Characterization and Environmental Risk Assessment of a Wastewater Treatment Lagoon Located at the Canadian Armed Forces 17 Wing Detachment Dundurn

Abstract

Stabilization of wastewater by wastewater treatment lagoon systems is popular across the world for use by small communities, including in Canada. According to Statistics Canada and Infrastructure Canada (2016), 49.7% (1244 facilities) of all publicly owned wastewater treatment facilities in Canada are lagoon systems. These types of systems are also used at several military bases within the Canadian Armed Forces (CAF). Lagoon systems do not require complex infrastructure and chemical additives needed in conventional treatment facilities and if operated effectively, result in low-maintenance and low energy requirements, whilst meeting current effluent discharge regulations. Despite their mechanical simplicity, there are complex chemical, biological, and physical processes which occur within lagoon systems that can be negatively influenced by site-specific factors including climatic elements, hydrogeological parameters, and inflow content & volume. The research presented herein consists of an investigation of the CAF 17 Wing Detachment Dundurn’s wastewater treatment lagoon system. This system was constructed in 1988 with selected components dating back to the original 1941 sewage treatment system and is approaching the end of its service life. The aim of the research was to characterize the facility and conduct an environmental risk assessment associated with its continued operation. The lagoon is situated on silty sand and the groundwater is under the direct influence of surface water at a depth of 6.5 m to 9.5 m below grade. The lagoon is only approximately 900 m from the existing source water wells. The methodology employed includes a holistic source water to effluent approach to examine the lagoon system with the intent of increasing the effectiveness of the effluent’s treatment whilst also reducing the possibility of contaminants influencing the source water as well as migrating off-site. In this regard, numerical modelling of groundwater flow and effluent transport, a field study, and stakeholder consultations have been conducted. An assessment of possible environmental concerns associated with contaminating neighbours’ nearby wellheads, a reassessment of current sampling requirements, an examination of the lagoon’s self-containment, and an analysis of the overall effectiveness of the system were also undertaken. The proposed solutions outlined in this document aims to improve and/or optimize the lagoon’s wastewater treatment performance and its reliability in producing an economical effluent of acceptable quality that meets or surpasses the regulatory environmental framework.

La stabilisation des eaux usées par lagune est une méthode populaire pour les petites communautés à travers le monde, incluant au Canada. Selon Statistique Canada et Infrastructure Canada (2016), 49.7% (1244 installations) de toutes les installations de traitement des eaux usées publiques au Canada emploient des lagunes. Ces types de systèmes sont également utilisés dans diverses installations des Forces armées canadiennes (FAC). Le traitement des eaux usées par lagune ne requiert aucune infrastructure complexe ni des additifs chimiques typiquement nécessaires pour les usines d’assainissement conventionnelles. Si elles sont exploitées adéquatement, les lagunes nécessitent peu d’entretien et ont un besoin énergétique minime, tout en restant conforme aux exigences réglementaires actuelles. Malgré leur simplicité mécanique, plusieurs procédés chimiques, biologiques et physiques ont lieu dans les systèmes à lagune. Ces procédés complexes peuvent être négativement influencés par des facteurs propres au site tels que des facteurs climatiques, paramètres hydrologiques ainsi que la qualité et volume de l‘eau brute. La recherche présentée dans ce document porte sur une investigation du système de lagunes de traitement des eaux usées du détachement Dundurn de la 17e Escadre des FAC. Ce système construit en 1988, avec certaines composantes datant du système d’assainissement original construit en 1941, approche la fin de sa durée de vie utile. L’objectif de cette recherche est de présenter les caractéristiques de l’installation et effectuer une évaluation du risque environnemental associé avec son exploitation continue. La lagune est située sur du sable silteux et la nappe phréatique a une profondeur de 6.5 m à 9.5 m. Cette nappe phréatique est directement influencée par les eaux de surfaces. De plus, une distance de seulement 900 m sépare la lagune des puits d’eau potable. La méthodologie employée inclue une approche de source à effluent pour l’étude du system avec l’intention d’évaluer l’efficacité du traitement ainsi que le risque d’infiltration de contaminant dans l’eau de source et leur mobilisation hors site. À cet effet, de la modélisation numérique, une étude sur le terrain et des consultations avec les parties intéressées ont été réalisées. De plus, une étude environnementale du risque de contamination des puits avoisinants, une réévaluation des besoins d’échantillonnages, un examen de la capacité de la lagune à contenir l’eau usée et une étude de l’efficacité globale de l’installation a également été réalisée. Les propositions présentées dans ce document visent a amélioré la performance et la fiabilité de la lagune ainsi que produire un effluent économique surpassant les exigences réglementaires.