Consultant expert, Dr. Muhammad Taha R ISK - BASED APPROACH TO ON - SITE WASTEWATER TREATMENT SYSTEM SITING D ESIGN AND M ANAGEMENT
On Sale
$0.00
$6.99
Consultant expert, Dr. Muhammad Taha
R ISK - BASED APPROACH TO ON - SITE WASTEWATER
TREATMENT SYSTEM SITING D ESIGN AND
M ANAGEMENT
A Thesis by Publication Submitted in
Partial Fulfilment of the Requirement of the
Degree of Doctor of Philosophy (PhD)
Bachelor of Engineering Hons(Civil)
Centre for Built Environment and Engineering Research
Faculty of Built Environment and Engineering
Queensland University of Technology
Abstract
The use of on-site wastewater treatment systems (OWTS) for the treatment and
dispersal of domestic effluent is common in urban fringe areas which are not
serviced by centralised wastewater collection systems. However, due to inappropriate
siting and soil characteristics, the failure of these systems has become a common
scenario. The current standards and guidelines adopted by many local authorities for
assessing suitable site and soil conditions for OWTS are increasingly coming under
scrutiny due to the public health and environmental impacts caused by poorly
performing systems, in particular septic tank-soil adsorption systems. In order to
achieve sustainable on-site wastewater treatment with minimal impacts on the
environment and public health, more appropriate means of assessment are required.
The research described in the thesis details the processes adopted for the
development and implementation of an integrated risk based approach to OWTS
siting, design and management. This involved detailed investigations into resolution
of some of the inherent deficiencies identified in the existing OWTS codes and
guidelines, including more thorough site and soil assessment and data analysis,
integration of the key risk facets of OWTS siting and design, environmental and
public health, and the incorporation of scientific knowledge into the assessment
processes. The research undertaken focused on four key research areas; (i)
assessment of soil suitability for providing adequate treatment and dispersal of
domestic wastewater; (ii) contamination of ground and surface waters as a result of
OWTS failure and the major factors influencing contaminant fate and transport; (iii)
assessment of environmental and public health risks due to poor OWTS
performance; and (iv) the development of an integrated risk assessment framework
for OWTS siting, design and management.
The research conducted was multidisciplinary in nature, with detailed investigations
of the physical, chemical and biological processes involved in on-site wastewater
treatment and dispersal. This involved extensive field investigations, sampling,
laboratory testing and detailed data analysis across the fields of soil science,
groundwater and surface water quality, chemical and microbiological contamination,
and contaminant fate and transport processes. The interactions between these
ii
different disciplines can be complex, resulting in large amounts of data being
generated from the numerous field investigations and sampling processes
undertaken. In order to understand the complex relationships that can occur,
multivariate statistical techniques were utilised. The use of these techniques were
extremely beneficial, as not only were the respective relationships between
investigated parameters identified, but adequate decisions based on the respective
correlations were formulated. This allowed a more appropriate assessment of the
influential factors, and subsequently the inherent hazards related to OWTS, to be
conducted.
The primary research objectives for this research were investigated through a series
of scientific papers centred on these key research disciplines. The assessment of soil
suitability was achieved through extensive soil sampling throughout the study area
and detailed laboratory testing and data analysis. The studies undertaken are
described in Chapters 3, 4 and 5. Paper 1 (Framework for soil suitability evaluation
for sewage effluent renovation) outlines a framework for assessing the renovation
ability of the major soil groups located throughout Southeast Queensland. This
framework formed the basis for the assessment of OWTS siting and design risks
employed in the developed risk framework. Paper 2 (Use of Chemometric Methods
and Multicriteria Decision-Making for Site Selection for Sustainable On-site Sewage
Effluent Disposal) details and justifies the multivariate data analysis techniques used
in establishing the soil framework. Paper 3 (Assessment of soil suitability for effluent
renovation using undisturbed soil columns) describes investigations of the use of
undisturbed soil cores for the assessment of long term soil renovation ability. This
study was undertaken to validate the research outcomes achieved through the
established framework developed in Paper 1.
Papers 4, 5 and 6 (Chapters 6 - 8) focus on contamination issues of ground and
surface waters resulting from poor OWTS treatment performance, and the different
factors that influence pollutant fate and transport. The investigation of ground and
surface water contamina
الخبير الاستشاري الدكتور محمد طه
R ISK - النهج المعتمد على مياه الصرف الصحي في الموقع
موقع نظام العلاج د تصميم و
إدارة
أطروحة بالنشر مقدمة في
الإيفاء الجزئي لمتطلبات
درجة دكتوراه الفلسفة (دكتوراه)
بكالوريوس هندسة مع مرتبة الشرف (مدني)
مركز البيئة المبنية والبحوث الهندسية
كلية البيئة المبنية والهندسة
جامعة كوينزلاند للتكنولوجيا
الملخص
استخدام أنظمة معالجة مياه الصرف الصحي في الموقع (OWTS) لمعالجة و
تشتت النفايات السائلة المحلية أمر شائع في المناطق الهامشية الحضرية التي ليست كذلك
تخدمها أنظمة تجميع مياه الصرف الصحي المركزية. ومع ذلك ، بسبب غير مناسب
تحديد الموقع وخصائص التربة ، أصبح فشل هذه الأنظمة أمرًا شائعًا
سيناريو. المعايير والمبادئ التوجيهية الحالية التي اعتمدتها العديد من السلطات المحلية ل
تقييم الموقع المناسب وظروف التربة لـ OWTS تتدهور بشكل متزايد
بسبب الآثار السلبية على الصحة العامة والبيئية
أنظمة الأداء ، ولا سيما أنظمة امتصاص التربة وخزانات الصرف الصحي. بغرض
تحقيق معالجة مستدامة لمياه الصرف الصحي في الموقع مع الحد الأدنى من التأثيرات على
البيئة والصحة العامة ، هناك حاجة إلى وسائل أكثر ملاءمة للتقييم.
يوضح البحث الموصوف في الأطروحة تفاصيل العمليات المعتمدة لـ
تطوير وتنفيذ نهج متكامل قائم على المخاطر على OWTS
تحديد الموقع والتصميم والإدارة. وشمل ذلك تحقيقات مفصلة في الحل
من بعض أوجه القصور الكامنة المحددة في رموز OWTS الحالية و
المبادئ التوجيهية ، بما في ذلك المزيد من التقييم الشامل للموقع والتربة وتحليل البيانات ،
تكامل جوانب المخاطر الرئيسية لتحديد موقع OWTS وتصميمها ، والبيئية و
الصحة العامة ، وإدماج المعرفة العلمية في التقييم
العمليات. ركز البحث الذي تم إجراؤه على أربعة مجالات بحث رئيسية ؛ (أنا)
تقييم ملاءمة التربة لتوفير المعالجة المناسبة والتشتت
منتا؛ (2) تلوث المياه الجوفية والسطحية نتيجة
فشل OWTS والعوامل الرئيسية التي تؤثر على مصير الملوثات ونقلها ؛ (ثالثا)
تقييم المخاطر البيئية والصحية العامة بسبب ضعف OWTS
أداء؛ (4) وضع إطار متكامل لتقييم المخاطر
لتحديد المواقع والتصميم والإدارة OWTS.
كان البحث الذي تم إجراؤه متعدد التخصصات بطبيعته ، مع تحقيقات مفصلة
من العمليات الفيزيائية والكيميائية والبيولوجية التي تدخل في مياه الصرف الصحي في الموقع
العلاج والتشتت. وشمل ذلك تحقيقات ميدانية واسعة النطاق ، وأخذ العينات ،
الاختبارات المعملية وتحليل البيانات التفصيلي عبر مجالات علوم التربة ،
جودة المياه الجوفية والمياه السطحية والتلوث الكيميائي والميكروبيولوجي ،
ومصير الملوثات وعمليات النقل. التفاعلات بين هؤلاء
ثانيا
يمكن أن تكون التخصصات المختلفة معقدة ، مما يؤدي إلى وجود كميات كبيرة من البيانات
الناتجة عن العديد من التحقيقات الميدانية وعمليات أخذ العينات
باشر. من أجل فهم العلاقات المعقدة التي يمكن أن تحدث ،
تم استخدام تقنيات إحصائية متعددة المتغيرات. كان استخدام هذه التقنيات
مفيدة للغاية ، حيث لم تكن العلاقات بينهما فقط
تم تحديد المعلمات التي تم التحقيق فيها ، ولكن القرارات المناسبة تستند إلى كل منها
تمت صياغة الارتباطات. سمح هذا بإجراء تقييم أكثر ملاءمة لـ
العوامل المؤثرة ، وبالتالي المخاطر الكامنة المتعلقة OWTS ، ليكون
أُجرِي.
تم التحقيق في أهداف البحث الأولية لهذا البحث من خلال سلسلة
من الأوراق العلمية التي تركز على هذه التخصصات البحثية الرئيسية. تقييم التربة
تم تحقيق الملاءمة من خلال أخذ عينات التربة على نطاق واسع في جميع أنحاء منطقة الدراسة
والاختبارات المعملية التفصيلية وتحليل البيانات. الدراسات التي أجريت هي
الموصوفة في الفصول 3 و 4 و 5. ورقة 1 (إطار لتقييم ملاءمة التربة
لتجديد مياه الصرف الصحي) إطار عمل لتقييم التجديد
قدرة مجموعات التربة الرئيسية الموجودة في جميع أنحاء جنوب شرق كوينزلاند. هذه
شكل إطار العمل الأساس لتقييم مخاطر تحديد موقع وتصميم OWTS
المستخدمة في إطار المخاطر المتقدمة. الورقة 2 (استخدام طرق القياس الكيميائي
واتخاذ القرار متعدد المعايير لاختيار الموقع لمياه الصرف الصحي المستدامة في الموقع
التخلص من النفايات السائلة) تفاصيل وتبرير تقنيات تحليل البيانات متعددة المتغيرات المستخدمة
في إنشاء إطار التربة. ورقة 3 (تقييم ملاءمة التربة لمياه الصرف
التجديد باستخدام أعمدة التربة غير المضطربة) يصف التحقيقات في استخدام
نوى التربة غير المضطربة لتقييم القدرة على تجديد التربة على المدى الطويل. هذه
أجريت الدراسة للتحقق من صحة نتائج البحث التي تحققت من خلال
وضع إطار عمل تم تطويره في الورقة 1.
تركز الأوراق 4 و 5 و 6 (الفصول 6-8) على قضايا تلوث الأرض و
المياه السطحية الناتجة عن سوء أداء معالجة OWTS ، والاختلاف
العوامل التي تؤثر على مصير الملوثات ونقلها. التحقيق في الأرض و
تلوث المياه السطحية
R ISK - BASED APPROACH TO ON - SITE WASTEWATER
TREATMENT SYSTEM SITING D ESIGN AND
M ANAGEMENT
A Thesis by Publication Submitted in
Partial Fulfilment of the Requirement of the
Degree of Doctor of Philosophy (PhD)
Bachelor of Engineering Hons(Civil)
Centre for Built Environment and Engineering Research
Faculty of Built Environment and Engineering
Queensland University of Technology
Abstract
The use of on-site wastewater treatment systems (OWTS) for the treatment and
dispersal of domestic effluent is common in urban fringe areas which are not
serviced by centralised wastewater collection systems. However, due to inappropriate
siting and soil characteristics, the failure of these systems has become a common
scenario. The current standards and guidelines adopted by many local authorities for
assessing suitable site and soil conditions for OWTS are increasingly coming under
scrutiny due to the public health and environmental impacts caused by poorly
performing systems, in particular septic tank-soil adsorption systems. In order to
achieve sustainable on-site wastewater treatment with minimal impacts on the
environment and public health, more appropriate means of assessment are required.
The research described in the thesis details the processes adopted for the
development and implementation of an integrated risk based approach to OWTS
siting, design and management. This involved detailed investigations into resolution
of some of the inherent deficiencies identified in the existing OWTS codes and
guidelines, including more thorough site and soil assessment and data analysis,
integration of the key risk facets of OWTS siting and design, environmental and
public health, and the incorporation of scientific knowledge into the assessment
processes. The research undertaken focused on four key research areas; (i)
assessment of soil suitability for providing adequate treatment and dispersal of
domestic wastewater; (ii) contamination of ground and surface waters as a result of
OWTS failure and the major factors influencing contaminant fate and transport; (iii)
assessment of environmental and public health risks due to poor OWTS
performance; and (iv) the development of an integrated risk assessment framework
for OWTS siting, design and management.
The research conducted was multidisciplinary in nature, with detailed investigations
of the physical, chemical and biological processes involved in on-site wastewater
treatment and dispersal. This involved extensive field investigations, sampling,
laboratory testing and detailed data analysis across the fields of soil science,
groundwater and surface water quality, chemical and microbiological contamination,
and contaminant fate and transport processes. The interactions between these
ii
different disciplines can be complex, resulting in large amounts of data being
generated from the numerous field investigations and sampling processes
undertaken. In order to understand the complex relationships that can occur,
multivariate statistical techniques were utilised. The use of these techniques were
extremely beneficial, as not only were the respective relationships between
investigated parameters identified, but adequate decisions based on the respective
correlations were formulated. This allowed a more appropriate assessment of the
influential factors, and subsequently the inherent hazards related to OWTS, to be
conducted.
The primary research objectives for this research were investigated through a series
of scientific papers centred on these key research disciplines. The assessment of soil
suitability was achieved through extensive soil sampling throughout the study area
and detailed laboratory testing and data analysis. The studies undertaken are
described in Chapters 3, 4 and 5. Paper 1 (Framework for soil suitability evaluation
for sewage effluent renovation) outlines a framework for assessing the renovation
ability of the major soil groups located throughout Southeast Queensland. This
framework formed the basis for the assessment of OWTS siting and design risks
employed in the developed risk framework. Paper 2 (Use of Chemometric Methods
and Multicriteria Decision-Making for Site Selection for Sustainable On-site Sewage
Effluent Disposal) details and justifies the multivariate data analysis techniques used
in establishing the soil framework. Paper 3 (Assessment of soil suitability for effluent
renovation using undisturbed soil columns) describes investigations of the use of
undisturbed soil cores for the assessment of long term soil renovation ability. This
study was undertaken to validate the research outcomes achieved through the
established framework developed in Paper 1.
Papers 4, 5 and 6 (Chapters 6 - 8) focus on contamination issues of ground and
surface waters resulting from poor OWTS treatment performance, and the different
factors that influence pollutant fate and transport. The investigation of ground and
surface water contamina
الخبير الاستشاري الدكتور محمد طه
R ISK - النهج المعتمد على مياه الصرف الصحي في الموقع
موقع نظام العلاج د تصميم و
إدارة
أطروحة بالنشر مقدمة في
الإيفاء الجزئي لمتطلبات
درجة دكتوراه الفلسفة (دكتوراه)
بكالوريوس هندسة مع مرتبة الشرف (مدني)
مركز البيئة المبنية والبحوث الهندسية
كلية البيئة المبنية والهندسة
جامعة كوينزلاند للتكنولوجيا
الملخص
استخدام أنظمة معالجة مياه الصرف الصحي في الموقع (OWTS) لمعالجة و
تشتت النفايات السائلة المحلية أمر شائع في المناطق الهامشية الحضرية التي ليست كذلك
تخدمها أنظمة تجميع مياه الصرف الصحي المركزية. ومع ذلك ، بسبب غير مناسب
تحديد الموقع وخصائص التربة ، أصبح فشل هذه الأنظمة أمرًا شائعًا
سيناريو. المعايير والمبادئ التوجيهية الحالية التي اعتمدتها العديد من السلطات المحلية ل
تقييم الموقع المناسب وظروف التربة لـ OWTS تتدهور بشكل متزايد
بسبب الآثار السلبية على الصحة العامة والبيئية
أنظمة الأداء ، ولا سيما أنظمة امتصاص التربة وخزانات الصرف الصحي. بغرض
تحقيق معالجة مستدامة لمياه الصرف الصحي في الموقع مع الحد الأدنى من التأثيرات على
البيئة والصحة العامة ، هناك حاجة إلى وسائل أكثر ملاءمة للتقييم.
يوضح البحث الموصوف في الأطروحة تفاصيل العمليات المعتمدة لـ
تطوير وتنفيذ نهج متكامل قائم على المخاطر على OWTS
تحديد الموقع والتصميم والإدارة. وشمل ذلك تحقيقات مفصلة في الحل
من بعض أوجه القصور الكامنة المحددة في رموز OWTS الحالية و
المبادئ التوجيهية ، بما في ذلك المزيد من التقييم الشامل للموقع والتربة وتحليل البيانات ،
تكامل جوانب المخاطر الرئيسية لتحديد موقع OWTS وتصميمها ، والبيئية و
الصحة العامة ، وإدماج المعرفة العلمية في التقييم
العمليات. ركز البحث الذي تم إجراؤه على أربعة مجالات بحث رئيسية ؛ (أنا)
تقييم ملاءمة التربة لتوفير المعالجة المناسبة والتشتت
منتا؛ (2) تلوث المياه الجوفية والسطحية نتيجة
فشل OWTS والعوامل الرئيسية التي تؤثر على مصير الملوثات ونقلها ؛ (ثالثا)
تقييم المخاطر البيئية والصحية العامة بسبب ضعف OWTS
أداء؛ (4) وضع إطار متكامل لتقييم المخاطر
لتحديد المواقع والتصميم والإدارة OWTS.
كان البحث الذي تم إجراؤه متعدد التخصصات بطبيعته ، مع تحقيقات مفصلة
من العمليات الفيزيائية والكيميائية والبيولوجية التي تدخل في مياه الصرف الصحي في الموقع
العلاج والتشتت. وشمل ذلك تحقيقات ميدانية واسعة النطاق ، وأخذ العينات ،
الاختبارات المعملية وتحليل البيانات التفصيلي عبر مجالات علوم التربة ،
جودة المياه الجوفية والمياه السطحية والتلوث الكيميائي والميكروبيولوجي ،
ومصير الملوثات وعمليات النقل. التفاعلات بين هؤلاء
ثانيا
يمكن أن تكون التخصصات المختلفة معقدة ، مما يؤدي إلى وجود كميات كبيرة من البيانات
الناتجة عن العديد من التحقيقات الميدانية وعمليات أخذ العينات
باشر. من أجل فهم العلاقات المعقدة التي يمكن أن تحدث ،
تم استخدام تقنيات إحصائية متعددة المتغيرات. كان استخدام هذه التقنيات
مفيدة للغاية ، حيث لم تكن العلاقات بينهما فقط
تم تحديد المعلمات التي تم التحقيق فيها ، ولكن القرارات المناسبة تستند إلى كل منها
تمت صياغة الارتباطات. سمح هذا بإجراء تقييم أكثر ملاءمة لـ
العوامل المؤثرة ، وبالتالي المخاطر الكامنة المتعلقة OWTS ، ليكون
أُجرِي.
تم التحقيق في أهداف البحث الأولية لهذا البحث من خلال سلسلة
من الأوراق العلمية التي تركز على هذه التخصصات البحثية الرئيسية. تقييم التربة
تم تحقيق الملاءمة من خلال أخذ عينات التربة على نطاق واسع في جميع أنحاء منطقة الدراسة
والاختبارات المعملية التفصيلية وتحليل البيانات. الدراسات التي أجريت هي
الموصوفة في الفصول 3 و 4 و 5. ورقة 1 (إطار لتقييم ملاءمة التربة
لتجديد مياه الصرف الصحي) إطار عمل لتقييم التجديد
قدرة مجموعات التربة الرئيسية الموجودة في جميع أنحاء جنوب شرق كوينزلاند. هذه
شكل إطار العمل الأساس لتقييم مخاطر تحديد موقع وتصميم OWTS
المستخدمة في إطار المخاطر المتقدمة. الورقة 2 (استخدام طرق القياس الكيميائي
واتخاذ القرار متعدد المعايير لاختيار الموقع لمياه الصرف الصحي المستدامة في الموقع
التخلص من النفايات السائلة) تفاصيل وتبرير تقنيات تحليل البيانات متعددة المتغيرات المستخدمة
في إنشاء إطار التربة. ورقة 3 (تقييم ملاءمة التربة لمياه الصرف
التجديد باستخدام أعمدة التربة غير المضطربة) يصف التحقيقات في استخدام
نوى التربة غير المضطربة لتقييم القدرة على تجديد التربة على المدى الطويل. هذه
أجريت الدراسة للتحقق من صحة نتائج البحث التي تحققت من خلال
وضع إطار عمل تم تطويره في الورقة 1.
تركز الأوراق 4 و 5 و 6 (الفصول 6-8) على قضايا تلوث الأرض و
المياه السطحية الناتجة عن سوء أداء معالجة OWTS ، والاختلاف
العوامل التي تؤثر على مصير الملوثات ونقلها. التحقيق في الأرض و
تلوث المياه السطحية