Treatment of wastewater by infiltration and its effect on the engineering properties of natural soils

Abstract

Günümüzde atık suların arıtılması ve geri kazanılması önemli bir amaç olarak gündeme gelmektedir. Genellikle atık su arıtımı, atık suyun merkezi kanalizasyon sistemi ile taşınan bir yerde toplanması ve atık suyun çeşidine göre arıtma işlemine tabi tutulmasını içerir. Fakat merkezi kanalizasyon sistemi olmayan kırsal yerleşim alanlarında, atık suların zararsızca uzaklaştırılması ancak yerinde arıtma sistemleri ile sağlanabilmektedir. Zemin, yerinde atık su iyileştirme sisteminde önemli bir role sahiptir. Zemin, atık su içindeki kirletici maddelerin sudan uzaklaştırılmasına olanak sağlamaktadır. Ancak bilindiği üzere atık sular çok sayıda organik ve inorganik madde ve çok sayıda mikroskopik kirleticileri içermektedir. Zeminin bu kirleticilerle etkileşimi sonucunda fiziksel, kimyasal ve mekanik özellikleri değişebilmektedir. Zemin yapısındaki bu değişim başlangıçta tasarlanan infiltrasyon alanların özelliklerini değiştirebilir ve dolayısıyla atık su arıtma verimliliğini de etkileyebilir. Bu sebeple, bu tez çalışmasında yerinde atık su iyileştirme sistemlerinin hem atık su arıtım performansları hem de doğal zeminlerin geoteknik özellikleri üzerindeki etkileri incelenmiştir. Doğal zemin kolonu ile simule ederek geliştirilen infiltrasyon alanları ile atık suların arıtılması sağlanmıştır. GASKİ Kızılhisar Atıksu Arıtma Tesisi giriş suyundan alınan atık sular önce ön sedimentasyon tankından geçirilmiş ve daha sonra 20 cm çapında ve 100 cm yüksekliğinde olan pleksiglas boru içerisindeki zeminlere sızdırılmıştır. Filtrasyonda, dört farklı tipte, arazi koşullarından alınan doğal zeminler kullanılmıştır. Her bir zemin tipi için 9, 18 ve 36 L/gün hidrolik yükleme oranlarında kolonlar oluşturulmuştur. Bu kolonlar 23 gün boyunca kesintisiz akışla beslenmiştir. Doğal zeminlerin ve atık suların sızıntı öncesi ve sonrası özelliklerini belirlemek için laboratuvar ve saha ölçekli çalışmalar yapılmıştır. Bu çalışmaların sonucu, filtrasyonun atık su kalitesini iyileştirmede ve zeminlerin mühendislik özellikleri üzerinde etkili olabileceğini göstermiştir.

Recently, treatment and recovery of wastewater play an important role in the world. Generally, wastewater treatment involves collecting wastewater in a place transported by the central sewage system and treating wastewater according to its type. However, in rural settlements that do not have a central sewage system, the removal of wastewater can only be achieved with onsite treatment systems. Soil takes an important part in onsite wastewater treatment. Soil can provide contaminants in the waste water to be removed from the water. On the other hand, as is known wastewater contains many organic, inorganic substances and microscopic contaminants. As a result of the interaction of the soil with these contaminants, physical, chemical and mechanical properties may change. This change in soil structure can change the properties of the infiltration areas originally designed and thus it can also affect the efficiency of wastewater treatment. For this reason, the effects of onsite wastewater treatment systems on both wastewater treatment performances and geotechnical properties of natural soils were examined in this study. Wastewater was treated with the infiltration areas developed by simulating with a natural soil column. Wastewater which was taken from the influent water of GASKI Kızılhisar Wastewater Treatment Plant was first passed through the pre-sedimentation tank and then leaked into the soils in the plexiglass pipe with a diameter of 20 cm and a height of 100 cm. Natural soils were taken from 4 different types of field conditions were used for filtration. Columns were constructed for each soil type with different hydraulic loading rates by 9, 18 and 36 L/day. These columns were fed with continuous flow for 23 days. Laboratory and field-scale studies were conducted to determine the properties of natural soils and wastewater before and after leakage. The results of these studies indicated that while soil filtration improves wastewater quality, it can change the engineering properties of soils.