18. UM Żory (2016). Żory City Hall data. (in Polish)
• 19. Wang, H., Wang, T., Zhang, B., Li, F., Toure, B., Omosa, I., Chiramba, T., Abdel-Monem, M. & Pradhan, M. (2014). Water and wastewater treatment in Africa - current practices and challenges, Clean: Soil, Air, Water, 42, pp. 1029-1035, DOI: 10.1002/clen.201300208.
• 20. Wilcox, J.D., Bahr, J.M. & Hedman, C.J. (2009). Removal of organic wastewater contaminants in septic tanks system using advanced treatment technologies, Journal of Environmental Quality, 38, 1, pp. 149-156, DOI: 10.2134/jeq2007.0365.
• 21. Wilcox, J.D., Gotkowitz, M.B. & Bradbury, K.R. (2010). Using groundwater model to evaluate strategies for drinking-water protection in rural subdivisions, Journal of the American Planning Association, 76, pp. 295-304, DOI: 10.1080/01944361003742403.
• 22. Withers, P. J.A., May, L., Jarvie, H.P., Jordan, P., Doody, D., Foy, R.H., Bechmann, M., Cooksley, S., Dils, R. & Deal, N. (2012). Nutrient emissions to water from septic tanks systems in rural catchments: Uncertainties and implications for policy, Environmental Science and Policy, 24, pp. 71-82, DOI: 10.1016/j.envsci.2012.07.023.
• 23. Zawartka, P. (2017). Determinants of the environmental life cycle assessment for the system of collection, transport and wastewater treatment, PhD Thesis, Central Mining Institute. (in Polish)
• 24. Zdebik, D. & Zawartka, P. (2015) Impact of sludge delivered on the wastewater treatment plant, in: Water and sewage companies - yesterday, today and tomorrow, Conference materials, Więzik, B. (Ed). AQUA, Bielsko-Biała, pp. 307-320. (in Polish)