No description available.

No description available.

The waste management and recycling company, Söderhalls Renhållningsverk (SÖRAB) have constructed a surface flow wetland in order to treat surface runoff from the waste management site, Löt. The contaminated water passes several treatment steps until it reaches the wetland and a subsequent soil infiltration step. It is suspected that the flow path of the water through the wetland is short-circuited which may result in a reduced treatment efficiency. The current discharge concentrations of the chemical compounds tested for do not exceed the allowed discharge limits. However, it is of interest to keep the discharge concentrations as low as possible to protect sensitive areas and water bodies downstream. The aim of the thesis was therefore to investigate the flow pattern of the wetland and suggest measures which potentially could improve the treatment efficiency. The flow pattern was modelled numerically in a Physio-Mathematical model developed by Wörman and Kjellin (2020). The current flow pattern was modelled, followed by several simulation runs where the controlling factors of the flow were changed one by one. The validity of the modelling result is uncertain and should therefore be confirmed or rejected by conducting a tracer test prior to implementing any changes in the wetland design. The modelling results indicate the presence of a main flow path passing through the narrower section of the permeable embankment (intersecting the northern and southern part of the wetland, see Fig. 3). The results further indicate that the permeable embankment, the bottom topography and the vegetation distribution were the three major factors controlling the flow pattern within the wetland. Recommended improvements would therefore be to first conduct a tracer test to make sure that any changes implemented are based on the true current flow pattern. The embankment and the vegetation distribution seem to be the main causes of non-idealities in the flow but at the same time probably also have positive effects on the treatment efficiency (since they provide filtration and surface areas where microorganisms can attach to perform their treatment). One solution to reduce the non- idealities in the flow could therefore be to adjust the embankment to be equally wide and deep across the wetland. Furthermore, the bottom topography around the embankment could be adjusted so that the shift in bottom elevation is equal around it. This would probably aid in hindering the development of preferential flow paths through the embankment. Finally, the vegetation distribution could be made uniform. (It should also be noted that a uniform vegetation distribution would require adjustment of the water depth to be below 1,5 m to allow an equal establishment of vegetation). / Avfallshanterings- och återvinningsföretaget Söderhalls Renhållningsverk AB (SÖRAB) har anlagt en våtmark vid Löts avfallsanläggning, ca 35 km norr om Stockholm. Våtmarken utgör det näst sista reningssteget i reningsprocessen av lak- och processvatten från avfallsanläggningen. Riktvärdena för utsläppshalterna överskrids inte men det är önskvärt för SÖRAB att åstadkomma så låga utsläppsvärden som möjligt för att minimera påverkan på känsliga områden och vattendrag nedströms. SÖRAB misstänker dock att preferentiella flödesvägar kan förekomma där vattnet passerar alltför fort genom våtmarken. Detta resulterar ofta i en lägre reningseffektivitet då föroreningarna som är lösta i vattnet får en kortare kontakttid med de naturliga reningsmekanismerna som förekommer i våtmarken. Syftet med det här arbetet var därför att undersöka strömningen i våtmarken och identifiera vattnets flödesvägar med hjälp av en numerisk modell utvecklad av Wörman och Kjellin (2020). Strömningen i våtmarker styrs av en energigradient där flödet går från en punkt i ett vattendrag med högt energiinnehåll till en punkt med lågt energiinnehåll. Enligt principen om energins bevarande omvandlas energin mellan kinetisk, potentiell, tryckenergi och värmeenergi. Ändringen i energiinnehåll beror i sin tur på verkan av externa krafter (gravitationskraften, hydrostatiska tryckkrafter, friktionskrafter, kontraktions- och expansionskrafter och skjuvkrafter från vind. Dessa krafter verkar vid förändringar i bottentopografin, vattendjupet, ytmotståndet (vid våtmarkens botten och väggar), våtmarkens geometri samt där vattenytan är exponerad för vind. Dessa faktorer orsakar utvecklandet av skjuvkrafter i flödet som i sin tur orsakar utvecklandet av hastighetsprofiler och omblandning. Bildandet av hastighetsprofiler och omblandning av vattnet gör att olika vätskeelement eller föroreningar stannar i våtmarken olika lång tid då de rör sig olika fort. För att åstadkomma en så hög reningsgrad som möjligt är det därför önskvärt att hela våtmarkens volym nyttjas till samma grad och att samtliga vätskeelement rör sig med samma hastighet genom våtmarken vilket även kallas för en ideal flödesregim (där ingen omblandning i flödesriktningen förekommer). Då utvecklandet av skjuvkrafter i flödet utgör den grundläggande orsaken till avvikelser från en ideal flödesregim är det önskvärt att minimera dessa. De styrande faktorerna som orsakade utvecklandet av skjuvkrafter i flödet var som nämndes ovan: variationer i våtmarkens bottentopografi och vattendjup, våtmarkens geometri (som kan orsaka isolerade vattenvolymer), ytmotståndet (som bl.a. beror på distributionen av vegetation), vind, samt in- och utflödeshastigeter. Våtmarken undersöktes genom inmätning och lodning som sedan låg till grund för en konceptuell modell av systemet. Den konceptuella modellen utgjorde sedan en grund för att modellera våtmarken numeriskt. I den konceptuella modellen ingick identifiering och definition av systemgränser samt randvillkor, att definiera bottentopografin samt att dela in våtmarken i delområden med homogent flödesmotstånd. Systemgränser och randvillkor identifierades baserat på en vattenbalans. Med hjälp av vattenbalansen kunde relevanta komponenter att inkludera som randvillkor identifieras. Randvillkorens värden bestämdes genom mätningar av den hydrauliska potentialen med hjälp av en GNSS-mottagare (där GNSS står för Global Navigation Satellite System och mottagaren nyttjar satelliter för att bestämma höjd och position i en geografisk punkt) samt från erhållna mätvärden från SÖRAB av in- och utflöden som pumpas in och ut ur våtmarken. Då bottentopografin var okänd bestämdes den genom att vattendjupet mättes, interpolerades och subtraherades från en referensnivå. Vattendjupet mättes genom lodning och mätpunkterna interpolerades sedan i det geografiska informationsverktyget ArcMap för att erhålla ett heltäckande lager av mätvärden över vattendjupet. Därefter kunde vattendjupet subtraheras från vattenytans medelhöjd över havet vilket var 38,1 m och ett heltäckande lager över bottentopografin kunde erhållas. Flödesmotståndet beräknades enligt ekvation 16 (se avsnitt 2.1.) och våtmarken delades in i homogena delområden baserat på förekomsten av vegetation och om strömningen skedde genom ett poröst medium eller öppet vatten. Den numeriska modelleringen genomfördes genom att först modellera den nuvarande strömningen med och utan ett rör som går genom den genomsläppliga vallen. Därefter ändrades de styrande faktorerna för flödet en i taget för att kunna utvärdera vilken effekt varje faktor hade på strömningen i våtmarken för att åstadkomma en ideal flödesregim. Följande simuleringar genomfördes: (1) Bottentopografin gjordes jämn med ett vattendjup på 0,5 respektive 1,0 m, (2) inloppszonen gjordes längre för att undvika skapandet av isolerade vattenvolymer längs ytterkanterna, (3) vegetationens distribution gjordes homogen, (4) den genomsläppliga vallen justerades. Pålitligheten i resultatet från den numeriska modelleringen är osäker. Därför skulle ett spårämnesförsök behöva genomföras för att undersöka huruvida resultatet från modelleringen är tillförlitligt eller inte. Enligt modelleringsresultatet förekom en tydlig flödesväg som passerade genom den smalare delen av vallen. Modelleringen indikerade vidare att de kontrollerande faktorerna som styrde flödet i våtmarken framförallt utgjordes av distributionen av vegetation samt den genomsläppliga vallen tillsammans med omgivande bottentopografi. Det rekommenderas därför att modelleringsresultatets validitet först undersöks med ett spårämnesförsök innan några åtgärder vidtas. Möjliga förbättringsåtgärder som skulle kunna införas därefter för att sträva mot ett idealt flöde skulle kunna vara att justera den genomsläppliga vallen till att ha en lika stor tjocklek och ett lika stort djup överallt samt att justera bottentopografin runt vallen så att den förändras lika mycket runt vallen. Detta för att skapa förutsättningar för att undvika preferentiella flödesvägar genom den. En jämn fördelning av vegetation (och justering av vattendjupet till att understiga 1,5 m som tillåter kolonisering av växter) att störningar i flödet minimeras.

Centralized wastewater treatment systems need substantial funds besides high-cost operation and maintenance programs, which could be considered unsuitable for low-income developing countries. As a solution, it becomes the trend towards on-site wastewater treatment systems (OWTs) due to its cost-effectiveness and flexibility of implementation and management. However, the keenness to implement these systems appropriately and monitor them continually is crucial to ensure that they do not impact the surrounding environment and human health. Constructed wetland is one of the on-site wastewater treatment systems. These systems are comparatively affordable alternative technology, and adequate systems for small communities, rural, and hilly areas. In the present study, two constructed wetlands as on-site wastewater treatment systems in Sakib - Jerash Governorate, Jordan, were investigated regarding systems performance, social acceptance, and cost-benefit analysis. The first system is a vertical flow constructed wetland (VCW) that has been operating since January 2020. The second system is a recirculation vertical flow constructed wetland (RVCW) that has been in operation since July 2015. The checking of the theoretical design parameter and the actual loading conditions of the septic tanks and wetlands in both systems showed that both implemented septic tanks and the wetlands are adequate and appropriate for the design goals. The wetlands’ treatment performance showed sufficient capability in organic matter removal efficiencies: Biochemical Oxygen Demand (BOD) and Chemical Oxygen Demand (COD), and Total Suspended Solids (TSS) removal efficiency. For pathogens: Total Coliform (TC) and Escherichia coli (E.coli), even though the removal efficiency was high, the effluents' values exceeded the local directive. Concerning nutrients removal, both systems showed low nitrogen and phosphorus removal efficiencies. Some suggestions and recommendations were proposed for improving nutrients removal and pathogen removal efficiencies. These recommendations were in desludging the septic tanks, replacing the filtering media, introduce plantation or add other carbon sources to the system, and using an additional aerobic filtration unit in the wetlands’ outlets. The study showed that the Jordanian society's nonacceptance of the on-site wastewater treatment systems could be handled through full transparency, educational workshops, and public participation. The latter contributed an increased sense of ownership robustly and increased concern of responsibilities on the operational and maintenance matters. Regarding the cost-benefit analysis, the study results demonstrated that the implementation of a constructed wetland as an on-site wastewater treatment system could be a beneficial and valuable alternative for clusters in rural areas and even in newly urbanized plans. The promising method for the treated wastewater's disinfection using clay minerals needs further investigation to determine the optimum clay mineral concentration on treatment and the needed time for exposure. / För att täcka centraliserade avloppsreningssystems drift och underhåll är det kapitalinsättningen av stor betydelse, förutom högkostnadsprogram, något som anses vara olämpligt för låginkomstländer. In-situ avloppsreningssystem verkar vara en lovande lösning till detta. För att dock säkerställa att dessa ej belastar den omgivande miljö och fungerar som det skall i förbehåll att dessa ständigt övervakas. Konstruerade våtmarker är en typ av in-situ vattenreningsteknik. Dessa system är lämpliga för småstäder, bergiga och tätortsområden. Dessa system är kostnadseffektiva och flexibla vad dess implementering och hantering anbelangar. Två dylika system är i fokus av denna studie, nämligen två konstruerade våtmarker i Sakib - Jerash i Jordanien och i synnerhet utforskas dess prestanda, social acceptans i och dessutom utfördes en nyttokostnadsanalys. Båda våtmarkerna i denna rapport har konstruerats med ett vertikalt markflöde och är i drift sedan januari 2020 och juli 2015 respektive. Dessa två system ger goda reduktioner med avseende på biokemiskt syrebehov och kemiskt syrebehov (BOD, COD), totalt suspenderat material (TSS), och effektivitet rörande patogen borttagning (TC och E. coli). Även om patogen borttagningseffektivitet i sig var hög förblev patogenhalt hög i det lokala direktivs avseende; de lokala förutsättningarna, nämligen designparameter och belastningsförhållanden, tillåter dock uppbyggande och drift av dessa två systemen som i fokus i detta studium. Beträffande borttagning av näringsämnen visade det sig att båda systemen har låg kväve- och fosforborttagningseffektivitet. Vissa förslag och rekommendationer föreslogs för att förbättra näringsämnen samt systemens effektivitet vad gäller patogenborttagning; i synnerhet dessa förslag beträffar pumpa ut slammet ur septiktanken, utbyte och backspolning av vattenfiltermedia, vattenväxterinförande eller tillägg av en extern kolkälla samt användning av en ytterligare aerobfiltreringsenhet vid utlopp. Det visade sig att det jordanska samhälle sätter käppar i hjulet vad gäller implementering av dessa våtmarker emedan dess förfarande är oacceptabelt. Dylika problem kan överbryggas genom full insyn, föredrag och workshops samt allmänhetens deltagande. Det sistnämnda gav upphov till en ökad känsla av äganderätt robust, något som ledde till ökat intresse för ansvar i drifts- och underhållsfrågor. Vad nyttokostnadsanalysen anbelangar visade det sig att implementering av ett dylikt system skulle vara fördelaktigt och värdefullt som alternativ för kluster på tätorts- och landsbygdsområden. Avloppsvattenbehandlingen med lermineraler verkar hittills vara en lovande metod vid betraktande av tidigare studier. Det behöver dock göras ytterligare undersökningar för avloppsvattenbehandlingen med lermineraler vid bestämmande av den optimala lermineral koncentration och dess exponeringstid.

M. Tech. (Chemical Engineering, Faculty of Engineering and Technology), Vaal University of Technology / Acid mine drainage (AMD) is a serious problem associated with mining activities, and it has the potential to contaminate surface and ground water. The aim of this study was to evaluate the performance of constructed wetland and photocatalysis in treating AMD. Three identical unvegetated upflow constructed wetlands packed with natural zeolite (clinoptilolite) and coarse silica sand were made of a cylindrical plastic pipe, and the slurry photocatalyst was prepared using quartz material. A hydro-alcohol thermal method was used to prepare an anatase core-void-shell TiO2 photocatalyst. The results showed that the three unvegetated upflow constructed wetlands (CW) had relatively similar percentage removal of heavy metals despite their varying concentrations within the AMD. The removals were: Fe (86.54 - 90.4%); Cr (56.2 - 64.5%); Mg (56.2 - 67.88%); Ca (77.1 - 100%); and 100% removal was achieved for Be, Zn, Co, Ni, and Mn. The removal of sulphate was also 30%. Heavy metals concentration in CW packing material was significantly higher in the outlet of the constructed wetlands than in the inlet. The adsorption isotherms revealed that the experimental data fitted the Langmuir Isotherms better, which suggested a monolayer coverage of heavy metals on the surface of the adsorbents; thermodynamic studies showed that the nature of adsorption taking place was physical; the kinetics models showed that the adsorption was first order reaction. A higher photocatalytic reduction (62%) of Cr(VI) was obtained at pH 2, 30 mg/l Cr(VI) initial concentration, and three hours of irradiation time. It was also found that the presence of Fe(III) enhanced the reduction of Cr(VI). The core-void-shell TiO2 photocatalyst showed a better activity than the commercial P25 Degussa for the reduction of Cr(VI) to Cr(III). The kinetic studies showed that the reduction of Cr(VI) was first order reaction. Photocatalytic reduction of Cr(VI) in real AMD sample was achieved only for the Douglas North Discharge (DND) sample (68%), and the Fe(III) reduction was found to be 83%. Therefore it was concluded that the combination of constructed wetland and UV/ TiO2 photocatalysis employing anatase core-void-shell TiO2 as a photocatalyst has a potential to reduce the toxicity of Cr(VI)-laden acid mine drainage.

Les zones humides naturelles méditerranéennes sont des écosystèmes rares et vulnérables souvent altérés par les pollutions des milieux adjacents. Le développement de zones humides artificielles (ZHA) servant au traitement secondaire des pollutions permettrait de limiter l’impact des activités industrielles sur les milieux naturels. Pour végétaliser ces ZHA et tolérer les contraintes du climat méditerranéen, l’utilisation d’espèces végétales locales éco-adaptées est recommandée. Toutefois ce type de ZHA, utilisant des plantes locales méditerranéennes, a fait l’objet d’un nombre restreint de travaux. Les objectifs de cette thèse sont donc : - de suivre la biocénose implantée et spontanée d’une ZHA pour évaluer la mise en place de ce nouvel écosystème (suivis floristique, faunistique et phytoplanctonique),- d’évaluer ses fonctionnalités et son efficacité épuratoire (suivis physico-chimique et biologique),- de questionner la pérennité de tels systèmes dans une contexte de changements globaux, notamment climatique. Les résultats montrent qu’un nombre restreint d’espèces végétales locales sélectionnées peut permettre la création d’un nouvel écosystème fonctionnel et durable qui soutient l’enjeu de biodiversité, tout en améliorant le traitement des effluents rejetés par le bassin industrialisé. Ces travaux valident l’intérêt des ZHA à hélophytes locales en méditerranée pour traiter les pollutions de bassins versants industrialisés mais un effort de recherche reste à faire pour adapter la conception aux spécificités des sites dans une véritable démarche d’ingénierie écologique. / Natural wetlands in Mediterranean areas are rare and vulnerable ecosystems, frequently impacted by various pollutants from nearby environments. In order to decrease industrial activities lethal effects on natural areas, constructed wetlands (CWs) are an interesting opportunity to remediate their pre-treated wastewaters. Such CWs would take advantage with using local plant species, well adapted to Mediterranean climate’s rigors. Nevertheless, CWs planted with Mediterranean plant species are still scarce and poorly studied. Aims of this thesis are thus:• to follow up on planted and adventive biocœnosis of a CW (flora, fauna and phytoplankton), in order to assess a novel ecosystem settlement,• to get better knowledge on its functions and remediation efficiency (physico-chemical and biological parameters),• to question durability of such techno-ecosystems in a context of global changes (with focus on climate).Main result let us know that it only takes a few local plant species, wisely chosen, to allow the settlement of a sustainable and fully functional ecosystem, supporting biodiversity stakes while increasing the remediation of pre-treated wastewaters collected from industrialized catchment. This work assess CWs planted with local helophytes as a powerful tool to treat industrialized catchment wastewaters in Mediterranean area, but researches are still needed to fit each design with each site characteristics, following a sustainable ecological engineering approach.

This thesis aims to propose a design of a vertical flow constructed wetland for a village up to 500 PE. The project is conducted for the town of Vlachova Lhota (Zlín district), and two alternatives are presented here. The first is based on mechanical pre-treatment and an intermittently loaded vertical flow constructed wetland. This alternative meets the state limits of wastewater discharge, which was demonstrated by a calibrated model of the effectiveness of an intermittently loaded vertical flow constructed wetland. This model was designed by Ing. Mirka Němcová using Hydrus software. The second alternative includes, in addition to the first design, tertiary sewage treatment. Tertiary treatment was proposed as an effective solution to removing all monitored pollutants in wastewater discharge. A combination of technologies of tertiary sewage treatment has not been put into practice, therefore the outcome and the effectiveness of the process can only be estimated. Tertiary sewage treatment would function as the first operational research unit, which could produce further findings in the field of sewage treatment using nature-based methods.

No description available.

Plants in constructed wetlands serve as carriers for attached microbial growth. They mainly transfer oxygen and release exudates into the root zone. As a result, an area exists around the roots (rhizosphere) in which bacteria are stimulated by root growth. Our goals were to ascertain whether stimulating the microbial community only has a local effect on the rhizoplane, and to establish the importance of this stimulation for wastewater purification in the root zone. Observations were carried out in a planted and an unplanted laboratory batch reactor incubated with an artificial wastewater with a high concentration of ammonia. Samples were taken at intervals of 10 mm away from the roots. The chemical and physical conditions and enzyme activities in soil sections at various distances from the roots affecting the efficiency of microbial nitrogen removal were characterized. An influence on the nitrification and denitrification process was detected via several parameters up to a range of different root distances: microbial parameters such as the total bacterial number, respiratory activity, protein and DNA amount seem to be affected by roots up to a distance of 50 mm from the roots, whereas the oxygen concentration, DOC and redox potential are unaffected at a distance exceeding 20-30 mm. This indicates that improved nitrogen removal is also possible in the wider root surroundings. Given the average root-to-root distance of 35 mm, the root-influenced area could therefore be expanded to the whole rooted zone in a constructed wetland.

No description available.