Comparative assessment of pilot scale ecotechnologies for wastewater treatment and effluent reuse of from a poultry slaughterhouse

Other Title(s)

تقييم مقارن لتكنولوجيات بينية على نطاق تجريبي لمعالجة و إعادة استخدام مياه الصرف الصحي من مسلخ دواجن

Dissertant

Husayn, Muhammad

Thesis advisor

al-Said, Rashid

University

Birzeit University

Faculty

Institute of Environmental and Water Studies

Department

Water and Environmental Engineering

University Country

Palestine (West Bank)

Degree

Master

Degree Date

2021

Arabic Abstract

يتطلب منع التلوث و التصريفات الصناعية من الصناعات الغذائية الزراعية ارتفاع رأس المال و نفقات التشغيل السنوية بسبب تركيب تقنيات المعالجة التقليدية و المتقدمة، و بالتالي أصبحت التشريعات و القوانين البيئة الفلسطينية تواجه تحديات كبيرة في فرض و تطبيق قوانين و تشريعات خاصة بالملوثات الناتجة عن الأنشطة الصناعية، حيث أن تصريف المياه العادمة الصناعية غير المعالجة يؤدي إلى تدهور البيئة، سواء كانت طريقة التخلص منها عن طريق ضخها بشكل مباشر الى مجاري الأودية او داخل شبكة التصريف، ففي حالة التخلص منها في الشبكة العامة دون معالجة، فإن محطات المعالجة سوف تتعطل، و في حال ضخها مباشرة الى مجاري الأودية والسيول دون معالجة فإن ذلك يترتب عليه خطر كبير على تلوث المياه الجوفية.

ففي فلسطين يوجد أكثر من 35 مسلح قيد التشغيل حاليا، منها : 21 مسلخ للخراف والابقار، و14 مسلخ للدواجن.

تقوم عدة مسالخ في فلسطين بتصريف المياه العادمة الخاصة بها إلى شبكة الصرف الصحي دون معالجة أولية، و منها ما يقوم بتصريفها إلى الأودية بشكل مباشرة.

عادة ما تحتوي هذه المياه العادمة على مستويات عالية من المواد العضوية والعناصر الغذائية مثل COD (5.000 – 15.000 ملغم / لتر).

تحاول هذه الدراسة إلى حل المشكلة عن طريق إنشاء و مراقبة فعالية عمل نظامين تجريبين : الأول لأراضي رطبة مصطنعة ذات تدفق عمودي (CWs) مزروعة بنبات Phragmites australis ، و الثاني برك التثبيت باستخدام الطحلب البطي، كمرحلة لاحقة في معالجة مياه الصرف الصناعي بعد خضوعها لمعالجة لاهوائية مسبقة عن طريق تشغيل مفاعلين UASB في حرم جامعة بيرزيت، فلسطين.

لمدة أربع شهور (نوفمبر 2020 الى مارس 2021) تم رصد كلا من النظامين التجريبين CWs .

dWSPs (أربع أحواض، 3 م لكل منهما) بمتوسط معدلات يومية للأحمال العضوية (187-58 COD و جم / م) و 21.5-6.1 TKN .

جم /م).

تم اجراء تحليل فعالية ازالة الملوثات العضوية في كلا النظامين، وتحليل تراكم الديتروجين في النباتات والطحلب البطيء لزعم أن أن حلول أنظمة المعالجة الحيوية القائمة على الطبيعة هي خيارات سليمة بيئياً لرفع جودة المياه المعالجة الى جودة نوعية عالية تتوافق مع التعليمات الفنية الفلسطينية الخاصة بتدوير المياه المعالجة لأعراض الري الزراعي.

تساعد نتائج البحث في سد الفجوة في مشكلة الاقتصاد الدائري فيما يخص الاستخدام الفعال للمياه المعالجة في أعراض مختلفة ومفيدة، وبالتالي المساهمة في الحفاظ على الأمن المائي - الغذائي – الطاقة في فلسطين.

أظهرت نتائج البحث نتائج مرضية في كلا النظامين، حيث بلغت كفاءة الازالة لنظام الاراضي الرطبة لكل من PO TKN TSS COD، %683 %80 %66%70 على التوالي، وبمتوسط تحميل عضوي (106 جم COD/م)، أما معدلات كفاءة الازالة لنظام برك التثبيت المعتمدة على الطحلب البطي لكل من TSS COD، PO4 ،TKN، %79، %68%74%72 على التوالي بمتوسط تحميل عضوي (106) CODجم/ م).

كانت كفاءة الازالة في بعض المراحل واعدة و مستوفاة لمعايير الري الفلسطينية.

يتطلب تحسين تشغيل النظامين والتحقيقات طويلة الأجل مزيدا من الاستكشاف لضمان امتثال المياه المعالجة المعايير إعادة الاستخدام المحلية و ضمان التخلص الآمن في البيئة المستقبلة.

كما يمكن أن تساعد هذه النتائج واضعي السياسات و المشرعين في القانون المائي في فلسطين على اعتماد النظاميين البيتين لمعالجة مياه المسالخ.

و في النهاية يتمتع النظامين بتكاليف تشغيلية قليلة، و يعود كل منهما بفوائد بيئية و اقتصادية ذات صلة بخفض التدهور البيئي الحالي وتقليل نفقات مياه الصرف الصحي في المسالخ.

English Abstract

Cleaner production and pollution prevention from the agri-food industries firms require huge capital and annual operating expenses due to the installation of conventional and advanced treatment techniques.

Consequently, Palestinian policy and decision makers are facing great challenges in imposing and implementing laws and legislations related to pollutants resulting from industrial activities.

Discharges of Untreated industrial wastewater leads to environmental deterioration and public sewerage networks, if directly discharged into nearby streams or illegally connected to public sewer network.

In the event that it is disposed of in the public network without treatment, treatment plants experience troubleshooting and noncompliance with effluent guidelines.

Direct discharge into streams Without prior treatment, poses a great risk of contamination to soil, surface water and seepage into groundwater.

In Palestine, there are more than 35 slaughterhouses currently in operation, including: 21 slaughterhouses for sheep and cows, and 14 slaughterhouses for poultry.

Several slaughterhouses in Palestine drain their wastewater into the sewage network without primary treatment, and some of them drain it directly into wadis.

This wastewater usually contains high levels of organic matter and nutrients such as COD (5,000 - 15,000 mg / L).

This study attempts to solve the problem by establishing and monitoring the effectiveness of two pilot nature-based systems: the first is for constructed wetlands (CWs) cultivated with Phragmites australis, and the second system is duckweed-based waste stabilization ponds(dWSPs).

Installed on Birzeit university campus, Palestine, both systems were used as post-treatment stage for anaerobically pre-treatment industrial wastewater using UASB reactors.

For a period of four months (November 2020 to March 2021) the two pilot systems, vfCWs and dWSPs (four ponds, 3 m3 each) were monitored fed by an average daily rates of organic loads COD (58-187 g / m2) and TKN (6.1-21.5 g / m2).

The efficacy of both pilot systems was evaluated for the removal of organic pollution (COD) and nitrogen removal rates in liquid line and in the vegetation samples (vfCWs) and algae samples (dWSPs).

The results obtained showed satisfactory results for both systems under study.

At an average surface organic loading of 106 g COD/m2d, constructed wetlands revealed removal efficiencies for COD, TSS, TKN, PO4 were 83%, 80%, 70%, 66%, respectively.

The removal efficiencies for dWSPs were COD, TSS, TKN, PO4, 79%, 72%, 74% and 68%, respectively, at the same average organic loading (COD 106g / m2).

Improving the operation of the two systems and long-term investigations require further exploration to ensure that the treated water complies with local reuse standards and to ensure safe disposal into the receiving environment.

Nature-based biological treatment systems are environmentally sound options to polish the quality of treated water to a high standard that complies with Palestinian technical rules for recycling in agricultural irrigation purpose.

The results of the research help to bridge the gap in the circular economy problem with regard to the effective use of treated water for various useful purposes, and thus contribute to maintaining water-food energy security in Palestine.

The research results provide technical assistance to Palestinian policy makers to integrate nature-based solutions as possible treatment alternative for poultry slaughterhouse wastewater.

As green infrastructure, both vfCWs and dWSPs proved low capital and operational expenditures, and offer environmental and economic benefits pertinent to improving environmental and public health and lowering wastewater treatment costs at slaughterhouses.

Main Subjects

Civil Engineering

No. of Pages

66

Table of Contents

• APA
• MLA
• AMA

Language

English

Data Type

Arab Theses

Record ID

BIM-1412391