Change search
CiteExportLink to record
Permanent link

Direct link
Cite
Citation style
  • apa
  • ieee
  • modern-language-association-8th-edition
  • vancouver
  • Other style
More styles
Language
  • de-DE
  • en-GB
  • en-US
  • fi-FI
  • nn-NO
  • nn-NB
  • sv-SE
  • Other locale
More languages
Output format
  • html
  • text
  • asciidoc
  • rtf
A techno-economicGIS-based model for waste water treatment and reuse feasibility in the North Western Sahara Aquifer System
KTH, School of Industrial Engineering and Management (ITM), Energy Technology.
2018 (English)Independent thesis Advanced level (degree of Master (Two Years)), 20 credits / 30 HE creditsStudent thesis
Abstract [en]

Water security represents a main challenge in the quest for sustainable development and stability worldwide. Often, such security is closely linked with the demand of water for agricultural irrigation, as it repre-sents the major share of human water withdrawals. The North Western Sahara Aquifer System (NWSAS), is a large aquifer system spreading through three North African countries: Algeria, Tunisia and Libya. It is formed by two superposed groundwater reservoirs, constituting the main sources of fresh water access in the region. To cope with the water demand and alleviate water resources exploitation, Treated Wastewater (TWW) is emerging as a promising solution for the region. This master thesis focused on the development of a GIS-based methodology to asses the techno-economic feasibility of wastewater reclaim, treatment and reuse for crop irrigation in the NWSAS region, considering groundwa-ter quality and depletion, electrical energy requirements and Levelised Cost of Water (LCOW) as main assessment parameters. Such model enables the evaluation, under different scenarios, of the impact that new policies, technologies and measures can have in the overall system.

Nine wastewater treatment technologies were analysed, under eight dif-ferent scenarios. The scenarios were constructed based on population water requirements per capita and the behaviour of farmers towards different irrigation water price regimes. The least-cost technologies found, presented a tradeoff between the wastewater treatment capac-ity and the technology chosen, which approximates to the behaviour found in reality. The outcomes of the analysis, evidenced the current medium-to-high stress of the groundwater resource, which is trending to worsen. Moreover, the reuse of treated wastewater in agricultural irrigation, showed to be a viable option for reducing the water stress of the basin. However, to preserve the water resource, measures as better water pricing mechanisms, management strategies to improve water productivity and adoption of more efficient irrigation schemes may be needed. Furthermore, the energy-for-water needs were evaluated. Pumping energy represents by far the major user of electrical energy in the region and the treatment and reuse of waste water, showed to be useful to reduce the dependency on pumped resources, reducing as well the energy-for-water needs. Moreover, the effect of changes in salinity content and depth to groundwater levels, showed substan-tial effects on the energy requirements for desalination and pumping respectively, which can jeopardize the economic sustainability of the agricultural practice in the basin.

Abstract [sv]

Vattenskydd utgör en viktig utmaning för strävan efter hållbar ut-veckling och stabilitet över hela världen. Ofta är sådan säkerhet nära kopplad till efterfrågan på vatten för bevattning av jordbruket, eftersom den utgör den största delen av mänskliga vattentillträden. Nordvästra Sahara Aquifer System (NWSAS) är ett stort akvifer system som sprids genom tre nordafrikanska länder: Algeriet, Tunisien och Libyen. Den bildas av två överlagrade grundvattenreservoar, som utgör huvudkäl-lorna för tillgång till färskvatten i regionen. För att klara av efterfrå-gan på vatten och minska vattenresursutnyttjandet växer behandlat avloppsvatten (TWW) som en lovande lösning för regionen. Denna masterprojekt fokuserade på utveckling av en GIS-baserad metodik för att bedöma den tekniskt ekonomiska möjligheten att återvinna, be-handla och återanvända avloppsvatten i NWSAS-regionen med hänsyn till grundvattenkvalitet och uttömning, elkrav och nivåvattenkostnad (LCOW) som huvudbedömningsparametrar. En sådan modell möjlig-gör utvärdering, i olika scenarier, av den inverkan som nya policyer, tekniker och åtgärder kan ha i det övergripande systemet.

Nio avloppsreningstekniker analyserades, under åtta olika scenarier. Scenarierna byggdes utifrån befolkningens vattenbehov per capita och beteendet hos bönderna mot olika bevattningssystem för bevattning. Den billigaste teknologin som hittades presenterade en avvägning mel-lan avloppsvattenbehandlingsförmågan och den valda teknologin, vil-ket approximerar det beteende som finns i verkligheten. Resultatet av analysen visade den aktuella medellånga stressen i grundvattenresur-sen, som tenderar att förvärras. Dessutom visade återanvändningen av behandlat avloppsvatten i jordbrukssköljning att det var ett lönsamt al-ternativ för att minska bassängens vattenbelastning. Men för att bevara vattenresursen kan åtgärder som bättre vattenprissättningsmekanis-mer behövas, ledningsstrategier för att förbättra vattenproduktiviteten och antagandet av effektivare bevattningssystem. Vidare utvärderades energibehovet. Pumpenergi representerar den överlägset största an-vändaren av elenergi i regionen och behandling och återanvändning av avloppsvatten visade sig vara användbar för att minska beroendet av pumpade resurser, vilket också minskar behovet av energi för vat-ten. Dessutom visade effekten av förändringar i salthaltens innehåll och djup till grundvattennivån betydande effekter på energibehovet för avsaltning och pumpning, vilket kan äventyra den ekonomiska hållbarheten hos jordbrukspraxis i bassängen.

Place, publisher, year, edition, pages
2018. , p. 92
Series
TRITA-ITM-EX 2018 ; 740
National Category
Mechanical Engineering
Identifiers
URN: urn:nbn:se:kth:diva-244449OAI: oai:DiVA.org:kth-244449DiVA, id: diva2:1290760
Educational program
Master of Science - Sustainable Energy Engineering
Supervisors
Examiners
Available from: 2019-02-21 Created: 2019-02-21 Last updated: 2019-02-21Bibliographically approved

Open Access in DiVA

fulltext(11341 kB)63 downloads
File information
File name FULLTEXT01.pdfFile size 11341 kBChecksum SHA-512
95ffb34ccf28cb4917038c82ea7aeab7333087222b01bdcd184b22b158b7645c42ec63cfed4e32a8aa5b09d53f887339e7b8e39dbe5c97d45b5097dadd8e39db
Type fulltextMimetype application/pdf

By organisation
Energy Technology
Mechanical Engineering

Search outside of DiVA

GoogleGoogle Scholar
Total: 63 downloads
The number of downloads is the sum of all downloads of full texts. It may include eg previous versions that are now no longer available

urn-nbn

Altmetric score

urn-nbn
Total: 193 hits
CiteExportLink to record
Permanent link

Direct link
Cite
Citation style
  • apa
  • ieee
  • modern-language-association-8th-edition
  • vancouver
  • Other style
More styles
Language
  • de-DE
  • en-GB
  • en-US
  • fi-FI
  • nn-NO
  • nn-NB
  • sv-SE
  • Other locale
More languages
Output format
  • html
  • text
  • asciidoc
  • rtf