ABSTRACTA MATHEMATICAL MODELING STUDY ON THE FEASIBILITY OFDISPOSING PARTIALLY TREATED DOMESTIC WASTEWATER USINGSOIL PILE SYSTEMSAltınoklar, HaticeM.Sc., Department of Environmental EngineeringSupervisor: Prof. Dr. Kahraman ÜnlüDecember 2006, 124 pagesThe soil pile system (SPS) is a wastewater infiltration system used forsecondary and tertiary treatment of wastewater. The purpose of this study isto perform a feasibility study to assess the applicability of SPS for treatmentand safe disposal of domestic wastewaters, using a simplistic steady-stateflow analytical modeling and a numerical transient unsaturated flow andtransport modeling approaches. It is also aimed to develop guidelines for thedesign and operation of field scale SPS using the results of modeling studies.The analytical modeling approach (AMA) was used to assess total coliformand chlorine attenuation efficiency in a SPS with clay loam soil. Analyticalmodeling results showed that SPS can treat wastewater in terms of totalcoliform and chlorine. Thus, in the light of findings of analytical modelingstudy, a pilot scale field study was conducted for the identifying the designand operational characteristics of a field scale system. Numerical modelingapproach was used to evaluate the impact on contaminant removal oftransient nature of wastewater infiltration and redistribution through clayloam soil pile. The results of numerical and analytical models were comparedto assess the effect of flow regime on contaminant removal efficiencies.Results show that there is no significant difference between removalefficiencies achieved by numerical and analytical models. Whereupon,analytical model was used to assess behavior of SPS with different soil types,namely silt loam, loam, and sandy loam soils.Model results indicated that SPS can be effective reducing chlorine and totalcoliform concentrations of wastewater below discharge standards. Resultsalso indicated that SPS is highly sensitive to soil thickness, infiltration rate,soil bulk density and most importantly decay rate coefficients and theperformance of SPS is dependent on the design, construction, operationcharacteristics and soil-environmental conditions of the system.Keywords: domestic wastewater infiltration, total coliform, chlorine, soil pilesystem, analytical and numerical modeling.

ÖZKISMEN ARITILMIŞ EVSEL ATIKSUYUN TOPRAK YIĞIN SİSTEMİKULLANILARAK BERTARAF FİZİBİLİTESİ ÜZERİNE MATEMATİKSELMODELLEME ÇALIŞMASIAltınoklar, HaticeYüksek Lisans , Çevre Mühendisliği BölümüDanışman: Prof. Dr. Kahraman ÜnlüAralık 2006, 124 sayfaToprak yığın sistemi, ikincil ve üçüncül atıksu arıtımında kullanılan bir atıksuinfiltrasyon sistemidir. Bu çalışmanın amacı, basitleştirilmiş sabit akış analitikmodel ve değişken doymamış sayısal akış ve taşınım modeli yaklaşımlarıkullanarak toprak yığın sisteminin atıksu arıtımı ve bertarafındauygulanabilirliğinin değerlendirilmesidir. Aynı zamanda model sonuçlarınıkullanarak, saha ölçekli toprak yığın sisteminin tasarım ve işletilmesi içinkılavuz geliştirilmesidir.Analitik model yaklaşımı killi topraktan oluşan toprak yığın sisteminde toplamkoliform ve klor giderim hızlarını değerlendirmek için kullanılmıştır. Analitikmodel sonuçları, toprak yığın sisteminin toplam koliform ve klor giderimiaçısından atıksuyun arıtımında uygulanabilir olduğunu göstermiştir. Analitikmodel çalışmasının bulguları ışığında, pilot ölçekli toprak yığın sisteminintasarım ve işletim özelliklerinin belirlenmesi yoluna gidilmiştir. Sayısal modelyaklaşımı, atıksu infiltrasyonu ve dağılımının killi topraktan oluşmuş toprakyığını içerisindeki değişkenlik özelliğinin, kirlilik giderimi üzerindeki etkisinideğerlendirmek için kullanılmıştır. Akış rejiminin kirlilik giderim hızlarıüzerindeki etkisini değerlendirmek için sayısal ve analitik model sonuçlarıkarşılaştırılmıştır. Sonuçlar, sayısal ve analitik model ile elde edilen giderimhızları arasında çok önemli bir fark olmadığını göstermiştir. Bunun üzerine,siltli tın, tın ve kumlu tın gibi farklı toprak tiplerinden oluşan toprak yığınsistemlerinin davranışlarını değerlendirmek için analitik modelleme yaklaşımıkullanılmıştır.Model sonuçları, toprak yığın sisteminin atıksudaki toplam koliform ve klorkonsantrasyonlarını, deşarj standartlarının altına indirmede etkili olabileceğinigöstermiştir. Sonuçlar aynı zamanda toprak yığın sisteminin toprakkalınlığına, infiltrasyon hızına, toprak hacim ağırlığına ve en önemlisi giderimhız sabitine çok duyarlı olduğunu ve toprak yığın sisteminin performansının;toprak yığın sistemi tasarımı, inşaatı, işletim koşulları ve toprak-çevrekoşullarına bağlı olduğunu göstermiştir.Anahtar Kelimeler: evsel atıksu infiltrasyonu, koliform, klorin, toprak yığınsistemi, analitik ve sayısal modelleme.