No description available.

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.

Increasing population, diminishing supplies and variable climatic conditions can cause difficulties in meeting water demands. When this long range water supply plan is developed to cope with future water demand changes, accuracy and reliability are the two most important factors. To develop an accurate model, the water supply system has become more complicated and comprehensive structures. Future uncertainty also has been considered to improve system reliability as well as economic feasibility.In this study, a general large-scale water supply system that is comprised of modular components was developed in a dynamic simulation environment. Several possible scenarios were simulated in a realistic hypothetical system. In addition to water balances and quality analyses, construction and operation of system components costs were estimated for each scenario. One set of results demonstrates that construction of small-cluster decentralized wastewater treatment systems could be more economical than a centralized plant when communities are spatially scattered or located in steep areas.The Shuffled Frog Leaping Algorithm (SFLA), then, is used to minimize the total system cost of the general water supply system. Decisions are comprised of sizing decisions - pipe diameter, pump design capacity and head, canal capacity, and water/wastewater treatment capabilities - and flow allocations over the water supply network. An explicit representation of energy consumption cost for the operation is incorporated into the system in the optimization process of overall system cost. Although the study water supply systems included highly nonlinear terms in the objective function and constraints, a stochastic search algorithm was applied successfully to find optimal solutions that satisfied all the constraints for the study networks.Finally, a robust optimization approach was introduced into the design process of a water supply system as a framework to consider uncertainties of the correlated future data. The approach allows for the control of the degree of conservatism which is a crucial factor for the system reliabilities and economical feasibilities. The system stability is guaranteed under the most uncertain condition and it was found that the water supply system with uncertainty can be a useful tool to assist decision makers to develop future water supply schemes.

L'objectif principal de ce travail de thèse concerne l'étude de l' élimination de la DCO et de la nitrification dans une nouveau lit bactérien Multi-Section ( MSB ) . Après une caractérisation de l’hydrodynamique et du transfert d’oxygène de ce lit bactérien, les expériences biologiques menées sous des conditions opératoires contrastées (fortes et faibles charges organiques eteaux usées contenant ou pas des matières particulairs) ont été menées. En parallèle, des simulations avec le logiciel Biowin® ont été réalisées. Les principaux résultats sont résumés en suivant :- La rétention de liquide statique est majoritaire par rapport à la rétention dynamique que ce soit en présence ou en absence de biofilm. Le biofilm joue le rôle d’une "éponge" permettant un maintien de l’humidité du lit même à faible débit. Les expériences de DTS ont montré que le biofilm accroit le temps de séjour du liquide et conduit à une diminution de l’épaisseur du film liquide permettant ainsi de promouvoir le transfert de l'oxygène.- Le réacteur MSB montre une élimination efficace de la DCO (> 95 % ) et de la nitrification ( > 60 % de l’azote entrant), mais une accumulation de DCO particulaire a lieu dans le filtre ce qui conduira à un colmatage à terme. La nitrification cohabite avecl’élimination de la DCO même dans la première section et pour une charge organique élevée ce qui implique une bonne capacité d’oxygénation du MSB par l’aération naturelle.- Un modèle dynamique de MSB a été utilisé implémenté sur le simulateur - BioWin , afin d'obtenir la répartition des biomasses au sein du réacteur et d'évaluer le processus limitant dans chaque section. Le modèle partiellement calibré peut aider à estimer les besoins minimum d'oxygène pour la nitrification et peut rendre compte de la compétition entre la croissance hétérotrophe et la nitrification. / The main objective of this PhD work focused on the study of the COD removal and nitrification in a new designed Multi-Section Bioreactor (MSB). Hydrodynamic characterization of the reactor, biological experiments under contrasted conditions and simulations by Biowin® software were carried out:- Firstly, it was found that static liquid retention is the predominant part both without and with the presence of biofilm. Biofilm acts like a "sponge". RTD experiments showed that biofilm can promote liquid residence time, decrease the liquid film andpromote the oxygen transfer consequently.- Secondly, the MSB operated at contrasted organic loading rate (OLRs) and nitrogen loading rate (NLRs) showed that COD can be effectively removed (removal efficiency > 95%) and nitrification (> 60% of the N removal) occurred in this biofilter.Nitrification is efficient even in the first section implying no drastic oxygen limitation though only natural aeration is occurring.- Thirdly, a TF dynamic model has been used from a simulator - BioWin, in order to get more insights on the biomass distribution in the pilot and to assess the limiting process in each section of the bioreactor. Calibration of the model can help us to estimate theminimum oxygen requirement for nitrification for each zone inside the pilot and it can well represent the competition between heterotrophic growth and nitrification.

Sustainable sanitation and wastewater management are of increasing importance around the world while certain resources are becoming scarcer and therefore more valuable. The lack of proper wastewater management causes problems and the degradation of some resources. Increasing urbanization in peri-urban areas puts extra stress on the need for finding and implementing sustainable solutions to prevent ground- and surface water contamination. The study aimed to design a more sustainable wastewater management at the farm Ceasip located in the peri-urban area of Santa Cruz de la Sierra, Bolivia. Due to the lack of proper wastewater management on the farm, Ceasip was a likely contributor to the contamination of the groundwater. Of the farm’s different wastewater sources, this study focused on the domestic wastewater and its possible reuse in agriculture. The prioritized sustainability criteria were to prevent groundwater contamination, reduce water usage and recycle nutrients. First various wastewater management options were identified. Next these were evaluated according to the different sustainability criteria previously mentioned. In order to determine a management option, data and information were collected and processed regarding water flows, water quality, physical conditions as well as sustainability criteria within environment, technology, socio-culture, health and economy. Results of the present conditions for Ceasip showed various characteristics, like small water flows, high nitrogen and fecal coliform concentration and clayey soils, from which suitability of different treatments was determined. Urine separation was deemed appropriate for Ceasip to increase the recycling of nutrients as well as reduce the nitrogen levels in wastewater. Treatment ponds and leach fields were designed as two wastewater treatment alternatives. For Ceasip to implement and manage water and wastewater sustainably through one of the mentioned alternatives could have a positive impact for the farm and environment, as well as serve as an example to employees, visitors and other establishments. / El saneamiento y gestión sostenible de las aguas residuales es de creciente importancia en los tiempos modernos. Los recursos naturales son cada vez más escasos y valiosos. Mas aún, la falta del manejo adecuado de aguas residuales es causa importante de la degradación de los recursos restantes. La creciente urbanización en las zonas periurbanas acentúa la necesidad de encontrar e implementar soluciones sostenibles en el manejo de aguas residuales. En estas zonas dicho manejo (colección y tratamiento de aguas residuales) es deficiente. Como consecuencia se percibe una contaminación continua de las aguas subterráneas en estas condiciones. El objetivo del estudio realizado fue diseñar un sistema de gestión de aguas residuales más sostenible para la granja Ceasip ubicada en la zona periurbana de Santa Cruz de la Sierra, Bolivia. El estudio se enfoca principalmente en el manejo de las aguas residuales domésticas y su posible reutilización en la agricultura. Sin embargo, cabe mencionar que las aguas residuales en la granja Ceasip provienen también de otras actividades. Para el concepto de sostenibilidad de este proyecto, son prioritarios los criterios de prevención de la contaminación del agua subterránea, la reducción del consumo de agua y el reciclaje de nutrientes. La metodología de estudio consistió en varias etapas. Después de una extensa revisión de la literatura existente diferentes opciones de gestión fueron evaluadas de acuerdo con los criterios de sostenibilidad antes mencionados. Para hacer una elección de un tratamiento adecuado, se realizaron compilaciones y procesamiento de datos con respecto a los flujos y la calidad de aguas, las condiciones geomorfológicas, climáticas así como la evaluación de algunos parámetros ambientales, sociales, técnicos, económicos, y de salubridad. En las condiciones actuales, los resultados de las evaluaciones de la granja, resaltaron aspectos críticos sobre los que se propusieron algunos tratamientos alternativos; por ejemplo el aumento en el reciclaje de nutrientes así como la reducción de los niveles de nitrógeno en las aguas residuales. La separación de la orina se consideró de gran importancia para la gestión apropiada de las aguas residuales de Ceasip. Al final se sugirieron dos posibles alternativas para el diseño del tratamiento de aguas, la utilización de lagunas o de lechos filtrantes con arena, cuya contribuiría positivamente tanto como para el entorno local y el personal de la granja así como para la comunidad en general, sirviendo como ejemplo para otros establecimientos. / Hållbar sanitet och avloppsvattenhantering är av ökande vikt runt om i världen. Resurser blir allt knappare och mer värdefulla medan bristen på hållbar hantering även skapar problem och degradering av återstående resurser. På grund av den ökande urbaniseringen är grundvattnet i städernas periferier speciellt utsatt eftersom avloppsvattenhantering saknas där. Syftet med denna studie är att designa en mer hållbar avloppsvattenhantering för gården Ceasip i peri-urbana Santa Cruz de la Sierra, Bolivia. I nuläget saknas en lämplig lösning på gården. Av de olika typerna av avloppsvatten på gården, fokuserar denna studie främst på avloppsvattnet från hushåll och möjligheterna att återanvända det inom jordbruket. För hållbarhetskonceptet i uppsatsen, prioriteras följande kriterier: skydd av grundvattnet, minskning av grundvattenkonsumtion och näringsåtervinning. En litteraturstudie gjordes över olika avloppsvattenhanteringsalternativ som sedan utvärderades enligt hållbarhetskriterierna. För att bestämma det mest lämpliga hanteringsalternativet, samlades data och information om vattenflöden, vattenkvalitéer, klimat, geomorfologi och även för miljö, teknik, hälsa, ekonomi och kultur. Resultaten från sammanställningen visade på olika egenskaper från vilka lämplig hantering bestämdes. För att öka återvinningen av näringsämnen och minska kvävekoncentrationerna i avloppsvattnet, visade det sig vara lämpligt att använda urinsortering. Två behandlingsalternativ designades, och det föreslogs antingen behandlingsdammar eller förstärkta infiltrationsanläggningar. Då någon av dessa alternativ tillämpas på Ceasip skulle man även kunna påverka lokalt och regionalt genom att sätta ett bra exempel.