DO ĞAL ARITMA SİSTEMLERİ, ATIKSUYUN GERİ KAZANIMI VE YENİDEN KULLANIMI

1. DOĞAL ARITMA SİSTEMLERİ, ATIKSUYUN GERİ KAZANIMI VE YENİDEN KULLANIMI 21.Yüzyılda Su Yönetimi: Bütünleşik Su Yönetimi Çerçevesinde Türkiye’de ve Dünyada Su YRD. DOÇ. DR. TUBA HANDE ERGÜDER ORTA DOĞU TEKNİK ÜNİVERSİTESİ ÇEVRE MÜHENDİSLİĞİ BÖLÜMÜ

2. Doğal Arıtma Sistemleri Atıksuyun Geri Kazanımı ve Yeniden Kullanımı Atıksu Arıtma Sistemleri ANA BAŞLIKLAR

3. DOĞAL ARITMA SİSTEMLERİ * Nüfusu 2000’den az olan yerleşim yerlerinde, * Arazinin yeterli olduğu yerlerde uygulanabilir. * İşletimi kolay ve maliyeti düşük sistemlerdir. • Sucul sistemler • Stabilizasyon havuzları / Lagünler • Sulak alanlar • Su bitkileri havuzları • Toprak-bazlı sistemler • Hızlı infiltrasyon / toprak-akifer arıtma • Arazi üzerine akıtma (overflow lands)

4. Stabilizasyon havuzları - Lagünler • Stabilizasyon havuzları • Aerobik, Fakültatif, Anaerobik, Matürasyon-Üçüncül • Lagünler (Havalandırmalı Lagünler) • Aerobik / Fakültatif lagünler • En basit ve işletilmesi kolay arıtma sistemleridir. • Küçük belediyelerin ve mevsimsel işletmelerin atıksularının arıtımında • Çamur üretimi azdır, • Çıkış AKM değerleri sorunlu olabilir, • Arıtım verimi mevsim sıcaklıklarına göre değişir.

5. Stabilizasyon havuzları - Lagünler Fakültatif Havuz Havalandırmalı Lagün Anaerobik Stabilizasyon havuzu: 11130 m2alan – 1500 büyük baş 4,000 kWh/gün (CH4 üretimi)

6. Temiz su Atıksu Sulak Alanlar Yapay sulak alanlar: • Özel değeri olan vahşi hayatın (ekosistemin) korunması veya evsel-endüstriyel atıksu arıtımı / maden drenajı / yağmur suyu drenajı, tarımsal taşkın suları arıtımı amacıyla inşa edilir. • Septik tanklardan gelen atıksuların arıtımında ve yüksek deşarj standartlarını sağlamak için üçüncü derece arıtım sağlamak amacıyla da kullanılır. • Köklü bitkiler (kamış gibi) kullanılır. Giderim verimleri BOI5: %60-90 TAKM: >% 75 TN, TP

7. Su bitkileri havuzları • Stabilizasyon havuzları ve havalandırmalı lagünlerden sonra evsel atıksuların daha ileri arıtımı amacıyla kullanılır. • Serbestçe yüzen bitkiler (su mercimeği, su sümbülü) atıksu arıtımı için yapılmış olan bakımlı havuzlarda yetiştirilir. • Bu sayede ağır metal, fenol bileşikleri, pestisitler ve nütriyentlerin giderimi sağlanmaktadır. Stabilizasyon havuzları çıkış suyu AKM değeri alg kaynaklı ise, su mercimeği havuzları kullanılabilir. Su sümbülü havuzları Su mercimeği havuzları

8. Toprak-bazlı sistemler Hızlı infiltrasyon sistemleri: • Atıksuların, kum gibi geçirimli zeminlerden yeraltına sızdırılması sırasında arıtımı prensibine dayanır. • Sızan sular, kuyu ve galerilerle alınabilir veya yeraltı sularının beslenmesi amacı ile de kullanılabilir. • Ön çöktürme: septik tanklar • Hidrolik yük: 0,1-1,5 veya 1,5-2,1 m/hafta • Arazi üzerinde akıtma: • Biyolojik arıtma veya ön arıtma suları • Atıksu, bitki örtüsü arasından akıtılarak toplama hendeklerine ulaşır; aşağıya doğru akma esnasında, arıtma gerçekleşir. • 6-8 saat besleme, 16-18 saat dinlenme Hızlı infiltrasyon sistemleri Okaloosa-Florida

9. ANA BAŞLIKLAR • Doğal Arıtma Sistemleri • Atıksuyun Geri Kazanımı ve Yeniden Kullanımı • Atıksu Arıtma Sistemleri

10. ATIKSUYUN GERİ KAZANIMIVE YENİDEN KULLANIMI Hidrolojik döngü 47 Atmosferden karaya Rüzgar < %1 kullanılabilir x 1000 km3/yıl Yağış Yenilenebilir su kaynaklarının sadece ~ %31’ine ulaşılabiliyor (coğrafi ve mevsimsel değişimler sonucu) Evaporasyon Evaporasyon 505 İnfiltrasyon Taşkın Yeraltı su düzeyi Yüzeysel taşkın Yeralt akış-denizlere 47 (toplam akış) 6000 km3/yıl • Su kaynakları çoğalmıyor • Su kaynakları kirleniyor • Hızlı nüfus artışı / Şehirleşme • Su ihtiyacı hızla artıyor... • Toplam su ihtiyacı: 3800 km3/yıl • Sulama: > %65 • Endüstri: %20 • İçme suyu: %10

11. Su kıtlığı • Yaklaşık 1,1 milyar kişinin (dünya nüfusunun %18’i) temiz su kaynaklarına ulaşımı yok.. • 2,4 milyar kişi yeterli sıhhi servise sahip değil (WHO, 2000) • Yenilenebilir temiz su kaynakları • < 1000 m3/ kişi.yıl (Su fakiri ülke) • ≥ 5000 m3/ kişi.yıl (Su-zengini ülke) • TÜRKİYE:200 L/kişi (1990’lar)270 L/kişi (2000’ler) • 1519 m3/kişi.yıl(DSİ, 2103) ; ‘su fakiri bir ülke olma yolunda’ • Nüfus: 75 627 384 (Aralık 2012) 94 600 000 (2050’de) TUIK, 2012 Ülkemizin tüketilebilir yerüstü ve yeraltı su potansiyeli yılda ortalama toplam 112 milyar m3(DSİ, 2013)

12. Fiziksel su kıtlığı Ekonomik su kıtlığı Su kıtlığı az ya da hiç Hesaplanmayan alan Su Savaşları 2025 yılı tahmini global su sıkıntısı: Kuzey Afrika, Orta Doğu ülkeleri, Pakistan, Hindistan ve kuzey Çin’in ciddi su kıtlığı yaşayacağı öngörülmektedir. • Kronik ve yaygın su sıkıntısı: • Yiyecek kıtlığı krizi • Bölgesel su çatışmaları • Ekonomik gelişimin kısıtlanması • Çevresel bozunma • İhtiyacı karşılayacak yeterli miktarda ve kalitede su teminini etkileyen faktörler; • Coğrafi • Hidrolojik • Ekonomik • Sosyal faktörler

13. Atıksuyun geri kazanımı ve yeniden kullanımının gerekliliği Amaç:daha küçük-yerel bir alanda hidrolojik döngüyü kapamak; yenilenebilir su kaynaklarının korunumu .. Atıksu, uygun arıtım sonrasında, yeni bir su kaynağı olarak kapımızda... • AVANTAJLAR: • Çevrenin ve doğal kaynakların korunumu • Sürekli var olan bir su kaynağı (Güvenilir) • Çevresel bozunmaya yol açacak nütriyentlerin değerlendirilmesi • Su kaynakları üzerindeki baskının azaltılması • Yeni su kaynakları ve ilgili alt yapı masraflarının azaltılması • Arıtılmış atıksuyun geri kazanımı ve kullanımı, fiziksel, politik ve ekonomik sınırlamalar sonucu yeni temiz su kaynaklarına ulaşılamadığında başvurulan bir uygulama olarak kalıyor.

14. Arıtılmış suların yeniden kullanım alanları

15. Yılda 600,000-700,000 m3 karın eritilmesinde (Sapporo-Japonya) Sokak temizleme Toz / Isı kontrolü Pirinç tarlası (Kumamoto, Japonya)

16. Osaka-Japonya Kanal suyu: 5000 m3/gün evsel atıksu; üçüncül arıtım (kum filtre) + klorlama Meguro Nehri / Tokyo: Arıtılmış su + UV (biyoçeşitliliğin artması) Önce Sonra

17. Arıtılmış suyun uygulama alanlarını belirleyen faktörler? Atıksuyun arıtılması için seçilecek arıtma tipi ve arıtılmış suyun geri kullanım alanları, temiz suyun kullanım şekli ve kullanım sonrasındaki kalitesine bağlıdır. Su kaynağı Kentsel / Endüstriyel Kullanım Konvensiyonel Atıksu Arıtımı İleri Arıtım Su Arıtımı İleri arıtım uygulanan su İçme suyu Yüksek kalitede yüzey veya yeraltı suyu Göreceli su kalitesi ve sınıflandırılması Arıtılmış su Atıksu Hedeflenen geri kullanım alanına uygun arıtma tipi / kombinasyonları belirlenebilir..

18. Arıtılmış sularda dikkat edilen parametreler Kimyasal Mikrobiyolojik Fiziksel • Organikler (biyobozunur) • TOK • Nitrat • Ağır metaller • pH • Eser Maddeler (EDCler, PPCPler) • Dezenfektan yan ürünleri • Toplam çözünmüş katı madde (TÇKM) • TAKM • Bulanıklık • Sıcaklık Bakteri Protozoa Virüs Helmit

19. Arıtılmış Suların Geri Kullanımı -Yönetmelikler / Kılavuzlar - Kaliforniya - Atıksu Geri kazanımı / Kullanımı Kriterleri (1978 / 2000) (California Code of Regulations, Title 22, Division 4) WHO (Dünya Sağlık Örgütü) 1989. “WHO Guidelines for Agriculture and Aquaculture” 2006. “WHO Guidelines for the Safe Use of Wastewater, Excreta and Greywater” diğer yönetmelik ve kılavuzlara kıyasla daha az kısıtlayıcı.. US EPA: ‘Guidelines for Water Reuse’ (1992 / 2004) • A.B.D: Bazı eyaletler EPA 2004 veya kendi geri kazanım yönetmeliklerini uyguluyor; bazı eyaletler uygulamıyor; bazıları içme suyu su kalitesini hedefliyor (Teksas) • Avrupa: WHO veya Kaliforniya-Title 22 TÜRKİYE : Atıksu Arıtma Tesisleri Teknik Usuller Tebliği (Resmi Gazete: 27527, 2010) EK 7 : Arıtılmış Atıksuların Sulama Suyu Olarak Geri Kullanım Kriterleri

20. US EPA: ‘Guidelines for Water Reuse’ (2004) - ÖRNEK ALANLAR

21. Atıksu geri kazanımı ve kullanımı projelerinde en önemli konulardan biri patojenik organizmalarla taşınacak bulaşıcı hastalık riskidir.. E.coli Hepatit C virüsü Giardia Lambia

22. Atıksu Arıtma Tesisleri Teknik Usuller Tebliği Tablo E7.1 : Sulamada geri kullanılacak arıtılmış atıksuların sınıflandırılması

23. Atıksu Arıtma Tesisleri Teknik Usuller Tebliği Tablo E7.2 Sulama suyunun kimyasal kalitesinin değerlendirilmesi için geliştirilmiş tablo Evsel nitelikli atıksular hariç sulama amaçlı kullanılacak arıtılmış atıksular

24. Tablo E7.7 : Sulama Sularında İzin Verilebilen Maksimum Ağır Metal ve Toksik Elementlerin Konsantrasyonları Sanayi tesislerinden kaynaklanan atıksular

25. Tablo E7.10 Atıksu geri kazanımı için uygulanan arıtma teknolojileri ve giderdikleri kirleticiler

26. Arıtım teknolojileri ve su kalitesi

27. DÜNYADA; En yüksek paya sahip uygulama; tarımsal sulama (%70) Endüstriyel: %20, Evsel: %10 Atıksuyun geri kullanımında en önemli gelişmeler/uygulamalar kuraklık yaşanan ülkelerde gerçekleşmektedir: Portekiz, İspanya, İtalya, Güney Fransa gibi Avrupa-Akdeniz ülkeleri, İsrail, Ürdün, Kuveyt, Tunus, Birleşik Arap Emirlikleri… İSRAİL: Üretilen kentsel atıksuyun %72’si geri kazanılmaktadır (öncelikli alan tarımsal sulama ) Geri kazanılan arıtılmış atıksu miktarı, İsrail’in su kaynaklarının yaklaşık %15’ini oluşturmaktadır.

28. Jimenez ve Asano, 2008 • Konya AAT-çıkış suyunun bir kısmının (1000 m3/gün) yeşil alan sulama amaçlı kullanımı planlanıyor (Özcan, 2013) • Afyonkarahisar AAT-çıkış suyunun tarımsal sulamada kullanılması amacıyla bir proje hazırlandı. (Hollanda hükümeti) • (http://www.afyonatiksubirligi.gov.tr/) • Antalya-Belek yöresi: Otellerin paket arıtma tesisi çıkış sularının golf sahalarında kullanımı (Özcan, 2013) • Muğla-Bodrum: Konacık evsel atıksu arıtma tesisi (MBR, 1500 m3/gün) çıkış suyu- bahçe sulama ve araba yıkama amaçlı (Özcan, 2013) MÜCADELE ALANLARI • Teknolojik yenilikler • Ekonomik destek • Halkın / kullanıcının algısı / katılımı

29. ATIKSU ARITMA SİSTEMLERİ • Merkezi arıtma sistemleri • Merkezi olmayan (yerinde) arıtma sistemleri • Uydu arıtma sistemleri

30. Avantajlar ? Dezavantajlar ? İkincil arıtım (Biyolojik arıtma sistemleri) GERİ KAZANIM Merkezi arıtma sistemleri Üçüncül Arıtım (MF, UF, yüzeysel filtrasyon, flotasyon) GERİ KAZANIM Farklı arıtma seviyelerinde arıtılmış su temini ve farklı geri kullanım uygulamaları yapılabilir. İleri arıtım (NF, RO, Elektrodiyaliz) (İleri oksidasyon, karbon adsorpsiyon, iyon değişimi ) Dezenfeksiyon (Ozonlama, klorlama, UV) GERİ KAZANIM

31. Merkezi olmayan arıtma sistemlerinde, bakım ihtiyacının az olduğu ve fazla müdahale gerektirmeyen / uzun-soluklu işletilebilen arıtma üniteleri tercih edilir. • Atıksuyun toplanması, arıtımı ve geri kullanımının atıksuyun üretildiği alanda veya yakınında gerçekleştirilmesi esastır. • Genellikle, birbirinden ayrı / uzak olan küçük yerleşim alanlarında / tesislerde / işletmelerde / endüstriyel-tarımsal faaliyetler sonucu üretilen atıksuların arıtımını ve kullanımını hedefler. • Tarımsal: Mandıra / Gıda / Hayvancılık • Uzak alanlarda kurulan yerleşim yerleri, köyler, mecralar, kamp alanları, • İki veya daha fazla sayıda ev / bina / apartmandan toplanan atıksu,vb. Merkezi olmayan arıtma sistemleri

32. Uydu Arıtma- Kanalizasyon suyunun çekilmesi ve arıtımı+park/bahçe sulama Uydu Arıtma-Sifon suyu Endüstriyel geri kullanım Su kaynağı Alıcı su kaynağına olası etkinin azaltılması Merkezi olmayan arıtma (yerinde) sistemi ile damlatma sulama Atıksu Arıtımı Tchobanoglous, 2003

33. Merkezi olmayan arıtma sistemleri • Kaynakta ayrıştırma(kompostlaştırma tuvaletleri, ürin ayrıştırma, gri su ayrıştırma) • Ön arıtma(katı-sıvı ayrıştırma, yağ ayrıştırma) • Birincil arıtım(Septik tank: Çökelebilir ve yüzen katı maddeler için;katı maddenin çürütülmesi / sıvılaştırılması ve katı madde miktarının azaltılması) Atıksu Çıkış Savak Köpük tabakası Çamur • İkincil arıtım (büyük ölçekli sistemlerdekine benzer üniteler) • Örneğin: damlatmalı filtreler, ardışık kesikli reaktörler, Hibrid ve askıda büyüyen sistemler, membran biyoreaktörler, sulak alanlar gibi... Birincil arıtım (septik tanklar)

34. İkincil biyolojik arıtım Spreyleme yolu ile atıksuyun eşit dağıtımı Sentetik medya filtresi Balık havuzu Atıksu Sulak alan Arıtılmış su Septik tank çıkış suyu Fiberglas konteyner Doğal havuzlar / havalandırmalı lagünler Asılı dokuma levhalar Atıksu Çıkış suyu • Merkezi olmayan atıksu arıtma sistem konfigürasyonuna örnekler: • (Izgaralar), septik tank + kesikli kum filtreleri+ Dezenfeksiyon • (Izgaralar), septik tank + kesikli ardışık reaktör (veya oksidasyon hendeği) +yüzeysel filtrasyon + Dezenfeksiyon • (Izgaralar), septik tank + Dengeleme tankı + MBR + Dezenfeksiyon Aerobik biyoreaktör Membran sistemi Arıtılmış su MBR (Membran biyoreaktör) Çamur En yaygın geri kullanım alanları • Tarımsal ve arazi sulama • Ev içi içme suyu dışındaki uygulamalar • Rekreasyonal / Çevresel uygulamalar • Yeraltı suyu besleme

35. Uydu arıtma sistemleri Atıksuyun, geri kullanımının yapılacağı alana yakın yerlerde arıtılmasını hedefleyen sistemlerdir. Genellikle katı madde giderimi gerçekleşmez. Katı madde, merkezi (veya merkezi olmayan) arıtma sistemine gönderilmek üzere kanalizasyona deşarj edilir. AVANTAJLAR? • Suyun geri kazanımının / kullanımının sağlanması, • Merkezi arıtma sisteminin organik/hidrolik yükü azalması • …. DEZAVANTAJLAR?

36. Uydu arıtma sistemleri Uydu Arıtma- Kanalizasyon suyunun çekilmesi ve arıtımı+park/bahçe sulama Uydu Arıtma-Sifon suyu Endüstriyel geri kullanım Su kaynağı Alıcı su kaynağına olası etkinin azaltılması Merkezi olmayan arıtma (yerinde) sistemi ile damlatma sulama Atıksu Arıtımı Tchobanoglous, 2003

37. Uydu arıtma sistemleri Geri kullanım alanları • Binalarda (İçme suyu dışında; havalandırma suyu, sifon suyu) • Arazi (bahçe) sulama(Parklar, golf sahaları, sokaklar, vb.) • Göller ve rekreasyonel uygulamalar • Yeraltı suyu besleme • Endüstriyel uygulamalar(Soğutma suyu, proses suyu,ekipman temizleme amaçlı, kağıt üretiminde, kumaş boyamada kullanılmak üzere üretim suyu, kazan besleme suyu) • Arıtım teknolojilerine örnekler: • Konvansiyonel; Aktif çamur, biofilm reaktörleri, • Nütriyent giderimi içeren biyolojik reaktörler • Membran biyoreaktörler (özellikle uydu arıtma için çok uygun) • Ardışık kesikli reaktörler • Ardışık kesikli reaktörler + Yüzeysel filtrasyon ya da membran filtrasyon

38. SONUÇ / ÖNERİLER Atıksuyun geri kazanımı-kullanımı proje planlarında Mühendislik açıdan önemli noktalar • Su kalitesi / Halk sağlığının korunumu • Atıksu arıtma ve bertaraf ihtiyacının değerlendirilmesi • Su temini ve talebinin değerlendirilmesi • Atıksuyun geri kazanımının su kaynaklarına yararının değerlendirilmesi • Teknik ve ekonomik analizler • Halk bilgilendirme programı Değerli bileşenleri nedeniyle atıksuların geri kazanımı / kullanımı sağlanmalıdır. Ülkemiz için gelecekte zorunluluk olabilecektir. Atıksuyun arıtımı, geri kazanımı ve kullanımı entegre su kaynakları yönetimi kapsamında değerlendirilmelidir. Başarılı bir atıksu geri kazanım / kullanım projesi için haklın katılımına her aşamada yer verilmelidir.

39. TEŞEKKÜRLER…