ARITILMIŞ ATIKSULARIN YENİDEN KULLANIMI VE YAĞMUR SUYU HASADI SİSTEMLERİ (EL KİTABI)

Transkript

1 TÜRKİYE BELEDİYELER BİRLİĞİ ARITILMIŞ ATIKSULARIN YENİDEN KULLANIMI VE YAĞMUR SUYU HASADI SİSTEMLERİ (EL KİTABI) (2. Baskı) ANKARA, Nisan 2016 Bu kitabın bütün yayın hakları Türkiye Belediyeler Birliği ne aittir. Kitap, Türkiye Belediyeler Birliği nin yazılı izni olmaksızın çoğaltılamaz ve yayınlanamaz.

2 TÜRKİYE BELEDİYELER BİRLİĞİ Tunus Caddesi No: 12, Kavaklıdere / Ankara Tel: (0 312) Faks: (0 312) tbb@tbb.gov.tr ISBN: TASARIM: Gizem GÖZ Bilal BERBER BASKI: Yorum Basın Yayın Sanayi Ltd. Şti. İvedik Organize Sanayi Bölgesi Matbaacılar Sitesi Cadde (Eski 35. Cad.) No: 36 Yenimahalle / ANKARA Tel: Fax: info@yorummatbaa.com

3 TÜRKİYE BELEDİYELER BİRLİĞİ ARITILMIŞ ATIKSULARIN YENİDEN KULLANIMI VE YAĞMUR SUYU HASADI SİSTEMLERİ (EL KİTABI) Prof. Dr. Ayşegül TANIK Prof. Dr. İzzet ÖZTÜRK Y. Müh. Gökhan CÜCELOĞLU ANKARA, Nisan 2016

4

5 SUNUŞ Türkiye Belediyeler Birliği ülkemizdeki bütün belediyelerin doğal üye olduğu, kamu tüzel kişiliğine haiz, ulusal düzeyde kurulan tek yerel yönetim birliğidir. Belediyelerimizi ulusal ve uluslararası platformlarda temsil eden, onları ilgilendiren yasa hazırlıklarını takip ederek görüş bildiren ve her kademesinden personeline eğitim hizmeti sunan, iş birlikleri ile bilgi paylaşımını teşvik eden, belediyecilik alanında dünyada ve ülkemizdeki iyi uygulama örneklerinin yaygınlaşmasına yardımcı olan Birliğimiz; asli görevlerinin yanı sıra ülkemizin yerel kalkınma politikalarına katkı sağlamak için özveriyle çalışmalarını yürütmektedir sayılı On Dört İlde Büyükşehir Belediyesi ve Yirmi Yedi İlçe Kurulması ile Bazı Kanun ve Kanun Hükmünde Kararnamelerde Değişiklik Yapılmasına Dair Kanun ile nüfusun %93 ü belediye sınırları içerisinde yaşar hale gelmiş ve belediyelerin hizmet götürme alanları genişlemiştir. Özellikle son yıllarda milli gelirimizde yaşanan artışın da etkisiyle, çevre koruma yatırımlarına merkezi ve yerel yönetim bütçelerinden ayrılan yüksek paylar neticesinde ülke genelindeki temel çevresel altyapı yatırımlarında kayda değer gelişmeler sağlanmıştır. Çevre koruma ve geliştirme ile ilgili altyapı yatırımlarının yüksek maliyetli yatırımlar olması, bu yatırımların sürdürülebilirliğinin sağlanmasını önemli kılmaktadır. Bu durum, başta su ve atıksu arıtma tesisleri olmak üzere çevre alt yapı yatırımlarının planlanma, projelendirme ve işletim aşamalarında görev alacak kalifiye teknik personele olan ihtiyacı artırmıştır. Bu çerçevede, belediyelerimizin teknik personelinin çevre konularında teorik ve uygulama alanlarındaki bilgi birikimlerine katkı sağlaması amacıyla Birliğimiz tarafından teknik kitaplar hazırlatılmıştır. Bu kapsamda kaleme alınan eserlerden biri olan Arıtılmış Atıksuların Yeniden Kullanımı ve Yağmur Suyu Hasadı Sistemleri El Kitabında, arıtılmış atıksular ile yağmur sularının yeniden kullanımı alanındaki güncel, bilimsel ve teknolojik esaslar ile uygulamalara yer verilmiştir. Bütün belediyeleri tek çatı altında toplayan Birliğimiz, Birlikte Belediyecilik anlayışıyla çıktığı yolda; tarafsız, birleştirici, insan odaklı ve yenilikçi ilkeleriyle belediyelerimizi her yönüyle daha da güçlendirmek için onlara rehberlik etme çalışmalarına devam etmektedir. Bu bilinçle hazırlatılan bu kıymetli eseri sizlere sunarken, çalışmalarınıza katkı sağlamasını temenni eder, emeği geçen herkese teşekkürlerimi sunarım. Dr. Kadir TOPBAŞ Türkiye Belediyeler Birliği Başkanı (İstanbul Büyükşehir Belediye Başkanı) V

6 VI

7 ÖNSÖZ Bu el kitabı, Arıtılmış Atıksuların Yeniden Kullanımı ve Yağmursuyu Hasadı ile ilgili kapsamlı güncel temel bilgi ve uygulamaları, Belediyelerin atık konusunda çalışan mühendis, operatör ve teknikerlerin kullanımına sunmak üzere hazırlanmıştır. Toplam 8 Bölüm den oluşan bu eserde arıtılmış atıksuların yeniden kullanımı sorununun anlamı, önemi ve boyutları ile yağmursuyu hasadı uygulamaları sürecinde uyulması gereken temel bilimsel ve teknolojik esaslar verilmektedir. Kitapta başlıca, giriş, arıtılmış atıksuların potansiyel faydaları ve karşılaşılabilecek sorunlar, yeniden kullanımına dair ulusal mevzuat, tarımsal amaçlı kullanımının yönetimi, tarımsal amaçlı kullanım için mevcut sistemlerin iyileştirilmesi ve yeni sistemlerin geliştirilmesi, gri su geri kazanımı ve değerlendirilmesi, arıtılmış atıksuyun yeniden kullanımının yönetimi, yağmursuyu toplama, biriktirme ve geri kullanımı konuları incelenmiştir. Bir tür mesleki ve sosyal sorumluluk hizmeti olduğu düşüncesiyle hazırlanan bu kitapta özellikle Arceivala ve Asolekar (2007), Arceivala (2002), Asano vd. (2007), Tchobanoglous (2003) den geniş ölçüde yararlanılmıştır. Bu yüzden söz konusu eserlerin yazarlarına şükranlarımı sunarım. Kitapta özetle değinilen konular hakkında daha detaylı bilgi ve uygulama örnekleri için mutlaka ilgili kaynaklara başvurulması gerekecektir. İlgili Bölümlerin yazımındaki katkılarından dolayı Prof. Dr. Ayşe Gül Baysal Tanık ve Y. Müh. Gökhan Cüceloğlu na şükranlarımı sunarım. Kitabın derlenmesi, bilgisayarda itina ile yazımı ve düzenlenmesinde yoğun emeği olan Y. Müh. Zehra Aynur a en içten teşekkürlerimi sunarım. Kitabın üniversite dışında basılabilmesi için bizlere izin veren İTÜ Rektörü Prof. Dr. Mehmet Karaca ya, İnşaat Fakültesi Dekanı Prof. Dr. Gaye Onursal Denli ye ve Bölüm Başkanımız Prof. Dr. İsmail Toröz e şükranlarımı arz ederim. Eserin basımını sağlayan Türkiye Belediyeler Birliği Başkanı Sayın Dr. Kadir Topbaş a, Genel Sekreter Sayın Hayrettin Güngör ve Genel Sekreter Yardımcısı Sayın Recep Şahin ile değerli çalışanlarına teşekkürü borç bilirim. Prof. Dr. İzzet ÖZTÜRK VII

8 VIII

9 İÇİNDEKİLER SUNUŞ... V ÖNSÖZ... VII KISALTMALAR... XI 1. GİRİŞ Alternatif Su Kaynakları Olarak Atıksular ve Yağmur Sularının Ülkemiz Açısından Önemi Atıksular ve Yağmur Sularının Yeniden Kullanım Potansiyeli ARITILMIŞ ATIKSULARIN POTANSİYEL FAYDALARI VE KARŞILAŞILABİLECEK SORUNLAR Yeniden Kullanım Seçenekleri Yeşil Alan Sulaması ve Diğer Kentsel Kullanımlar Endüstriyel Kullanım Arazide Arıtma ve Arıtılmış Atıksuyun Tarımsal Amaçlı Kullanımı Rekreasyonel Kullanım ve Çevresel Koşulların İyileştirilmesi Yeraltı Suyu Besleme İçme Suyu Olarak Kullanım Arıtılmış Suların Kullanım Riskleri ARITILMIŞ ATIKSULARIN YENİDEN KULLANIMINA DAİR ULUSAL MEVZUAT Arıtılmış Atıksuların Tarımsal Sulama Amaçlı Kullanımı Konusundaki Ulusal Mevzuat Arıtılmış Atıksuların Akifer Restorasyonu Amaçlı Kullanımı Konusundaki Ulusal Mevzuat ARITILMIŞ ATIKSULARIN TARIMSAL AMAÇLI KULLANIMININ YÖNETİMİ Sulama Sistemi Planlama Kontrolü Genel Planlama Esasları Sistem Yerleşimi Toprak-Bitki-Su Sistemi ve Sürdürülebilirlik İşletme Esasları Bazı Sistem Bileşenlerinin Projelendirme Esasları Atıksuyun Ön Arıtımı Atıksuyun İletimi Dengeleme ve Biriktirme Lagünü Sulama Tipleri Fazla Suyun Toplanması ve Bertarafı Ürün Seçimi ve Ürün Dağılımı Ürünlerin Su İhtiyacı Sulama Sıklığı, Terleme (Evapotranspirasyon) ve Toprak Nemi Yağıştan Sonra Net Sulama İhtiyacı İletimdeki Kayıplardan Sonra Brüt Sulama İhtiyacı Bir Sulama Sisteminin Sürdürülebilirliği Toprakta Zamanla Tuz Birikmesi IX

10 Bitkilerin Tuza Karşı Toleransları ve Sürdürülebilirlik Geleneksel Sulama Suyu Kriterleri Ağır Metaller ve Dayanıklı (Kalıcı) Maddeler Sulama ile Nütrient (N ve P) Giderimi Zemine Organik Madde Yüklemesi Patojen Taşınımı Arazide Arıtma Verimi Arıtılmış Atıksularla Sulama Uygulamaları TARIMSAL AMAÇLI KULLANIM İÇİN MEVCUT SİSTEMLERİN İYİLEŞTİRİLMESİ VE YENİ SİSTEMLERİN GELİŞTİRİLMESİ Membran Teknolojileri Filtrasyon Prosesleri (Mikrofiltrasyon (MF), Ultrafiltrasyon (UF), Nanofiltrasyon (NF) ve Ters Osmoz (RO)) Membranla Ayırma Prosesleri Membran Biyoreaktör (MBR) Teknolojisi Dezenfeksiyon Sistemleri Arıtılmış Atıksuların Tarımsal Sulamada Kullanımı Üzerine Ülkemizdeki Güncel Uygulama ve İyileştirme Çalışmaları GRİ SU GERİ KAZANIMI VE DEĞERLENDİRİLMESİ Gri Su Miktarı ve Kalitesi Gri Su Arıtma Sistemi ve Teknolojisi Gri Su Arıtım Maliyetleri ARITILMIŞ ATIKSUYUNUN YENİDEN KULLANIMININ YÖNETİMİ Yeniden Kullanım Amaçlı Atıksu Arıtımının Genel İlkeleri ve Risk Değerlendirmesinde Kullanılan Araçlar Geçerli Olan Uluslararası Standartlar, Yönetmelikler ve Rehberler Atıksu Geri Kullanım Potansiyeli, Politikası ve Kamuoyu Davranışları Çeşitli Ülkelerden Uygulama Örnekleri YAĞMUR SUYU TOPLAMA, BİRİKTİRME VE GERİ KULLANIMI Yağmur Suları ve Potansiyel Kullanım Alanları Yeşil Alanları Sulama Tuvalette Su Kullanımı Çamaşır Yıkama Yağmur Hasadının Üstün ve Zayıf Yönleri Yağmur Suyunun Toplanması- Sarnıç Sistemi Gelişmiş Yağmur Suyu Toplama ve Dağıtım Sistemleri Sızdırma Yağmur Suyu Toplama Sistemleri Yağmur Suyu Sisteminin Bina içinde Döşenmesi Depo Tesisatı Binalarda Yağmur Suyunun Kullanılmasına İlişkin Dünyadaki ve Türkiye deki Mevzuat ve Teşvikler Maliyetler ve Verimlilik Yağmur Suyu Toplama ve Kullanma Sistemleri- Uygulama Örnekleri KAYNAKLAR DİZİN X

11 KISALTMALAR AAT : Atıksu Arıtma Tesisi AATTUT : Atıksu Arıtma Tesisleri Teknik Usuller Tebliği AB : Avrupa Birliği ABD : Amerika Birleşik Devletleri ABS : Alkil Benzen Sülfonat ADNKS : Adrese Dayalı Nüfus Kayıt Sistemi AKM : Askıda Katı Madde Ar-Ge : Araştırma ve Geliştirme BNR : Biyolojik Nütrient Giderimi BOİ5 : Biyokimyasal Oksijen İhtiyacı ÇOB : Çevre ve Orman Bakanlığı DSİ : Devlet Su İşleri ED : Elektrodiyaliz EDI : Elektrodeiyonizasyon USEPA : Birleşik Devletler Çevre Koruma Ajansı FAO : Birleşmiş Milletler Gıda ve Tarım Organizasyonu GAP : Güneydoğu Anadolu Projesi GASKİ : Gaziantep Su ve Kanalizasyon İdaresi HRT : Hidrolik Bekletme Süresi İSKİ : İstanbul Büyükşehir Belediyesi Su ve Kanalizasyon İdaresi İZSU : İzmir Su ve Kanalizasyon İdaresi Genel Müdürlüğü KOİ : Kimyasal Oksijen İhtiyacı MBR : Membran Biyoreaktör MF : Mikrofiltrasyon MLSS : Sıvı İçerisindeki Askıda Katı Madde NF : Nanofiltrasyon OSİB : Orman ve Su İşleri Bakanlığı PVC : Polivinil Klorür RO : Ters Osmoz RSC : Kalıntı Sodyum Karbonat SAR : Sodyum Adsorbsiyon Oranı SAT : Toprak-Akifer Arıtma Sistemleri SKKYTUT : Su Kirliliği Kontrolü Yönetmeliği Teknik Usuller Tebliği SRT : Çamur Yaşı SYGM : Su Yönetimi Genel Müdürlüğü TA : Teknoloji Alanı TÇK : Toplam Çözünmüş Katılar TÇM : Toplam Çözünmüş Madde TDS : Toplam Çözünmüş Katılar TFK : Teknolojik Faaliyet Konusu TRAKYAKA : Trakya Kalkınma Ajansı TSE : Türk Standartları Enstitüsü TSO : Ticaret ve Sanayi Odası TÜİK : Türkiye İstatistik Kurumu YAS : Yeraltı Suyu WHO : Dünya Sağlık Teşkilatı XI

12 XII

13 1. GİRİŞ Su sıkıntısı çeken ülkeler, jeolojik konumları veya iklim şartlarından dolayı yıllardır yeterli miktarda temiz ve sağlıklı suya erişimde zorluklar yaşamaktadır. Kayıtlara göre dünyada 29 ülkede yaşayan 436 milyon insan yeterli suya erişimden yoksundur; hatta bu sayının 2050 yılında 3 5 kat artacağı beklenmektedir. Dünyadaki su kaynaklarının sınırlı oluşuna karşın nüfusun sürekli artışı, suyun önemini daha da arttırmaktadır. Birleşmiş Milletlerin Bin Yıl Kalkınma Hedeflerinden biri de, 2015 yılına kadar yeterli miktarda sağlıklı suya erişemeyen insan sayısını %50 oranında azaltmak tır. Bu hedefe ulaşabilmek için mevcut erişilebilir su kaynaklarının kirlenmesi önlenmelidir. Bu durum, atıksu arıtma teknolojilerinin kullanımını yaygınlaştırmak ve oluşan atıksuların gerektiği gibi arıtılmasını zorunlu kılmaktadır. Mevcut su kaynaklarının kirlenmesinin önlenmesi yanında, alternatif su kaynakları da değerlendirilmelidir. Gelişen dünyada ileri arıtma teknolojilerinin uygulanması ile atıksuların çeşitli amaçlarla yeniden kullanımı mümkün olabilmektedir. Böylece atıksuların, hem alıcı ortamları kirletmesi önlenmekte hem de alternatif bir su kaynağı olarak değerlendirilmesi sağlanmaktadır. Bu yeni su kaynağına ilave olarak yağmur suyunun biriktirilerek çeşitli amaçlarla kullanımı da mümkündür. Yağmur suyunun sarnıçlarda toplanarak çeşitli amaçlarla kullanımı çok eski yıllardan beri bilinen bir uygulamadır. Su kaynaklarının azaldığı günümüzde, bu yöntem tekrar önem kazanmış, özellikle az yağış alan yörelerde tercih edilmeye başlanmıştır. Bu kitapta, alternatif su kaynakları arasında başı çeken atıksuların geri kazanımı ve yağmur sularının toplanarak kullanıma sunulması konusunda güncel bilgiler verilecektir. Her iki alternatifin gerek Türkiye de, gerekse diğer ülkelerdeki kullanımları ve çalışma prensipleri, uygulamada uyulması gereken yasal mevzuat ve güncel uygulama örneklerine yer verilecektir. Ayrıca her iki alternatif kaynağın ülkemiz açısından anlam önemleri de vurgulanacaktır Alternatif Su Kaynakları Olarak Atıksular ve Yağmur Sularının Ülkemiz Açısından Önemi Türkiye tatlı su kaynakları yönünden zengin gözükmesine rağmen, sanıldığı gibi su zengini ülkeler arasında değildir. Kişi başına düşen yıllık m 3 su miktarı ile ülkemiz su azlığı yaşayan bir ülke konumundadır. Türkiye İstatistik Kurumu (TÜİK) 2030 yılı için nüfusumuzun 100 milyon olacağını öngörmektedir. Su kaynaklarımızın aynı şekilde korunacağını varsayarsak, kişi başına düşen yıllık su miktarı, DSİ ye göre m 3 civarında (DSİ, 2009a) olacaktır. Bu miktarlar ülkemizin 2030 yılında su fakiri ülkeler arasına gireceğini göstermektedir. Dolayısıyla gelecek nesillere sağlıklı ve yeterli su bırakabilmek için mevcut su kaynaklarımızı verimli kullanmanın yanı sıra, kullandığımız suyun da geri dönüşümünü sağlamamız gerekmektedir. Ülkemizdeki toplam su tüketiminin yıllara ve sektörlere göre dağılımına bakıldığında, toplam su kullanımının döneminde yaklaşık 3 kat artacağı öngörülmektedir (ÇOB, 2008). Sulama, su tüketiminde en büyük paya sahip sektör olarak dikkat çekmektedir (Tablo 1.1). 1

14 Tablo 1.1. Türkiye de su kullanımı (ÇOB, 2008) Yılar Toplam Su Kullanımı Sektörler Sulama Kentsel Endüstriyel Milyon m 3 % % % % ,2 72,4 15,9 11, Türkiye, yıllık ortalama 501 km 3 suya karşılık gelen miktarda yağış almaktadır; ancak ülkemizin toplam yenilenebilir su potansiyeli bürüt 234 km 3 (193 km 3 yüzeysel, 41 km 3 yeraltı suyu olmak üzere) olarak hesaplanmıştır. Günümüzdeki ekonomik ve teknik koşullar sebebiyle ülkemizin kullanılabilir yüzeysel ve yeraltı su potansiyeli, yılda ortalama 112 km 3 (98 km 3 yüzeysel, 14 km 3 yeraltı suyu) olmaktadır (DSİ, 2009b) yılında su kaynaklarından 11,7 milyar m 3 su çekilmiş ve alıcı ortamlara 9,1 milyar m 3 atıksu deşarj edilmiştir (TÜİK, 2012a). Yine 2010 yılındaki verilere göre, atıksuların büyük çoğunluğu denizlere (%45) ve akarsulara (%43) deşarj edilmektedir. Kanalizasyon şebekelerinden deşarj edilen atıksuların da %76 sı arıtılmaktadır. Belediye kanalizasyon şebekeleri ile Türkiye nüfusunun %73 üne hizmet verilmektedir. Ancak, atıksu arıtma tesisleri ile hizmet verilen belediye nüfusunun oranı Türkiye nüfusu içinde %52, toplam belediye nüfusu içinde %62 olarak hesaplanmıştır. Arıtılan atıksuyun %37,9 una ileri, %34,3 üne biyolojik, %27,6 sına fiziksel ve %0,2 sine doğal arıtma uygulanmıştır (TÜİK, 2012b). Verilen bilgilerden de anlaşılacağı üzere, ülkemizin hâlihazırdaki su kaynaklarına alternatif kaynaklar eklenmesi zorunludur. Bu bağlamda, dünyada çeşitli örneklerine de rastlanan arıtılmış atıksuların yeniden kullanımı ile önemli bir alternatif kaynak sağlanabilecektir. Mevcut yapıda henüz ülkenin atıksularının tamamı arıtılamamaktadır; ancak özellikle ileri ve biyolojik arıtmadan geçirilen suların halen bir tarım ülkesi konumundaki ülkemizde, tarımsal sulamaya kayda değer bir katkısı olacağı bilinmektedir. Dolayısıyla bu konudaki çalışmalar da ivme kazanarak sürmektedir Atıksular ve Yağmur Sularının Yeniden Kullanım Potansiyeli Bu kitapta ilgili bilgilerin özetlenerek verilmesi ile ülkemizde bu konudaki bilincin ve farkındalığın artmasına yardımcı olunması hedeflenmektedir yılları arasında uygulanan Dokuzuncu Kalkınma Planı nda Çevrenin Korunması ve Kentsel Altyapının Geliştirilmesi başlığı altında, su alanına yapılan atıflar arasında atıksuların arıtıldıktan sonra tarım ve sanayide kullanılmasının teşvik edilmesi ifadesi yer almaktadır. Ayrıca yılları arasında uygulanacak olan Onuncu Kalkınma Planı nda da Kentsel Altyapı başlığı altındaki politikalar arasında arıtılan atık suların yeniden kullanımı özendirilecektir ifadesi yer almaktadır. TÜBİTAK Vizyon 2023 ün hazırlanması sürecinde de, Delfi anketi sonuçlarının değerlendirilmesinden sorumlu 10 sosyo-ekonomik panelden biri olan Çevre ve Sürdürülebilir Kalkınma Paneli hedeflerine ulaşılabilmesi için 9 teknolojik faaliyet konusu (TFK) belirlemiştir. Bu TFK ların gerçekleştirilebilmesi için öngörülen teknolojik aşama ve gelişmeler, Delfi ifadeleri ile detaylandırılmış ve ülke olarak hangi Ar-Ge ve teknoloji alanlarına (TA) odaklanılması gerektiği belirtilmiştir. Panelde, su alanı ile ilgili öncelikli teknolojik 2

15 faaliyet konusu Su Kirliliği ve Kontrolü olarak kararlaştırılmıştır. Bu kapsamda, suyun geri kazanımının ve yeniden kullanımının gerçekleştirilebilmesine yönelik olarak biyolojik yöntemlerin ve ileri arıtma teknolojilerinin kullanımının yaygınlaştırılması ve bu yaklaşımın mümkün olduğu kadar yüksek miktarda su harcayan çeşitli sektörlerde (tekstil, kimya vb.) uygulanması hedeflenmiştir (TÜBİTAK, 2010). Ayrıca, 5. Dünya Su Forumu Yerel ve Bölgesel Yönetimler için İstanbul Su Mutabakatı, Yerel ve Bölgesel bir Eylem Planı için Rehber İlkeler Raporu nda yer alan önlemler kapsamında, ekonomik ve verimli su yönetiminde yağmur suyu biriktirilmesi ve atıksuyun geri kullanımına da yer verilmiştir (WWF, 2009). Dolayısıyla, söz konusu her iki alternatif su kaynağının değerlendirilmesi, diğer bir deyişle verimli su kullanımı ve yönetimi, artık bir devlet politikası haline gelmiş bulunmaktadır. Arıtılmış atıksuların tarımsal sulama, sanayi, akifer besleme ve tuvalet sifon suyu, yeşil alan sulaması vb. amaçlı yeniden kullanımı, dünyada giderek yaygınlaşmaktadır. Bazı ülkelerde arıtılmış atıksuların yeniden kullanım oranı %80 lere ulaşmıştır. Bu itibarla konu ülkemiz açısından da büyük önem taşımaktadır. TÜİK Adrese Dayalı Nüfus Kayıt Sistemi (ADNKS) verilerine göre Türkiye nin 2013 yılı sonu itibarıyla nüfus dağılımı aşağıdaki gibidir; Belde, köy nüfusu (kırsal nüfus) = (%8,7) İl/İlçe nüfusu (kentsel nüfus) = (%91,3) Toplam = (% 100) Sızma dahil olmak üzere kişi başına atıksu oluşumu ~200 L/N-gün ve atıksu arıtma tesislerinde (AAT) ~ %5 lik su kaybı esas alınmak suretiyle, kentsel AAT lerden geri kazanılabilecek atıksu potansiyeli, 2013 yılı itibarı ile; QGKAS x 0,2 x 365 x 0,95 5,32 x 10 9 m 3 /yıl mertebesindedir. Bu miktardaki suyun ancak 2/3 lük kısmının teknik ve ekonomik olarak yeniden kullanımının mümkün olduğu kabulü ile, pratikte geri kazanılabilecek arıtılmış atıksu miktarı ~3,54x10 9 m 3 /yıl olarak kabul edilmektedir. Bu değer, ülkemizin tatlı su potansiyelinin % 2,4 üne ve sulamaya tahsis edilen su miktarının ise ~ %3,6 sına tekabül etmektedir. Dolayısıyla arıtılmış atıksuların öncelikli olarak sulamada kullanımı sonucu, 2013 yılı itibarıyla ~3,54x10 9 m 3 /yıl miktarında sulama suyunun evsel ve endüstriyel kullanıma tahsisi mümkün olabilecektir. Arıtılmış atıksuların yeniden kullanımında, kullanım amacının gerektirdiği su kalitesi kriterlerinin (Atıksu Arıtma Tesisleri Teknik Usuller Tebliği) sağlanması da ayrıca önemlidir. Atıksuların geri kazanımının yanı sıra, gri su olarak tabir edilen ve evsel atıksuların bir kısmını oluşturan atıksuların (banyo, duş ve lavabo suları) kaynağında ayrı toplanabilmesi ve uygun arıtma teknolojisi ile arıtılması durumu için de, gerek dünyada gerekse ülkemizdeki uygulama örnekleri tanıtılacaktır. Bir diğer alternatif su kaynağı olan yağmur sularının özellikle uygun miktarda yağış alan yörelerde biriktirilerek, çeşitli kullanım amaçlarına hizmet etmesi ile yeni bir su kaynağı oluşturulması da, gerek kalite gerek miktar bakımından önem arz etmektedir ve ileriki bölümlerde bu konuya değinilecektir. 3

16 2. ARITILMIŞ ATIKSULARIN POTANSİYEL FAYDALARI VE KARŞILAŞILABİLECEK SORUNLAR Arıtılmış atıksuların kullanımı ile sağlanacak faydalar ve buna karşılık karşılaşılabilecek sorunlara değinmeden önce, bu alternatif su kaynağının hangi faydalı kullanım amaçlarına hizmet verebileceğine bakmak gerekir Yeniden Kullanım Seçenekleri Tablo 2.1 yeniden kullanım seçeneklerinin çeşitliliğini göstermektedir. Tablodan da anlaşılacağı üzere, arıtılmış atıksular yoğun olarak arazi sulama ve yeraltı suyunu beslemede kullanılmaktadır. Atıksuların araziye verilmesi, sadece sıcak ve kuru iklimlere mahsus bir uygulama olmayıp belirli şartların sağlanması durumunda yaygın biçimde tercih edilmektedir. Arıtılmış atıksuların araziye verilmesi işlemleri; tarımsal ürünlerin sulanması, planlanmış/inşa edilmiş besleme sistemlerinde infiltrasyon (sığ havuzlardan yeraltı suyu beslemesi vb.) ve buharlaştırma havuzları kullanımı olmak üzere üç ana grupta incelenebilir (Arceivala, 2002). Atıksuların yeniden kullanım seçenekleri kabaca kentsel, endüstriyel, tarımsal, rekreasyon, yeraltı suyunu besleme ve içme suyu kaynağı olmak üzere 6 ana başlık altında incelenebilir Yeşil Alan Sulaması ve Diğer Kentsel Kullanımlar Geri kazanılan atıksuyun, parklar ve golf sahalarının sulanmasında, iş merkezlerinin tuvalet sifonlarında, yangınla mücadelede ve bunlara benzer amaçlarla kullanılması pek çok ülkede yaygın bir uygulamadır (Şekil 2.1). Kentsel kullanım uygulaması aşağıdaki maksatlarla yapılabilmektedir; Park ve eğlence (rekreasyon) alanlarının, spor alanlarının, okul bahçelerinin, oyun alanlarının, otoyol meydanları ve halka ait binaların ve tesislerin çevrelerindeki peyzaj ve yeşil alanların sulanması, İşyeri, dükkân, ofis ve endüstri kuruluşlarının çevrelerindeki peyzaj ve yeşil alanların sulanması, Golf sahalarının sulanması, Araç yıkama tesisleri, çamaşırhane ve tarım ilaçları (pestisitler) ve sıvı gübreler için çözelti hazırlama suyu gibi ticari kullanımlar, Çeşmeler, havuzlar, şelaleler gibi manzara amaçlı mimari kullanımlar, Toz kontrolü ve inşaatlarda beton yapımı için kullanım, Yangından korunmak üzere yangın söndürme suyu temini, Ticari ve endüstriyel binalarda tuvalet suyu olarak kullanımı. 4

17 Tablo 2.1. Arıtılmış atıksuların kullanım alanları (Karakaya ve Göneç, 2005) Kullanım Uygulama/Amaç Yeri Şehir Endüstri Tarım Restorasyon/ Rekreasyon Yeraltı Suyuna Besleme İçmesuyu Kaynağı Parkların, peyzaj sahalarının ve diğer yeşil alanların sulanması Parkların, peyzaj sahalarının ve diğer yeşil alanların sulanması, golf sahalarının sulanması Ticari amaçlı kullanım (araç yıkama, vb.) Dekoratif amaçlı kullanım (kent içindeki havuzlar, fıskiyeler, şelaleler, vb.) Toz kontrolü Beton üretimi Yangınla mücadele ve yangından korunma İş merkezlerinin ve iş yerlerinin tuvaletlerinde Soğutma suyu Kazan besleme suyu Proses suyu Endüstriyel tesislerin bahçelerinin sulanması Sulama Sulak alanların iyileştirilmesi/geliştirilmesi Rekreasyon amaçlı kullanım (su sporları, balık tutmak, vb.) Akarsuların beslenmesi Diğer (Balık üretimi, yapay kar, vb.) Kıyı şeridinde bulunan kuyulara tuzlu su girişini önlemek için bariyer teşkilinde İleri arıtmanın sağlanması Akiferlerin su kapasitesinin artırılması Geri kazanılmış suyu depolamak Zemin çökmelerinin kontrolü veya engellenmesi Doğrudan içmesuyu kaynağı olarak Dolaylı içmesuyu kaynağı olarak Dikkat Edilmesi Gereken Hususlar Halk sağlığı, gerekli arıtma yapılmaması durumunda yüzeysel ve yeraltı sularının kirlenme riski Korozyon, biyofilm oluşumu, kireçtaşı oluşumu, köpük oluşumu, tıkanma Gerekli arıtma yapılmaması durumunda yeraltı sularının kirlenme riski, halk sağlığı, ürün kalitesi, toprak kirlenmesi, kabul edilebilirlik Halk sağlığı, ötrofikasyon, koku, estetik bozulma Yeraltı su kalitesinin bozulma riski Halk sağlığı, kabul edilebilirlik, mikrokirleticiler ve olası etkileri 5

18 Şekil 2.1 (a) Arıtılmış su ile parkların sulandığını gösterir uyarıcı levha, (b) arıtılmış su ile sulanan bir golf sahası Endüstriyel Kullanım Geri kazanılmış suyun özellikle içme suyu kalitesinde suya ihtiyaç duyulmayan endüstriyel faaliyetlerde kullanılması mümkündür. Geri kazanılmış su endüstrilerde; soğutma suyu, kazan besleme suyu, proses suyu olarak kullanılabilmektedir. Bunlar arasında geri kazanılmış suyun soğutma suyu olarak kullanılması en yaygın uygulamalardan biridir. Geri kazanılmış suyun endüstrilerde proses suyu olarak kullanılabilirliği kullanım yerine göre değişmektedir. Örneğin elektronik sanayinde saf suya yakın kalitede su istenirken, tekstil, kağıt ve metal endüstrilerinde daha düşük kaliteli su kullanılabilmektedir (Crook vd., 1992). ABD de Kaliforniya, Arizona, Teksas, Florida ve Nevada geri kazanılan suyu soğutma suyu ve proses/kazan besleme suyu olarak kullanan başlıca eyaletlerdir. Enerji santralleri; soğutma suyu, kül sulama ve baca gazı yıkama gibi gereksinimler için fazla su ihtiyacından dolayı suların yeniden kullanımları için ideal tesislerdir. Petrol rafinerileri, kimyasal madde tesisleri ve metal işleme tesisleri de geri kazanılmış sudan faydalanan endüstriler arasındadır (USEPA, 2004). Atıksuyun geri kazanılması, endüstriyel atıksuyun tesis içinde geri devri ile ve/veya evsel AAT lerde arıtılan suyun girdisi ile mümkün olabilmektedir. Bir endüstriyel tesis içinde su çevrimi çoğunlukla endüstriyel prosesin tamamlayıcı bir parçasıdır; geri kazanılan ve yeniden kullanılan sular, suyun korunması ve deşarj standartlarının sağlanması amaçlarına hizmet eder. Soğutma suyu, birçok endüstri için geri kazanılmış suların en yaygın kullanım şeklidir ve tek başına en büyük endüstriyel su ihtiyacını oluşturur. Ancak, soğutma suyu olarak arıtılmış atıksuların kullanılması durumunda, korozyon, çökelek oluşması, mikrobiyal büyüme gibi konulara dikkat edilmesi gerekir. Arıtılmış 6

19 atıksuların kazan besleme suyu olarak kullanımı, kazanın işletme basıncına bağlıdır. Genellikle yüksek basınçlı kazanlar, kalitesi yüksek sulara ihtiyaç duyarlar. Genel olarak, ister içme suyu ile ister arıtılmış su ile beslensinler, tüm kazanlarda sertliğin sıfıra yakın olması istenir. Kazanlarda çökelti (kabuk) oluşumuna neden oldukları için kalsiyum, magnezyum, silisyum ve alüminyumun arıtılması istenir. Arıtılmış suların proses suyu olarak kullanımı durumunda her bir endüstri için ayrı inceleme yapmak gerekir. Örneğin, elektrik endüstrisi devre kartları ve diğer elektronik parçaların yıkanması için hemen hemen damıtılmış su kalitesi gerekirken, deri endüstrisi düşük kaliteli su kullanabilir (Büyükkamacı, 2009). Bir çalışmada, tekstil sanayinde denim endüstrisi kaynaklı indigo boyama atıksuyunun yeniden kullanımı hedefi ile membran esaslı bir arıtma süreci geliştirilmiştir. Bu amaçla öncelikle ön arıtım alternatifi olarak mikrofiltrasyon (MF), koagülasyon ve ultrafiltrasyon (UF) proseslerinin performansları değerlendirilmiş ve en iyi ön arıtım alternatifi olarak yüksek atıksu akıları ve renk giderim değerleri nedeniyle tek aşamalı 5 µm kesikli MF ve ardışık olarak 5 µm kesikli MF ardından 100 kda UF görülmüştür. Bu iki ön arıtım alternatifi, NF 270 membranı ile nanofiltrasyon (NF) performansı açısından karşılaştırılmış ve en iyi ön arıtım prosesi, %87 92 renk ve %10 kimyasal oksijen ihtiyacı (KOİ) sağlayan 5 µm MF olarak değerlendirilmiştir. Ön arıtım deneylerinin ardından, üç farklı NF ve iki farklı ters osmoz (RO) membranları yeniden kullanılabilecek su elde etme hedefi ile değerlendirilmiştir. Test edilen NF ve RO membranların kalıcı KOİ ve renk performansları birbirlerine benzer olduğundan ilgili yeniden kullanılabilirlik kriterlerinin sağlandığı görülmüştür (Uzal, 2007) Arazide Arıtma ve Arıtılmış Atıksuyun Tarımsal Amaçlı Kullanımı Kentsel atıksuların arıtıldıktan sonra sulama amacıyla kullanımı kurak ve yarı kurak ülkelerde yaygın bir uygulamadır. Bu ülkelerde su talebi arttıkça geri kazanılmış su ile tarım alanlarının sulaması, su kaynaklarının planlanması ve yönetiminde önemli bir bileşen haline gelmektedir. Atıksuların uygun bir strateji ile kontrollü olarak tarımda kullanılması, bu suların uzaklaştırılması için etkin bir yöntemdir. Bu yöntem, atıksuların azot (N) ve fosfor (P) içeriği dolayısıyla, tarımsal gübre gereksinimini azaltmakta; hatta tamamen ortadan kaldırmaktadır. Atıksuların sulamada kullanılması ile bitki yetiştiriciliği için yararlı olan toprak mikroorganizmalarının metabolik faaliyetleri artmaktadır (Kukul vd., 2007). Tartışmalı bir konu olmasına rağmen atıksular ile tarımsal sulamanın dünyanın birçok bölgesinde uygulandığı bilinmektedir. Dünyada sulanan tarım arazilerinin 20 milyon ha ının ham, arıtılmış ve/veya kısmen seyreltilmiş atıksularla sulandığı ifade edilmektedir. ABD ve Porto Riko'da yaklaşık 174 milyon ha tarım alanının yaklaşık 22 milyon ha ı arıtılmış sularla sulanmaktadır. Florida'da arıtılan suyun toplam hacminin yaklaşık %19 u, Kaliforniya' da ise yaklaşık %48 i tarımsal sulama amacıyla kullanılmaktadır (USEPA, 2004). Bitki ve ürün sulaması için arıtılan atıksu uygulaması dünya çapında giderek artan bir uygulama olmaktadır. Tarımsal sulama için arıtılan atıksuların kullanılması ile Su kıtlığı çözülebilir, Bütün bir yıl boyunca atıksuların büyük bir miktarı bertaraf edilebilir, 7

20 Kalitesi yüksek olan kaynaklar içme suyu olarak kullanılabilir, Ekonomik faydalar sağlanabilir, Atıksuyun nütrient (N, K, P) içeriği tarımsal ürünler için katkı sağlayabilir (Polat, 2013). Tarımsal yönden, arıtılmış atıksu ve çamurun kullanılması için bazı kalite kriterlerinin karşılanması gerekmektedir. Arıtılmış atıksuyun kullanılması, Arıtılmış atıksuyun içinde gübre özelliği taşıyan maddeler varsa ve/veya Arıtılmış atıksuyun toprağı iyileştirme özelliği bulunuyorsa temiz suyun kullanılmasına göre daha avantajlı olmaktadır. Atıksuların tarımda kullanımı, hem olumlu hem de olumsuz çevresel etkilere sahiptir. Tarımsal yeniden kullanım için uygulanan su kalite kriterleri genellikle sağlık problemlerine neden olabilen patojenlerin varlığına odaklanan mikrobiyolojik maddeler, toplam çözünmüş katılar (TDS) ve tuzluluktur. Atıksuların tuzluluk seviyesi genellikle daha yüksektir ve göreceli olarak maliyetli tuz giderme prosesleri uygulanmazsa tuzluluk giderilemez ve su temin maliyeti artar. Bununla birlikte kentsel arıtılmış atıksular hümik maddeler, ağır metaller, pestisitler, dezenfeksiyon yan ürünleri, endüstriyel kirleticiler, mikroorganizmalar, organik ve inorganik maddeler de içerir. Bu kirleticilerin bir kısmı klasik atıksu arıtımı yöntemleriyle tamamen giderilemedikleri için, arıtılmış suda da bulunabilir. Arıtılan atıksuların sulamada kullanımı, sulama ve bitki gelişimi sürecinde birincil ve ikincil arıtma prosesleri ile giderilemeyen nütrientlerin çoğu giderebildiği için iyi bir seçenektir. Böylelikle, yüksek maliyetli üçüncül arıtma ihtiyacı azaltılabilir ve sınırlı temiz su kaynakları kentsel amaçlar için kullanılır. Nütrientler, özellikle N ve P, gübre tasarrufunda önemli bir faktör olabilir. Suyun sulama yönünden elverişliliğinin belirlenmesi için en önemli özellikler aşağıda sıralanmaktadır (Polat, 2013); Çözünebilir tuzların toplam konsantrasyonu (TÇM), Sodyum ve diğer katyonların nispi adsorpsiyon oranı (SAR), Bor ve buna benzer toksik elementlerin konsantrasyonu, Kalsiyum ve magnezyum, Anyonlar (klor, sülfat, nitrat), Toplam katı madde, organik madde yükü, yağ ve gres gibi yüzen maddelerin miktarı, Patojen mikroorganizmaların miktarı. Birçok kurak ve yarı kurak ülkede su giderek daha kıt bir kaynak haline gelmektedir. Dolayısıyla, sulama için iyi kalitede suların kullanımı birçok yerde temiz su kaynaklarının azalmasına yol açmaktadır. Sulu tarım, artan nüfusa gıda sağlayan toprakları sulamak için az ve daha düşük kaliteli su kullanımı sorunuyla karşı karşıyadır. Ancak bu uygulamaya, patojen mikroorganizmalar ile besinlerin kirlenmesinden dolayı insan sağlığı için riskler taşıdığı düşüncesiyle endişe ile yaklaşılmaktadır. Aynı zamanda, atıksuyun yeniden kullanımında risk faktörlerinin bir kısmı halen tespit edilememiştir; bir kısım göstergeler (mikrobiyal patojenler gibi) kısa sürede sonuç verirken diğer bir kısmı (topraktaki tuzluluğun etkisi gibi) ancak uzun vadede anlaşılabilmektedir. Genellikle tarımda atıksu 8

21 kullanımına tarımsal ve ekonomik nedenlerden dolayı gerek duyulur; ancak olumsuz sağlık ve çevre etkileri de mutlaka minimize edilmelidir. Arazi sulamasında, birincil, ikincil ve ileri arıtma uygulanmış atıksular kullanılabilir su elde etmekte başarılı bir yöntem olabilmektedir. Arazi sulamasının başlıca mahzurları ise; Tarım alanında çalışanların ve elde elden ürünleri tüketenlerin kirlilikten etkilenme ihtimali, Atıksu veya çamurun zemin ve yeraltı suyuna kimyasal etkisi, Genellikle, geniş arazi ihtiyacı, Sulama ihtiyacının mevsimlere göre değişmesi olarak sıralanabilir. Atıksuyun sulamada kullanılması, atıksu ve çamurun uzaklaştırılması için ilkel ve basit bir yöntem olarak algılanmamalıdır. İyi bir projelendirme ve işletme ile arazi sulaması oldukça uygun ve düşük maliyetli bir arıtma metodu olabilir. Gerek maliyet, gerekse uygun çevre şartlarını sağlamak açısından, diğer yöntemlerle karşılaştırma yapılabilir. Ayrıca, atıksu bertarafı için yapılacak masrafın bir kısmı, üretilen mahsullerden karşılanır. Tüm bu sebeplerle arazi sulaması yöntemi, özellikle sıcak ve kurak iklimlerde bugüne kadar geniş çapta uygulanmıştır. Daha ılıman iklimlerde de ileri arıtma olarak kullanılmasına olan ilgi artmaktadır. Bu metodun ılıman iklimlerde uygulanmasına örnek olarak ABD de Michigan eyaletinde Muskegon Country deki sistem gösterilebilir. Bu sistem, Amerikan Profesyonel Mühendisler Birliği nden başarı ödülü almıştır. Projede m 3 /gün debili atıksu bertaraf edilmektedir. Atıksu, önce bekletme süresi 3 gün olan bir havalandırmalı lagüne verilmektedir. Kış aylarında sulama yapılmadığından, havalandırmalı lagünden çıkan su, 5 ay süreyle bir mevsimlik biriktirme (dengeleme) havuzunda depolanmaktadır. Daha sonra, özel olarak projelendirilmiş yağmurlama sistemiyle ha lık alan sulanmaktadır. Zeminin altına süzülen sular, tuzlanmayı önlemek üzere bir drenaj sistemiyle toplanmakta ve nehre taşınmaktadır. Böylece doğal yollarla yüksek oranlarda BOİ5, N, P ve koliform giderimi sağlanmaktadır (Arceivala, 2002). Almanya da 1880 yılından beri atıksular, tarımsal sulama maksatlı kullanılmaktadır de yapılan bir sistem sayesinde, yaklaşık 70 fabrikanın atıksuları ile ha lık bir arazi sulanmaktaydı yılı itibariyle de atıksuyun arazide arıtımı izni, küçük tesisler ve kırsal bölgelerdeki çiftliklerle sınırlandırılmıştır (Arceivala, 2002). Hindistan da ilk arazide arıtma uygulaması, 1895 yılında yapılmıştır ve bugün hala ülkedeki en yaygın atıksu bertaraf şeklidir. İklim şartları, yaz aylarında alıcı ortamlara yeterli su taşınamaması ve yetiştirilen ürünlere karşı artan talep, bu metodu cazip hale getirmektedir. 50 den fazla uygulamada ha nın üzerinde arazi, yıllık 5x10 8 m 3 ten fazla miktarda atıksu ile sulanmaktadır (Arceivala, 2002). Dünyanın çeşitli yerlerinde çok sayıda endüstriden gelen atıksular, arıtılmamış ve arıtılmış olarak bu metotla bertaraf edilmektedir. Gıda ve tarıma dayalı endüstrilerin 9

22 atıkları, arazide arıtma için daha uygundur. Bu tip endüstrilere örnek olarak aşağıdakiler sayılabilir: Konserve imalathaneleri Süt mandıraları Şeker fabrikaları Bira ve içki imalathaneleri Meşrubat fabrikaları Arazide arıtma metodunun kullanıldığı gıda endüstrisi hariç diğer endüstriler ise gübre sanayi ve kağıt imalat endüstrisidir. Bazı endüstrilerin atıksularında, yağ, katran, petrol ürünleri, solventler, ağır metaller ve diğer toksik maddeler bulunmaktadır. Bunlar, zeminde ve tarım ürünlerinde birikebilir. Ayrıca, yeraltı sularının kirlenmesine de sebep olabilir. ABD de 1980 li yıllarda, 300 civarında konserve fabrikası da dahil olmak üzere toplam civarında fabrika, arazi sulaması yöntemini uygulamışlardır. Ayrıca, ABD nin kurak iklimli batı sahilinde den fazla belediye, evsel atıksularını arıtıp bertaraf etmek için, sızdırma veya sulama metotlarını kullanmışlardır (Arceivala, 2002). Şehir plancıları, şehirdeki gelişmeleri planlarken estetik, topoğrafya, zemin ve diğer şartları göz önünde bulundurarak, kent yakınında atıksu ile sulamadan yararlanabilecek alanları belirlemelidir. Bu amaç doğrultusunda, erozyona uğramış veya tarıma elverişli olmayan araziler, atıksu ile sulanarak kademeli olarak geliştirilebilir. Bu alanlar, sulama sayesinde çim sahalara, tahıl arazilerine ve orman alanlarına dönüşebilir. Böylece, arazi özellikleri ve su kaynakları da iyileştirilebilir. Arazi sulamasındaki tek zorluk, sulama alanları civarında oluşacak kötü koku ve sivrisinek üremesidir. Bu problemler, kötü işletilen bütün AAT lerde (Atıksu Arıtma Tesisi) de görülmektedir. Gerekli hallerde koku giderici sistemler kullanılabilir. Atıksuyla arazi sulanması yöntemi, fayda sağlayan sürdürülebilir bir yöntem olarak değerlendirildiğinden, devlet ve diğer kredi kuruluşları teşvik edici uygulamalara yönelmelidirler Rekreasyonel Kullanım ve Çevresel Koşulların İyileştirilmesi Arıtılmış atıksular; göl ve bataklık iyileştirme ile akarsu akımlarını arttırma gibi amaçlarla da kullanılır. Bu tür atıksular ayrıca habitat oluşturma, restorasyon ve iyileştirme, bir su kütlesine deşarjdan önce arıtılmış suya ek bir arıtma sağlama gibi çeşitli sebeplerle de sulak alanlara uygulanabilir (USEPA, 2004). Havuzların, su kütlelerinin ve akarsuların rekreasyonu için kullanılan arıtılmış suların en önemli sorunları sucul çevre ve bu sular ile temasta bulunması muhtemel insanların (itfaiyeciler ve çeşmelerde oynayan çocuklar gibi) korunmasıdır. Bu nedenle, bazı süs havuzları için Yüzme Suyu Yönetmelikleri geçerlidir. Su kalitesi, sucul organizmalar ve ekosistemler üzerinde olumsuz etkiler göstermemelidir. Dolayısıyla, balıklara toksik etki yapan bileşikler (endokrin bozucu bileşikler vb.) dikkatli bir şekilde kontrol edilmeli ve izlenmelidir. Yüzme suyu amaçlı 10

23 kullanılan arıtılmış atıksuların, özel olarak dezenfekte edilmesi ve dermatolojik olarak test edilmesi gerekmektedir. Kalite gereksinimleri Avrupa Yüzme Suyu Kalite Direktifi 76/160/EEC ile belirlenmiştir. Bu kriterler arasında en önemli iki parametre E. koli ve bağırsak enterokoklarıdır (Huertas vd., 2008). ABD Kaliforniya'da arıtılan su miktarının yaklaşık %10 u, Florida'da ise yaklaşık %6 sı rekreasyon, çevre geliştirme ve restorasyon amaçlı kullanılmaktadır (USEPA, 2004). Genellikle ekonomik nedenlerden dolayı bu kullanımlar tercih edilir ve uygulamalar AAT nin kullanım noktasına olan yakınlığına bağlı olarak değişir Yeraltı Suyu Besleme Yeraltı sularının doğal beslenimi çok yavaştır; uzun vadede azalan yeraltı suyu seviyesinin sebebi yeraltı sularının aşırı tüketimi ve su çekiminin doğal beslenme oranından daha büyük oluşudur. Bu uygulamalar zamanla yeraltı suyu kaynaklarının tükenmesine neden olur. Bu nedenle yeraltı suyu havzalarının suni beslenimi giderek önem kazanmaktadır (Asano ve Cotruvo, 2004). Arıtılmış suyun yeraltı suyu beslenim amaçları ise şu şekilde sıralanabilir (USEPA, 2004); Sahil akiferlerine tuzlu su girişimini engellemek için hidrolik bariyer oluşturmak, Gelecekteki yeniden kullanımlar için ilave arıtım sağlamak, İçme suyu veya içme suyu harici maksatlarla kullanılabilecek akiferleri artırmak, Daha sonra kullanmak üzere arıtılmış suyun depolanmasını sağlamak. Yeraltı suyu beslemesi ile su depolanmasının bazı faydaları vardır (Asano ve Cotruvo, 2004; Polat 2013). Suni beslemenin maliyeti yüzeysel su rezervuarlarının maliyetinden daha azdır. Akifer nihai bir doğal arıtma sistemi olarak hizmet verir ve yüzeysel sular için gerekli olan boru hattı ve kanal ihtiyacını azaltabilir. Yüzeysel su rezervuarlarında (hazneler) depolanan sular buharlaşmaya, yosun ve sudaki diğer canlılardan dolayı tat ve koku problemlerine ve kirliliklere maruz kalırken, suni beslemede toprak-akifer arıtma sistemleri (SAT) ve yeraltı depolaması ile bu problemler önlenebilir. Yüzeysel su rezervuarları için uygun alanlar mevcut olmayabilir ya da çevresel açıdan kabul edilmeyebilir. Bir atıksu yeniden kullanım projesine yeraltı suyu beslemesinin dahil edilmesi, geri kazanılmış kentsel atıksular ve yeraltı suyu arasındaki ilişkinin bir sonucu olarak psikolojik ve estetik faydalar sağlayabilir. Ayrıca geri kazanılmış suların doğal ortama verilmesi ile geri dönüşüm süresi artar ve böylece çok yavaş parçalanan kirleticilerin biyolojik parçalanması için gerekli olan ek süre de kazanılmış olur. Geri kazanılmış suların yeraltı suyu beslemesinde en yaygın kullanılan iki yöntem yüzeysel sızma ve doğrudan akifere enjeksiyondur (Asano ve Cotruvo, 2004; Polat 2013). Şekil 2.2 de USEPA tarafından şematik olarak verilen (a) sızdırma, (b) doğrudan enjeksiyon yöntemleri gösterilmektedir. 11

24 Şekil 2.2. Akifer beslemede kullanılan yöntemlerin şematik gösterimi (a) sızdırma, (b) doğrudan enjeksiyon (EPA, 2005) Yüzeyden sızdırma en basit, en eski ve en yaygın kullanılan suni besleme yöntemidir. Yüzeyden sızdırma da besleme suları doygun olmayan yeraltı suyu (YAS) bölgesinde oluşturulan sızdırma havuzlarından sızdırılır. Sızdırma havzaları alanın verimli bir şekilde kullanımına izin verdiği ve basit bir bakım gerektirdiği için suni beslemenin en çok tercih edilen yöntemidir. Filtrasyon oranı genellikle toprak yapısı ve bitki örtüsü bozulmamış yerlerde en yüksek olmaktadır. Doğrudan yeraltı suyu besleme ise, su akiferin içine doğrudan enjekte edildiğinde gerçekleştirilir. Doğrudan enjeksiyonda genellikle oldukça iyi arıtılan geri kazanılmış su doygun yeraltı suyu bölgesine, özellikle de yüksek su tutma kapasitesine sahip bir akifere doğrudan enjekte edilir. Doğrudan enjeksiyon ile yeraltı suyu besleme aşağıdaki biçimlerde uygulanabilir: 12

25 Derin yeraltı sularında ya da yüzeysel sızdırmanın pratik olmadığı veya çok pahalı olduğu topografya ve araziler, Özellikle denizden tuzlu su girişimine karşı sahil akiferlerinde tatlı su bariyerlerinin oluşturulması (Tchobanoglous vd., 2003). Hem yüzeyden sızdırma, hem de doğrudan enjeksiyonda, beslenen suyun akış yolu uzunluğu ve temas süresinin artması amacıyla yerleştirilen çekme kuyuları sızdırma havuzlarından ya da enjeksiyon kuyularından mümkün olduğunca uzak bir mesafede olmalıdır. Söz konusu mesafeler beslenen su ve diğer akifer bileşenlerinin karışmasına katkı sağlar (Brissaud, 2003), uygun biyolojik ve kimyasal dönüşümler için bir imkan oluşur ve beslemede kullanılan kentsel atıksu kökenli suyun kimliği yeraltısuyu kütlesi içinde kaybolur (Asano ve Cotruvo, 2004). Akifer beslemesi avantajlı gibi görünmekle birlikte uygulaması detaylı çalışma ve değerlendirme gerektirmekte ve sonuçları arasında içme suyu olarak kullanılan akiferlerin kirlenme olasılığı olduğu için ihtiyatla uygulanması gerekir. Akifer beslemede temel problemler aşağıda sıralanan hususlardan kaynaklanabilmektedir (Asano vd., 2007). Arıtmanın yeterince yapılmaması (besleme suyunun yeterli arıtılmamasından dolayı akiferi kirletme riski), Akifer su kalitesinin düzenli olarak izlenememesi ve verilerin kayıt altına alınamaması, Enjeksiyon ve/veya filtrasyon sistemlerinin işletme maliyetlerinin karşılanamamasıdır. SAT sistemlerinde arıtılmış atıksuyun topraktan süzülüp akifere ulaşması için yeterli süre birçok faktöre bağlı olmasına rağmen (arıtılmış su kalitesi, vadoz zondaki ve akiferdeki toprak tipi ve sınıfı, YAS derinliği, vs.) basit bir yaklaşımla her 100 m lik sızma (infiltrasyon) mesafesine karşı 1 aylık bir akiferde bekletme süresi önerilir (FAO, 1992). Genelde SAT sistemlerinde sızma (infiltrasyon) boyunca gerçekleşen ilave arıtma ilk 1 m de olur. Ancak bu mesafenin yeterince uzun olmasının istenmesi mikroorganizma giderimi için önemlidir. Şekil 2.3 (a) Sadece ön arıtmadan geçirilmiş bir atıksuyun akifere plansız ve kontrolsüz bir şekilde sızdırılmasını gösterirken, Şekil 2.3. (b) ileri arıtmadan geçirilmiş bir atıksuyun, yeraltı sularının kirlenmesini önleyecek düzende ve kontrollü bir biçimde sızdırılmasını göstermektedir. 13

26 Şekil 2.3. (a) Plansız ve kontrolsüz gerçekleştirilen ve sadece ön arıtmadan geçirilmiş atıksu ile akiferin beslenme, (b) Yeraltı suyunun kirlenmesini önleyecek düzende, kontrollü yapılan ve ileri arıtmadan geçirilmiş bir atıksu ile beslenmesi (Url-1) AB 6. Çerçeve Programı Küresel Değişim ve Ekosistemler ana teması kapsamında yılları arasında yürütülen Water Reclamation Technologies for Safe Artificial Groundwater Recharge - Güvenli Yeraltı suyu Besleme için Su Islah (İyileştirme) Teknolojileri isimli RECLAIMWATER Projesi kapsamında 6 ülkedeki pilot akiferler üzerinde çalışılmıştır (Kaznera vd., 2009). Arıtılmış atıksu ile beslenen akiferler çeşitli kullanım amaçları doğrultusunda yeniden değerlendirilmiştir. Tablo 2.2 ile bu projedeki pilot akiferlerin arıtılmış atıksu ile beslenmeleri ve kullanım alanları özetlenmektedir. 14

27 Tablo 2.2. RECLAIMWATER Projesi kapsamındaki pilot akiferlerin arıtılmış atıksu ile beslenmeleri ve kullanım alanları (Kaznera vd., 2009). Akiferlerin Konumu ve Kapasiteleri Atıksu Özellikleri ve Geri Kazanım Sabadell (İspanya) Biyolojik (ikincil) arıtmadan geçirilmiş atıksular bir nehir yatağına verilerek sızdırma sağlanır. Nehrin altındaki bir madene ulaşan sular çekildikten sonra UV dezenfeksiyonundan geçirilir ve park alanlarının sulanmasında kullanılır. Barselona dan 30 km uzaklıkta bulunmaktadır m 3 /gün kapasitelidir. Nardo (İtalya) Bari nin güneyinde bulunmaktadır. 12,000 m 3 /gün kapasitelidir. Shafdan (İsrail) Negev yöresindedir. 342 Km 3 /gün kapasitelidir. Gaobeidian (Çin) Pekin, 650 m 3 /gün kapasitelidir. Adelaide (Güney Avustralya) Salisbury, 1100 m 3 /gün kapasitelidir. Torrele (Wulpen) (Belçika) 8640 m 3 /gün kapasitelidir. Yıllık gerçekleşen sızma debisi ise 2,5 milyon m 3 tür. Biyolojik (ikincil) arıtmadan geçirilmiş atıksular bir açık kanal ile taşınarak akifere enjekte edilir. Tuzlu su bariyeri oluşturmak amacı ile besleme yapılmaktadır. Aynı zamanda içme suyu kaynağı olarak da kullanılmaktadır. Tel-Aviv Belediyesi alanından kaynaklanan atıksular biyolojik (ikincil) arıtmadan geçirildikten sonra toprak-akifer arıtması (SAT) sonrası akifere ulaşır. Akiferde bekletme süresi 6-12 aydır. Buradan çekilen su tarımsal sulamada kullanılmaktadır. İleri (üçüncül) arıtmadan geçirilen atıksular akifer beslemede kullanılır. İlk olarak sular 500 m 3 /gün kapasiteli bir yavaş kum filtresinden geçirilir. Daha sonra sızdırma (infiltrasyon) kuyularına pompalanır. Ayrıca, besleme m 3 /günlük bir debi ile sızdırma yolu ile de gerçekleştirilebilmektedir. Sulak alanda arıtılan kentsel yağmur suları bir acısu akiferini beslemede kullanılmaktadır. İşletme halinde 6 kuyu bulunmaktadır. Klorlama işlemi yoktur. Çekilen suların içme suyu standartlarında olması hedeflenmektedir. Mevcut uygulamada şehir yeşil alan sulamasında değerlendirilmektedir. İleri (üçüncül) arıtmadan geçirilen atıksular 285 m 3 /saat ortalama debi ile bir sızdırma havuzuna alınır. Bu beslemede amaç kıyı şeridinde tuzlu su girişimine karşı bir hidrolik bariyer oluşturmak ve gerektiğinde de yeraltısuyunun içme suyu olarak kullanımıdır. Sızdırma havuzunun yüzey alanı m 2 dir. Akiferin bekletme süresi 40 gündür. İçme suyu amaçlı kullanımda çekilen su havalandırıldıktan sonra hızlı kum filtresinden geçirilmektedir. Kıyı Kesimlerinde Tuzlu Su Girişimine Karşı Akifer Besleme Küresel iklim değişikliği ile ilintili olarak deniz suyu seviyelerindeki yükselme nedeniyle kıyı akiferlerinde tuzlu su girişimi bu akiferlerdeki su kalitesini olumsuz etkilemektedir (Barlow, 2003). Normal şartlarda, akiferlerdeki tatlı suyun denize doğru hareketi neticesinde kıyı akiferlerine tuzlu su girişimi beklenmez. Tatlı su ile tuzlu su arayüzü kıyıya yakın veya uzak bir mesafede kara yüzeyinin altında bulunur. Bu arayüz aslında 15

28 tatlı su ve tuzlu su karışımı içinde bir geçiş bölgesi olarak ifade edilir. Şekil 2.4 te tipik bir kıyı akifer sistemi şematik olarak gösterilmektedir. Tuzlu su girişimi akiferlerde tatlı su depolanmasını azaltır. Yükselen deniz suyu seviyeleri bu geçiş bölgesini zorlar ve tatlı suya girişim başlar. Dünyada başta ABD nin kıyı bölgeleri olmak üzere birçok kıyı bölgelerinde bu sorun bulunmaktadır ve bu kıyı akiferlerinin arıtılmış su ile beslenmesi son 50 yıldır başarı ile gerçekleştirilen bir uygulamadır (Johnson, 2008). Şekil 2.4.Tipik bir kıyı akifer sisteminin şematik gösterimi (Barlow, 2003) Bu konudaki güncel uygulamalardan biri de İspanya da sürdürülmektedir. Barselona yakınlarındaki Llobregat Deltası ndaki bir ana kıyı akiferi 1960 lı yıllardan beri tuzlu su girişiminden etkilenmektedir. Katalonya Su Ajansı bu akiferde tuzlu su girişimine karşı bir hidrolik engel (bariyer) teşkil edebilmek için akiferin arıtılmış su ile beslenmesine karar vermiştir. Bu amaçla 14 kuyu açmıştır. Bu proje İspanya daki ilk ve Avrupa genelinde de öncü çalışmalardan biridir. Akifer arıtılmış su ile beslenerek tuzlu suyun karasal alana girişine karşı bir bariyer/tampon oluşturmaktadır. Açılan kuyulara enjekte edilen sular Baix Llobregat Kentsel AAT den çıkan arıtılmış sulardır. AAT de ileri arıtma (ultrafiltrasyon, ters ozmos ve dezenfeksiyon) uygulanmaktadır. Proje 2 aşamadan oluşmaktadır. İlk aşama (Faz 1) 2007 yılında devreye girmiş ve açılan ilk 4 kuyuya m 3 /gün arıtılmış su enjekte edilmektedir. İkinci aşamada Nisan 2010 yılında devreye alınmış olup, toplam 11 kuyuya m 3 /gün arıtılmış atıksu enjekte edilmektedir. Proje alanında su sıcaklığı, su basıncı ve elektriksel iletkenlik ölçebilen ve uzaktan kumanda teknolojisi ile veri kayıt sistemine sahip toplam 17 izleme piyezometresi (kuyu) bulunmaktadır. Ayrıca, akiferin izlenmesi ve oluşturulan hidrolik bariyerlerin faydasını gözleyebilmek üzere 30 km 2 den daha fazla alana sahip proje alanında mevcut bulunan 13 kuyu ve 7 piyezometre ile bir gözlem/izleme ağı oluşturulmuştur. Şekil 2.5 te proje alanı ile mevcut ve yeni açılan kuyular ile piyezometre noktaları gösterilmektedir (Ortuno vd., 2010). 16

29 Şekil 2.5. Llobregat Deltası (İspanya) akiferini besleme alanı (Ortuno vd., 2010) Llobregat proje alanındaki hidrolik bariyerlerin teşkili işinin toplam yatırım maliyeti ( m 3 /gün kapasiteli AAT, 7 km den fazla iletim hattı, delme ve kuyu açma işlemleri de dahil olmak üzere 15 enjeksiyon kuyusu ile uzaktan kumandalı veri sistemi ile donatılmış 17 yeni piyezometre) 23 milyon Euro olup, bu kaynak Katalonya Su Ajansı, İspanya Çevre, Kırsal Alan ve Deniz İşleri Bakanlığı ve Avrupa Komisyonu tarafından sağlanmıştır. Projenin sabit ve değişken işletme masrafları, enjekte edilen su debisine bağlı olarak 0,14-0,18 Euro/m 3 olarak değişmektedir. Değişken masraflar 0,04 Euro/m 3 kimyasal madde ve 0,05 Euro/m 3 enerji maliyeti olmak üzere toplam 0,09 Euro/m 3 tür. Yıllık sabit giderler ise (yaklaşık Euro) 0,05 ila 0,09 Euro/m 3 arasındadır. Bu giderlere personel giderleri ve AAT bakım masrafları da dahildir (Ortuno vd., 2012). Bu çalışmanın ilk aşamasından itibaren izleme noktalarından alınan örneklerdeki analiz sonuçları, hidrolik bariyer teşkilin olumlu sonuç verdiğini göstermektedir yılından itibaren 8 izleme noktasında klorür, sodyum, kalsiyum, magnezyum, demir ve amonyum konsantrasyonlarında belirgin düşüşler görülmüş sadece bikarbonat konsantrasyonu sabit kalmıştır. Sadece nitrat konsantrasyonunu da bir miktar artış gözlenmiştir. Akiferde nitrat bulunmamakta, ancak enjekte edilen arıtılmış atıksuda ortalama 9,4 mg/l NO3 - gözlenmektedir. Akifer beslemesinden etkilenen alan, açılan her bir enjeksiyon kuyusunun 1-2 km civarlarıdır. Dolayısıyla etki alanı oldukça geniş ve büyüktür. Zaten bu beslemede temel hedef kıyı şeridi boyunca akiferi arıtılmış su ile besleyip tuzlu su girişini engellemek olduğundan etki alanının yeterince geniş ve büyük olması tercih edilmektedir. Proje bu anlamda hedefine ulaşmıştır. Genelde arıtılmış atıksu ile akifer beslemelerinde sıkça yaşanan ve fiziksel, kimyasal veya biyolojik proseslerin bir sonucu olan kuyularının enjeksiyon verimlerinin azalması (kuyuların tıkanması) olayına 2007 yılından beri işletilen bu sistemde rastlanmamıştır. Bunun nedeninin de 2 faktöre bağlı olduğu vurgulanmaktadır. Birincisi enjeksiyonda ileri arıtmadan geçirilen dolayısıyla yüksek kalitede arıtılmış su kullanılması, diğeri ise çok sıkı ve ciddi olarak uyulan kuyu temizleme programıdır. Özellikle ultrafiltrasyon ve ters osmoz sistemlerinden geçirilen arıtılmış sularda bulanıklılık değerleri 0,1 NTU un altında kalmaktadır. Dolayısıyla kuyuların kısa sürede tıkanması söz konusu olmamaktadır. Kuyu temizleme programında 17

30 ise geri yıkamanın önemine değinilmekte olup, her 15 günde bir yaklaşık 15 dakika süre ile enjeksiyona ara verilip geri yıkama yapılmakla biriken maddelerin kuyulardan uzaklaştırılması sağlanmaktadır Enjeksiyon öncesi mevcut 8 kuyuda yapılan su analizlerinde klorür seviyesi mg/l iken enjeksiyon başladıktan sonra 3 yıl içinde bu değer mg/l ye düşmüştür. Sahada bulunan endüstrilere ait kuyulardaki değerlere bakıldığında, klorür konsantrasyonu mg/l den 634 mg/l ye, mg/l den 705 mg/l ye ve mg/l den de 679 mg/l ye düşmüştür (Ortuno vd., 2012). Türkiye de de deniz ile kıyısı olan sahil akiferlerinde tatlı su ile tuzlu su arasında doğal bir denge söz konusudur. Bu tip akiferlerde tatlı su besleniminin çok üzerinde, kontrolsüz yeraltı suyu çekimi yapılması durumunda, tuzlu su kaması bu aşırı çekime bağlı olarak zaman içerisinde kara kesimi içlerine kadar ilerleyebilmekte, dolayısıyla mevcut tatlı su akiferleri tamamen tuzlanabilmektedir. Havza yönetim planları hazırlanırken özellikle kıyı kesimindeki yeraltı suyu kullanımı son derece dikkatli biçimde izlenmeli ve tuzlanma sorunu ortaya çıkmadan gerekli önlemler alınmalıdır. Bu önlemlerden biri de özellikle ülkemizin sahil kesimlerinde tuzlanmanın önlenmesine karşı bir engel (bariyer) teşkil edebilecek şekilde arıtılmış atıksuyu zemine sızdırma yöntemi (dolaylı besleme) ile akifer restorasyonu gerçekleştirmektir. Su potansiyeli ve ihtiyaçları dikkate alınarak arıtılmış atıksuyun akifer restorasyonu amacıyla yeniden kullanımının değerlendirilmesi konusu ülkemiz için üzerinde önemle durulması gereken bir konu haline gelmektedir. Önerilen Uygulama Prosedürleri Su potansiyeli ve ihtiyaçları dikkate alınarak arıtılmış atıksuyun özellikle akifer restorasyonu amacıyla yürürlükteki yönetmelik hükümleri çerçevesinde yeniden kullanımının değerlendirilmesi ve raporlanması havza eylem planları ve bir sonraki adım olan havza yönetim planlarının önemli konuları arasındadır. İyileştirilmesi uygun bulunan bir akiferin arıtılmış atıksu ile restorasyonu yapılmadan evvel restorasyon stratejisinin adımlarını içeren bir raporun hazırlanması gerekir. Bu raporda ilk tasarım debisi, planlanan besleme zamanı ve süresi, detaylı tasarım bilgileri yer almalıdır. Örneğin, ABD Çevre Koruma Ajansı (USEPA) benzer restorasyon çalışmalarında sözü edilen bilgilerin yer aldığı bir ön raporun hazırlanmasını ön koşul olarak koymuştur. EPA bu ön raporları incelemekle yükümlüdür ve İyileştirme Tasarım Çalışması İş Planını işin başlamasından evvel onaylamak durumundadır. Bu onay verildikten sonra devletin konu ile ilgili kurumlarından nihai deşarj izinleri alındıktan sonra uygulamaya geçilir. Bu aşamada da sıkı denetim ve kontroller söz konusudur. Benzer bir yaklaşım ülkemizde de Yeraltı Sularının Kirlenmeye ve Bozulmaya karşı Korunması Hakkında Yönetmelik ile ifade edilmiş ve bir mühendislik çalışmasının hazırlanması ve onaylanması süreçlerinden sonra arıtılmış atıksuların akifer beslemede kullanılabileceği belirtilmiştir. Ancak, bu tip akifer besleme uygulamalarında gerekli denetim ve kontrollerin yapılarak elde edilen bulguların sistemli biçimde raporlanması son derece önemlidir İçme Suyu Olarak Kullanım Su kısıtının ciddi boyutlarda olduğu bölgelerde, ileri arıtmadan geçirilen atıksular belli şartlarla doğrudan içme suyu olarak kullanılabilir. Bu kullanım seçeneğine son derece dikkat edilmesi gerekir. Günümüz teknolojisi her ne kadar mümkün olabildiğine işaret 18

31 etse de ileri derecede arıtılmış atıksuların içme suyu olarak doğrudan kullanımını halkın kabul etmesi oldukça zordur. Dikkatli izleme ve denetim gerekir. Arıtılmış atıksuların dolaylı olarak kullanımında da benzer şekilde sistematik ve sürekli izleme şarttır. Çevre kalitesi ve halk sağlığı açısından dolaylı kullanım daha çok tercih edilir. Bu tip kullanımlarda, arıtılmış atıksuların diğer su kaynakları ile belli oranlarda karıştırılmasının ardından halk sağlığı açısından tehdit oluşturan bir madde içermediği belirlendikten sonra kullanıma izin verilir Arıtılmış Suların Kullanım Riskleri Atıksuların yeniden kullanılması ile ilişkilendirilen birçok risk etmeni bulunmaktadır. Bazı risk etmenleri kısa sürede etkili olurlar ve ortaya çıkan etkinin şiddeti insanların, hayvanların çevresel etkenlere temas potansiyeline bağlı olarak değişir (patojenler gibi). Diğer risk etmenleri ise daha uzun sürelerde ve arıtılmış suyun sürekli kullanılmasıyla artan (toprak tuzluluğu, toksik kimyasalların etkileri gibi) etkilere sahiptir (Kukul ve Anaç, 2008). Atıksuların içerdiği ve sağlık riski oluşturan patojenler ve kimyasallar ile bulaşma yolları Tablo 2.3 te sunulmuştur. Tablo 2.4 te ise su ve/veya arıtılmış atıksularla ilişkili olarak görülen hastalıklar sıralanmıştır. Tablo 2.5 te özellikle atıksuların tarımsal sulamada kullanılmasından kaynaklanan salgın hastalıkların incelenmesi sonucunda görülebilecek sağlık riskleri özetlenmektedir. Tablo 2.6 da ise atıksularda ve arıtılmış atıksularda bulunan ve toksisiteye neden olabilen kimyasallara yer verilmektedir. Bu bilgilerden de anlaşılacağı üzere, birçok yeniden faydalı kullanım alanı olan arıtılmış atıksuların özellikle tarımsal sulamadaki uygulamalarda halk sağlığına özen gösterilmesi ve dikkatle uygulanması gerekmektedir. 19

32 Tablo 2.3. Atıksularda patojenler ve kimyasallar ile ilişkili risk kaynakları (Kukul ve Anaç, 2008) Patojenler Kimyasallar Bakteriler Ağır metaller Virüsler Risk Kaynakları Nitratlar ve Nitritler Helmintler (bağırsak solucanları) Organik mikro kirleticiler Protozoa (tek hücreliler) Bir defalık veya tekrarlanan Riskin Oluşma Nedeni Tekrarlanan tüketim Riskin Oluşma Yolları Risk Kaynaklarına Maruz Kalınmışsa etkilerin ortaya çıkışı tüketim veya temas Sebzelerin, midye ve kabuklu deniz hayvanlarının yenmesiyle vb. Suyun içilmesiyle Aerosoller nedeniyle Doğrudan veya dolaylı yollardan suyla temas edilmesiyle Vektörler aracılığıyla (su civarında yaşayan böcekler gibi) Genellikle çabuk görülür. Çeşitli yiyeceklerin yenmesiyle Suyun içilmesiyle Genellikle uzun süre sonra görülür. Tablo 2.4. Su ve/veya arıtılmış atıksularla ilişkili olarak görülen hastalıklar (Kukul ve Anaç, 2008) Sınıflar Tanımlar, gözlemler, örnekler Su yoluyla taşınan hastalıklar Su ile yıkanarak giderilebilen hastalıklar Su kaynaklı hastalıklar Su ile bağlantılı böcek vektörlerden kaynaklanan hastalıklar Kötü sağlık koruma önlemleri nedeniyle oluşan enfeksiyonlar Suyun sağlandığı sistemler aracılığı ile yayılabilen enfeksiyonlardır. Su patojenler için taşıyıcı görevi görür. Tifo, kolera, giardiyazis (ishal), dizanteri, hepatit. Kişisel temizlik için suyun yetersiz olmasından kaynaklanan hastalıklar. Vücudun dış yüzeylerini etkiler. Konjuktivit, trahom, cüzzam, tinea, askariyaz, yavs hastalığı, giardiyazis, kriptosporidiyozis. Enfeksiyonlar sucul omurgasız konukçu, genellikle bir hayvan vasıtasıyla taşınır. Enfeksiyona neden olan organizmanın yaşam döngüsünün önemli bir bölümü bu sucul hayvanların içinde gerçekleşir. Şistozomiyazis, gine kurdu, filariazis. Yerüstü su kaynakları yakınında bulunan veya yaşayan böcekler vasıtasıyla yayılan enfeksiyonlardır. Tripanozomiyazis, sarıhumma, deng hastalığı, onkoserkiyazis (nehir körlüğü), sıtma Genellikle uygun sağlık koruma uygulamalarının olmayışı nedeniyle toplum içinde yayılırlar. Kancalı kurt, yuvarlak solucan, askariyazis. 20

33 Tablo 2.5. Sulamada atıksuların kullanılmasından kaynaklanan salgın hastalıkların incelenmesi sonucu özetlenen sağlık riskleri (Kukul ve Anaç, 2008; Şahin vd., 2011) Etkilenen Sağlık Riskleri Grup Nematod Enfeksiyonu Bakteriler/Virüsler Protozoa Tüketiciler Arıtılmamış atıksular nedeniyle çocuklar ve yetişkinler için ciddi Ascaris enfeksiyonu riski yumurtaların hayatta kalmasına uygun koşullar olmadığı durumda, 1< nematod yumurta/l olacak şekilde arıtılan atıksular ile aşırı risk yoktur. Arıtılmamış atıksular nedeniyle Kolera, tifo ve basili dizanteri salgınları, Helikobacter phylori için pozitif sonuçlar bildirilmiştir /100ml değerini aşan arıtılmış sular kullanıldığında ishal vakaları tespit edilmiştir. Atıksularla yüzeyleri ıslanarak sulanan sebzelerde parazit protozoa kanıtları bulunmuştur; ancak hastalık yayılmasına ilişkin doğrudan kanıt yoktur. Çiftçiler ve aileleri Yakın çevrede yaşayan halk Arıtılmamış atıksular nedeniyle çocuklar ve yetişkinler için özellikle çocukları için 1< nematod yumurta/l ye kadar arıtılan atıksular ciddi Ascaris enfeksiyonu riski oluşturur; çalışanlarda kanca kurdu enfeksiyonu riski artar. Yağmurlama sulama için Ascaris taşınımı çalışılmamış ancak yoğun temas olması halinde karık veya salma sulama için yukarıda verilen gibi, yüksektir. Fekal koliform 10 4 /100ml değerini aşan atıksularla temas eden çocuklarda ishal riski artar; arıtılmamış atıksulara temas eden çocuklarda Salmonella enfeksiyonu riski yükselir; kısmen arıtılmış atıksulara maruz kalan yetişkinlerin kan değerlerinde. Norovirüs etkileri artar. Enfeksiyon görülme sıklığının artması toplam koliform /100ml olan kötü kaliteli sularla yağmurlama sulama yapılması ve aerosol etkisi ile bağlantılıdır. Fekal koliform /100ml olan kısmen arıtılmış suların yağmurlama sulama ile kullanılması ise enfeksiyon artışı ile ilişkili değildir. Arıtılmış ve arıtılmamış atıksulara bağlı Giardiyazis riski önemsizdir. Arıtılmamış atıksularla temas nedeniyle amipli dizanteri riski artış göstermektedir. Atıksularla yapılan yağmurlama sulama süresince protozoa iletimine-taşınmasına dair veri bulunmamaktadır. Tablo 2.6. Atıksularda ve arıtılmış atıksularda bulunan ve toksisiteye neden olabilen kimyasallar (Kukul ve Anaç, 2008) Grup Kimyasal Etkileri İnorganik Organik Ağır metaller Bor Serbest klor kalıntısı Nitratlar Organik halojenler Pestisitler (zirai mücadele ilaçları) Polinükleer aromatik hidrokarbonlar Metalin özelliğine ve canlılarda birikimine bağlı olarak: kanser, sinir sistemine etkiler Bitkilerde toksisite Sucul yaşamda toksisite Methemoglobinemi (Mavi bebek sendromu), kanser Kanser Kanser, teratojenik, sinir sistemine etkiler Kanser 21

34 3. ARITILMIŞ ATIKSULARIN YENİDEN KULLANIMINA DAİR ULUSAL MEVZUAT 3.1. Arıtılmış Atıksuların Tarımsal Sulama Amaçlı Kullanımı Konusundaki Ulusal Mevzuat Ülkemizde atıksuların yeniden kullanımına dair ulusal mevzuat ilk kez 7 Ocak 1991 tarihinde sayılı Resmi Gazete de yayımlanan Su Kirliliği Kontrolü Yönetmeliği Teknik Usuller Tebliği Bölüm 7 de yer almıştır. Birçok ülkeden çok önceleri atıksuların yeterli arıtma işlemine tabi tutulduktan sonra özellikle tarımsal sulamada kontrollü kullanımı için yürürlüğe girmiş olan bu tebliğin varlığından bile yakın zamana kadar habersiz olan çiftçilerde bulunmaktaydı. Halen bir tarım ülkesi olarak bilinen ülkemizde arıtma tesisi çıkış sularından faydalanmak yerine, yaygın uygulama atıksuların arıtılıp ve/veya arıtılmadan bir alıcı ortama deşarj edilmesidir. Kitabın Giriş bölümünde verilen güncel verilere bakıldığında ülkemizde oluşan atıksuların kısmen arıtılıp ve/veya arıtılmadan akarsulara, göl, gölet, baraj ve/veya toprağa verildiği anlaşılmaktadır. Kıyı bölgelerinde ise en uygun alıcı ortam deniz olmaktadır. Kıtaiçi su kaynaklarına yapılan deşarjlar elbette su kaynaklarının kirlenmesine yol açmaktadır. Diğer taraftan çiftçimiz de tarım arazilerini sulamak için zaten bir hayli kirlenmiş durumda olan kıtaiçi su kaynaklarını kullanmaktadır. Yeraltı sularının kontrolsüz ve aşırı kullanımı ile su seviyeleri ciddi şekilde düşmektedir. Ayrıca, kontrolsüz sulama ve deşarjlar ile birlikte kıtaiçi su kaynakları da hızla kirlenmektedir. Şu halde, günümüzde, atıksuyun tarımsal sulama amaçlı olarak doğrudan olmasa da dolaylı olarak kullanıldığını söylemek mümkündür. Hatta alınan tüm önlemlere rağmen bazı yörelerde atıksuların halen arıtılmadan, doğrudan tarımsal sulamada kullanıldığı da bilinmektedir. Bu bilinçten hareketle sulamanın en önemli su tüketim alanı olduğu ülkemizde, 1991 yılında, atıksuların kontrollü olarak arıtılıp sulamada kullanılmasının kural ve şartları detaylı olarak ilgili mevzuatta yer almaktadır. Ancak aradan geçen yıllar boyunca yeterince AAT yapılamaması ve mevcut tesislerin de gerektiği şekilde işletilememesi nedeniyle AAT çıkış suları sulamaya elverişli hale getirilememiştir. Bu durum atıksuların önemli bir alternatif su kaynağı olarak görülmesini ertelemiştir. Ülkemizde halen tarımsal sulama konusunda, sulama sistemlerinin işletimi ve su kalitesine yönelik organizasyonel birçok sorunla karşılaşılmaktadır. Avrupa Birliği (AB) uyum süreci kapsamında Çevre faslının da Aralık 2009 tarihinde açılmasıyla AB müktesebatının kademeli uyumlaştırılmasına, uygulamasına ve yürürlüğe konmasına yönelik bir seri çalışma başlatılmıştır. Bu bağlamda, Ulusal Çevre Mevzuatımızda hızla AB Çevre Mevzuatı ile uyumlaştırılmaktadır. 20 Mart 2010 tarihinde yayımlanan Atıksu Arıtma Tesisleri Teknik Usuller Tebliği nin (Resmi Gazete sayı no: 27527) yayımlanması ile 1991 yılından itibaren yürürlükte olan Su Kirliliği Kontrolü Yönetmeliği Teknik Usuller Tebliği yürürlükten kaldırılmıştır. Bu yeni Tebliğ, yerleşim birimlerinden kaynaklanan atıksuların arıtılması ile ilgili AAT lerin teknoloji seçimi, tasarım kriterleri, arıtılmış atıksuların dezenfeksiyonu, yeniden kullanımı ve derin deniz deşarjı ile arıtma faaliyetleri esnasında ortaya çıkan çamurun bertarafı için kullanılacak temel teknik usul ve uygulamaları düzenlemek amacı ile hazırlanmıştır. Diğer bir ifade ile atıksu arıtmanın tüm kademelerinden açığa çıkan sıvı 22

35 ve katı son ürünlerini (arıtılmış su ve arıtma çamuru) yeniden değerlendirilmeleri ve geri kazanımları ile ilgili esaslar bütünleşik bir Tebliğ ile uygulamaya konulmuştur. Tebliğin 7. Bölümü Arıtılmış Atıksuların Geri Kazanımı ve Yeniden Kullanımına ayrılmıştır. Arıtılmış atıksuların kullanım alanları, atıksu geri kazanım tesisinin yeri, arıtılmış atıksuların depolanması, atıksu geri kazanımı için teknoloji seçimi ve arıtılmış atıksuların sulama suyu kullanım kriterleri ilgili maddelerde ve eklerde verilmektedir. Sulamada geri kullanılacak arıtılmış atıksularda aranan özelliklerle başlayan bu bölümde atıksuların araziye verilmeye veya sulamaya uygun olup olmadığını belirlemek için incelenmesi gereken en önemli parametrelere yer verilmiştir (AATTUT, 2010): Su içindeki çözünmüş maddelerin toplam konsantrasyonu ve elektriksel iletkenlik Sodyum iyonu konsantrasyonu ve sodyum iyonu konsantrasyonunun diğer katyonlara oranı Bor, ağır metal ve toksik olabilecek diğer maddelerin konsantrasyonu Bazı şartlarda Ca 2+ ve Mg 2+ iyonlarının toplam konsantrasyonu Toplam katı madde, organik madde yükü ve yağ gres gibi yüzen maddelerin miktarı Patojen organizmaların miktarı Atıksudaki çözünmüş tuzlar, bor, ağır metal ve benzeri toksik maddeler yörenin iklim şartlarına, toprakların fiziksel, kimyasal ve biyolojik özelliklerine bağlı olarak ortamda birikebilmekte, bitkiler tarafından alınabilmekte veya suda kalabilmektedir. Bu nedenle, arıtılmış atıksuların arazide kullanımı ve bertarafı söz konusu ise suyun fiziksel, kimyasal ve biyolojik parametreler açısından öngörülen sınır değerlere uygunluğunun yanı sıra, bölgenin toprak özellikleri iklim, bitki türü ve sulama metodu gibi etkenler de dikkate alınmalıdır. Ek 7 nin eklerinde ise çeşitli tablolar yer almaktadır. Bunlar genel itibariyle geri kazanılmış atıksudaki kalite parametrelerinin daha detaylı olarak açıklanmalarından ibarettir. Öncelikle sulamada geri kullanılacak arıtılmış atıksuların sınıflandırılmasına (Sınıf A ve Sınıf B) yer verilmektedir. Sulama suyunun kimyasal kalitesinin değerlendirilmesi için geliştirilmiş tabloda ilgili parametre değerleri kullanımdaki zarar derecesine göre (I. Sınıf su, II. Sınıf su ve III. Sınıf su) verilmiştir. Böylece çiftçi elindeki suyu, kalitesi ve ürün deseni sınıflandırılmasına göre kullanıyor olabilecektir. Bir sonraki tabloda bitkilerin tuzluluğa olan hassasiyetlerine değinilmektedir. Bilindiği gibi sulama suyunda önemli parametrelerden biri tuzluluktur. Diğer önemli parametrelerden biri de sulama suyunda SAR oranı (Sodyum Adsorpsiyon Oranı) ve Bor dur. Değişik bitkilerin sulama suyunda bulunan sodyuma toleransı ve bitkilerin bora karşı dayanıklılık dereceleri ayrı ayrı detaylandırılmıştır. Sulama sularında izin verilebilen maksimum ağır metal ve toksik elementlerin konsantrasyonları ile geri kazanılmış evsel atıksulardaki tahmini eser madde konsantrasyonları da arıtma aşamalarına göre ve EPA nın (ABD Çevre Koruma Ajansı) tavsiye edilen değerleri ile karşılaştırılarak yer almaktadır. Yine geri kazanılmış atıksuda olabilecek nütrient seviyeleri ham sudan başlayarak çeşitli arıtma kademeleri için verilmektedir. Atıksu geri kazanımı için teknoloji seçimi ile atıksu geri kazanımında uygulanan arıtma teknolojileri ve giderdikleri kirleticiler arıtma birimleri bazında detaylı olarak verilmektedir. Ayrıca, değişik arıtma sistemlerinin mikroorganizma giderme verimleri, atıksu geri kazanım amacı ve uygulanabilecek arıtma sistemleri, arıtılmış atıksu 23

36 ile sulanabilecek bitkiler, arıtılmış evsel atıksuların dezenfekte edilmeden sulamada kullanılıp kullanılamayacağını gösteren tablolar da bulunmaktadır. Daha sonraki Ek tablolar ve bilgiler sulama sisteminin seçimi ile ilgilidir. Buraya kadarki bilgiler E7.1- E7.14 tablolarında sunulmaktadır. Atıksuların tarımda kullanılmasında birçok etken parametrenin bulunduğu ve bunların gerek bitkilerin hassasiyetine göre sınıflandırılması gerekse çeşitli arıtma aşamalarında hangi parametrelerin hangi değerlere inebileceği konuları yanında önemli bir diğer konu da sulama yöntemleridir. E7.15- E7.18 tablolarında sırasıyla sulama metotları ve temel özellikleri, sulama yöntemlerinin arıtılmış atıksu için değerlendirilmesi, damlatmalı sulamada tıkanmayı etkileyen su kaliteleri ve sulama türü ile sınıfının seçimine aittir. Sonuç olarak, Mart 2010 yılından itibaren yürürlükte olan bu Tebliğin özellikle kullanıcı konumundaki çiftçiye engin, detaylı, pratik ve kolaylıkla kullanılabilir bilgiler vermektedir. Ancak sorun bu tebliğin mülga Çevre ve Orman Bakanlığı tebliği olmasından ve özellikle Atıksu Arıtma Tesisleri ile ilgili bir tebliğin içinde yer verilmesinden kaynaklanmaktadır. Böylesine detaylandırılmış bir tebliğ ve eklerinin atıksu arıtma tesisleri tebliğinin içinde yer alması ile birçok ziraat mühendisi, tarımsal faaliyetlerle ilgili kişi, kurum ve kullanıcı durumundaki çiftçinin haberi bulunmamaktadır. Bu konuda farkındalığın ve bilincin arttırılması için Gıda, Tarım ve Hayvancılık Bakanlığı, Orman ve Su İşleri Bakanlığı, Çevre ve Şehircilik Bakanlığı ve Sağlık Bakanlığının işbirliği ile daha etkin bir kurumsal koordinasyonun sağlanması gerekmektedir Arıtılmış Atıksuların Akifer Restorasyonu Amaçlı Kullanımı Konusundaki Ulusal Mevzuat Ülkemizdeki konu ile ilgili mevzuat tarih ve sayılı Resmi Gazete de yayımlanarak yürürlüğe giren Yeraltı Sularının Kirlenmeye ve Bozulmaya karşı Korunması Hakkında Yönetmelik te yer almaktadır. Bu yönetmeliğin Madde 4(b) de arıtılmış atıksu tanımı yapılarak, İkinci Bölüm Madde 5 de hangi şartlarda, hangi özelliklerdeki arıtılmış atıksu ile hangi tip yeraltı sularına (YAS) besleme yapılıp yapılamayacağı belirtilmektedir. Yönetmeliğe göre, YAS a kalitesi ne olursa olsun atıksuların doğrudan akifere verilmesine izin verilmemektedir. İçme suyu temini amacı ile kullanılan veya kullanılması planlanan bir YAS kütlesine, risk altında olduğu belirlenen veya risk altında olma ihtimali bulunan YAS kütlelerine dolaylı olarak dahi arıtılmış atıksu deşarjı yasaklanmaktadır. Ayrıca, tarih ve sayılı Resmi Gazete de yayımlanan Tehlikeli Maddelerin Su ve Çevresinde Neden Olduğu Kirliliğin Kontrolü Yönetmeliği nin Ek 1 ve Ek 2 listelerinde yer alan maddeleri içeren arıtılmış atıksuların da dolaylı olsa dahi deşarjları yasaktır. Arıtılmış atıksuların yukarıda sözü edilen durumların dışında kalan yerlerde ve şartlarda yeraltı suyuna beslemesinin yapılması için geçerli hususlara ilgili yönetmeliğin Madde 5(5) de yer verilmiştir. Bu madde ile YAS kütlelerine dolaylı olarak arıtılmış su beslemesi yapılacağı düşünülen durumlarda, YAS kullanım maksadı, kalitesi ve verilecek olan arıtılmış suların YAS a karışması halinde YAS ın taşıma kapasitesi de dikkate alınarak bir mühendislik çalışmasının yapılması zorunlu hale getirilmiştir. Bu çalışmaların sonucunda suni besleme yapılması uygun bulunursa, tarih ve sayılı 24

37 Resmi Gazete de yayımlanan Çevre Kanununca Alınması Gereken İzin ve Lisanslar Hakkında Yönetmelik hükümleri gereğince Çevre ve Şehircilik Bakanlığı tarafından gerekli besleme izni verilir. Verilen izinlerin envanterinin yılda bir kez Orman ve Su İşleri Bakanlığı (OSİB), Su Yönetimi Genel Müdürlüğü ne (SYGM) bildirilmek zorunluluğu bulunmaktadır. Böylece, ülkemizde YAS larla ilgili bir kayıt/raporlama sistemi de oluşmuş olacaktır ki, hâlihazırda bu konuda bir boşluk bulunmaktadır. YAS ile ilgili ülkemizdeki en önemli sorunlardan biri de kontrolsüz YAS çekimleridir. Bu yönetmelik hükümleri ile YAS ların düzenlenmesi ve gerek çekim (miktar) gerekse de kalite konusunda yeni düzenlemeler getirilmiştir. Örneğin, Madde 8(4) te YAS çekimlerinin düzenlemesinin 167 sayılı Yeraltı Suları Hakkında Kanunun 10. Geçici 2. ve Geçici 3. Maddeleri ile tarih ve sayılı Resmi Gazete de yayımlanarak yürürlüğe giren DSİ Yeraltısuyu Ölçüm Sistemleri Yönetmeliği uyarınca yapılacağı bildirilmektedir. Bu yönetmelikle de YAS kalite ölçümleri yapılarak kayıt/raporlama sistemine veri girilmiş olacaktır. Sahil bölgelerin YAS kalitesinin korunması maksadıyla, tuzlu su girişimini önleyecek emniyetli çekim tespitlerinin yapılmasının önemi ise Yeraltı Sularının Kirlenmeye ve Bozulmaya karşı Korunması Hakkında Yönetmelik 3. Bölüm Madde 12(3) de vurgulanmaktadır. Bu maddede emniyetli çekim değerinin aşılmasına yol açan kuyuların, izinsiz açılmış iseler, derhal DSİ tarafından kapatılacağı, ruhsatlı iseler de duruma göre kapatılabilecekleri veya çekimin azaltılabileceği bildirilmektedir. Bu yönetmelik maddelerinden de anlaşılacağı üzere YAS larla ilgili mevzuattaki boşluklar doldurulmuştur. Ancak mevzuat hükümlerinin gerektiği gibi uygulanması düzenli ve sürekli izleme ve ölçümleme çalışmaları ile mümkün olabilecektir ki, bu durum aynı yönetmeliğin 4. Bölüm Madde 14(2) de açıkça belirtilmiştir. Bu maddede oluşturulacak denetim ekipleri, YAS kirliliğinin önlenmesi için atıksuların YAS a doğrudan ve dolaylı deşarj edilmesini, arıtılmış atıksuların yeraltı sularına doğrudan deşarj edilmesinin önlenmesini, arıtılmış atıksuların YAS a dolaylı olarak deşarj edilmesini kontrol etmek için periyodik denetimlerini gerçekleştirir denmektedir. 25

38 4. ARITILMIŞ ATIKSULARIN TARIMSAL AMAÇLI KULLANIMININ YÖNETİMİ Atıksuların arıtıldıktan sonra özellikle sulama amaçlı geri kazanımları söz konusu olduğunda arıtma ihtiyacı ile ilgili bilgiler, Bölüm III te bahsedildiği üzere detaylı olarak ulusal mevzuatımızda yer almaktadır. İlgili Teknik Usuller Tebliğinin hükümlerine bakıldığında, mevcut ve işletilir durumdaki AAT lerden sulama suyu amaçlı yararlanmak oldukça güçtür. Ancak bu konuda bazı önemli çalışmaların başlatıldığı bilinmektedir. Bu uygulamalara ileriki bölümlerde yer verilecektir Sulama Sistemi Planlama Kontrolü Bir sulama sisteminin planlanması, pek çok konuda dikkat gerektirir. Bu hususlar; Genel planlama esasları, Sistem yerleşimi, Toprak-bitki-su sistemi ve bu sistemin sürdürülebilirliği ve İşletme esasları gibi bir kontrol listesi şeklinde ele alınabilir (Arceivala, 2002) Genel Planlama Esasları Arazi İhtiyacı Planlama çalışmalarında esnasında tespit edilen olası araziler, mümkün olduğunca arıtma tesisine yakın olmalı ve arazilerin sulamaya uygunluğu düşünülerek belirlenmelidir. Genel bir uygulama olarak, Hindistan da bir hektar arazi başına m 3 /gün atıksu kullanılmaktadır. Bir tahılın (ya da bitkinin) büyüme evresinde kabul edeceği en uygun su miktarı bilinirse, daha gerçekçi projelendirmeler yapılabilir. Koku ve sivrisinek problemleri düşünüldüğünde, sulanacak arazinin civardaki yerleşim birimlerinin mansap tarafında kalması daha uygun olur (Arceivala, 2002). Atıksu Miktarı Sulamada kullanılacak olan atıksu miktarı ve bunun mevsimlik/günlük değişimleri bilinmelidir. Atıksuyun havuzlarda/haznelerde bekletilmesi, arıtıldıktan sonra sulanacak araziye kadar taşınması ve arazide dağıtılması esnasında oluşacak kayıplar dikkate alınmalı; sulamaya verilecek suyun miktarı iyi belirlenmelidir. Ürün Seçimi Sulanacak arazideki ürünlerin seçimi, bölgeye, iklime, zemin ve toprak özellikler ile atıksu karakterine bağlıdır. Bu ürünlerin seçimi, tarım ve pazarlama bilgisi gerektirir. Bu sebeple, tarım uzmanlarından yararlanılmalıdır. Bölgedeki iklim ve zemin şartları doğrultusunda, seçilen ürün cinsiyle mevcut atıksu miktarı, birbirleriyle uyumlu olmalıdır. 26

39 Nihai Deşarj Kalitesi Nihai deşarj suyu kalitesi sulamada kullanılacak arıtılmış atıksu ve sulamadan arta kalan kuyruk suyu (sulama geri dönüş suları) açılarından ele alınır. Arıtmadan sonra atıksu doğrudan çiftçilerin kullanımına verilecekse, sulama suyu standartları uygulanır. Arıtılmış atıksu önce bir su yatağına deşarj edilip sonrasında çiftçiler sulama sularını bizzat bu havzadan karşılayacaklarsa, alıcı ortama deşarj standartları uygulanır. Alıcı ortama deşarj standartları daha sıkı olduğundan, arıtılmış atıksuyu doğrudan çiftçilerin kullanımına vermek daha uygun olur (Arceivala, 2002). Sulamadan arta kalan geri dönüş sularının yüzeyden veya yüzey altından drenajla gelmesi kalitesini de etkiler. Drenajla gelen akımın su kalitesi daha yüksektir. Zemin geçirgense, sulanan araziden drenaj suyu gelmeyebilir Sistem Yerleşimi Sulama sistemi planlanırken, ön arıtmanın yanında ilave 4 başka husus da göz önünde tutulmalıdır. Suyun İletimi Arıtılmış atıksu, atıksu kaynağından (AAT veya pompa istasyonu) sulama sahasına iletilmelidir. Bu işlem, genellikle kanallarla yapılır. Kanallar, arazinin geçirimliliğine bağlı olarak, gerektiğinde suni bir maddeyle (polietilen, kil vb.) kaplanır. Buna rağmen, kanallarda ve dağıtma yapılarında su kayıp-kaçaklarına rastlamak mümkündür. Dengeleme veya Depolama Lagünü Bazı durumlarda bir dengeleme veya depolama lagünü gerekebilir. Amaca uygunluk açısından, lagünün hacmi ve rejimi iyi belirlenmelidir. Dengeleme ve depolama lagünü, özellikle sulanacak alan sabitse, mühendislik açısından iyi projelendirilmiş sistemlerde muhakkak dikkate alınır. Sulama Sistemi Tipi Çeşitli tipte sulama sistemleri uygulanabilir. Bunlar, yüzey sulaması, taşkın sulaması, yağmurlama sulama ve kök dibi (damla) sulamasıdır. Sulama tiplerinden hangisinin seçileceği yerel özelliklere ve yetiştirilecek ürüne bağlıdır. Damla sulaması, kurak bölgelerde su kaybını önlemek için uygulanan özel bir sulama tipidir. Sulama Fazlası Suyun Toplanması ve Bertarafı Sulama sonunda, sulama geri dönüş suları uygun şekilde toplanmalı ve bertaraf edilmelidir. Toplanan fazla suyu bir balık yetiştirme havuzuna vermek de mümkündür. 27

40 Toprak-Bitki-Su Sistemi ve Sürdürülebilirlik Sulama Sıklığı Sulama sıklığı, toprağın drenaj ve su tutma kapasitesine bağlı olduğu kadar, bitkinin terleme (evapotranspirasyon) hızına da bağlıdır. Sulama sıklığı, duruma bağlı olarak günlük ya da günaşırı olabilir. Sistem, uygun sıklığa göre planlanmalıdır. Toprakta Tuzlanma Devamlı olarak sulanan topraklarda tuz birikimi olur. Terleme (evapotranspirasyon) yoluyla buharlaşan su, içeriğindeki tuzları geride bırakır. Toprağın tuzluluk durumu, seçilecek ürün çeşidini ve kullanılabilecek atıksu kalitesini etkiler. Atıksu Kalitesi Bir atıksuyun sulamada kullanıma uygun olup olmadığı, sulama suyu kriterlerine göre belirlenir. Sudaki sodyum, kalsiyum, TÇM (Toplam çözünmüş madde) ve bitkilerin ağır metal alma, nütrient (N, P) kaybetme, patojen taşıma gibi özellikleri dikkate alınır. Söz konusu ulusal standartlar Atıksu Arıtma Tesisleri Teknik Usuller Tebliği Ek-7 de verilmektedir. Ön Arıtma Ön arıtma, toprak-bitki-su sisteminin sürdürülebilirlik esasına göre yapılmalıdır. Ön arıtma esnasında ph ayarlaması veya karbonlu organik madde giderimi yapılabileceği gibi, bazı durumlarda daha karmaşık kimyasal ayarlamalar da yapılabilir. Evsel atıksular ve yüksek BOİ li tarımsal-endüstriyel atıksular için, doğal yöntemler uygulanarak basit ön arıtma yapılabilir. Böylece, deşarj standartları ve kaynak korunması sağlanmış olur. Ön arıtma, Oksidasyon havuzları Havalandırmalı lagünler Anaerobik reaktörler ve bunları takip eden alg, su sümbülü ve su mercimeği havuzları ile gerçekleştirilebilir. Bu yöntemler çok az enerji gerektirir, hatta hiç gerektirmeyebilir. Ancak bu sistemlerin yer (arazi) ihtiyaçları oldukça fazladır. Arıtmanın yapılacağı yerde her zaman yeterli alana sahip arazi bulmak mümkün olmayabilir. Böyle durumlarda daha çok mekanik aksam gerektiren kompleks tesisler tercih edilir. Bu tür tesislerde ise daha az arazi, daha çok enerji ihtiyacı söz konusudur. Ayrıca işletilmeleri de daha zordur. Dolayısıyla, mümkün olduğu kadar doğal yöntemler tercih edilmelidir (Arceivala, 2002). 28

41 İşletme Esasları Ürün Özellikle endüstriyel atıksularla sulanan ürünlerin gelişme hızları, uzun süreli etkilerin araştırılması için gözlemlenmelidir. Endüstriyel atıksuların içindeki bazı maddeler, toprakta birikerek ürün veriminin düşmesine ve toprak kalitesinin bozulmasına sebep olabilir. Bu durum, kısa süreli sulamalarda çok önemli değildir. Olumsuz etkiler daha çok uzun süreli uygulamalardan sonra kendilerini gösterirler. Nütrientler Yeraltı suyunu kirletme potansiyellerini tayin etmek amacıyla, nütrientlerin (N ve P) zemin içinde dikey yönde hareket hızları ve bitkilerin nütrientleri alma hızları bilinmelidir. Yeraltı suyunda nitrat (NO3 - ) kirlenmesi ciddi bir problemdir. Toprak genellikle fosforu giderir; fakat nitratın vadoz bölgeden aşağılara geçerek yeraltı suyunu kirletmesini engelleyemez. Ağır Metaller Endüstriyel atıksulardaki ağır metallerin bitkilere geçmesi, metalin çeşidine, toprağın kimyasal içeriğine ve bitki çeşidine bağlıdır. Ağır metaller, besin zinciri yoluyla başka canlılara da geçeceğinden, bitkilere geçişi baştan önlenmelidir. Bu metaller, bitkilerden doğrudan hayvanlara/insanlara geçebilir. Patojenler Atıksuyla arazi sulaması yönteminde patojenler, özellikle de kancalı kurtlar önemli bir husustur. Arıtılıp dezenfekte edilmemiş atıksular, bol miktarda bu organizmaları içermektedir. Bu tip atıksularla sulanan arazilerdeki ürünleri kullanan canlılar, sağlık yönünden olumsuz etkilerle karşılaşırlar. Örneğin Hindistan da uygulanan deşarj standartları, patojen kontrolüne olanak tanımamaktadır. Suyun doğrudan teması durumunda bakteriyolojik kalite kritik önem kazanır. İş Yeri ve İşçi Sağlığı Atıksuyun tarımda kullanıldığı bölgelerde çalışan işçiler, patojenler ve kurtlar açışından zengin bir ortamda bulunmaktadırlar. Bu kişilerin sağlıkları, iyi projelendirilmiş sistemlerle korunmalıdır. Ayrıca, çalışanlar uygun şekilde giydirilmeli ve periyodik sağlık kontrollerinden geçirilmelidirler. Verim Kontrolü Yukarıda belirtilen bütün hususlar için verim kontrolü gerekmektedir. Modern sulama sistemleri ile ilkel sulamayı birbirinden ayıran iki önemli nokta, iyi projelendirme ve verim kontrolüdür. 29

42 Suyun Tarifelendirilmesi Arıtılmış atıksuyun gübre değeri ve toprağı iyileştirme özelliği de dikkate alınırsa, belirlenen tarifelerin düşük kaldığı görülecektir Bazı Sistem Bileşenlerinin Projelendirme Esasları Tipik atıksuyla arazi sulama sistemleri ile ilgili projelendirme esasları aşağıda verilmektedir. Standartların karşılanması amacıyla, atıksuyun ön arıtımı Atıksuyun sulama alanına iletimi? Depolama veya depolama lagünü (isteğe bağlı) Sulama sistemi tipi Sulamadan dönen geri dönüş sularının toplanması ve bertarafı Atıksuyun Ön Arıtımı Dünya Sağlık Teşkilatı (WHO) tarafından, epidemiyolojik olaylar dikkate alarak, sulamada kullanılacak atıksularda bağırsak kurtları ve koliformlar için standartlar geliştirilmiştir. Bu standartlar, Tablo 4.1 de özetlenmektedir. Hindistan da atıksuyun yüzey sularına deşarj standartları, sulama standartlarından daha sıkıdır. Bu nedenle, atıksuyun mümkün olduğunca sulama yoluyla bertarafı tercih edilir. Sulama standartları için istenen BOİ değeri (100 mg/l ye kadar izin verilmektedir). Sulama öncesi ön arıtma ünitesi, havalandırmalı lagün veya stabilizasyon havuzu sistemleri kullanılarak (ayrı ayrı ve bunların kombinasyonlarıyla) sağlanabilir. Bugün Hindistan da bağırsak kurtları ve koliformlar için belli standartlar yoktur. Endüstriyel atıksulardaki toksik maddeler, öncelikli kirleticiler, ağır metaller, deterjanlar, vb. maddeler kaynakta önlenmelidir. Çünkü bu maddelerin arıtılması hem zor, hem de pahalıdır. Tablo 4.1. Sulama suyu kalitesi konusunda Dünya Sağlık Örgütü (WHO) tavsiyeleri (1989) Madde Sulama Amacı Etkilenen Grup Fekal Koliform (adet/ 100 ml) Bağırsak Kurtları (adet/1 L) 1 Spor Sahaları, parklar, Halk <200 <1 otellerin çim sahaları 2 Çiğ tüketilen bitkiler Çiftlik çalışanları <1000 <1 3 Tahıl, hayvan yemi, endüstriyel bitkiler ve ağaçlar 4 3. maddedeki sulamanın bölgesel yapılması (işçiler ve halk suya maruz kalmıyor) ve tüketiciler Çiftlik çalışanları Yok Koliform standardı tavsiye edilmiyor Sulama Teknolojisinin gerektirdiği ön arıtma. Minimum ön çökeltme <1 30

43 Özellikle bağırsak kurtlarının giderimi için arıtma teknolojisi seçimi önem arz etmektedir. Konvansiyonel arıtma ve klorlama ile helmintler giderilmemektedir. Sadece kum filtreleri ve 5 7 günlük bekletme sürelerine sahip oksidasyon havuzları (seri halde), helmintlere karşı etkili olmaktadır. Atıksuyun sulamada kullanılabilmesi için bazı ülkelerde istenen şartlar, Tablo 4.2 de verilmektedir. İyi projelendirilmemiş bir sulama sisteminde, bütün bu şartlar karşılanmamaktadır. Tablo 4.2. Suyun tarımsal sulamada kullanımını kontrol için bazı ülkelerdeki gereksinimler (Arceivala, 2002) Bitki ABD, Kaliforniya İsrail Güney Afrika Federal Almanya Meyve bahçesi ve üzüm bağı Lifli hayvan yemi ve tohumlu bitkiler İnsanlar tarafından tüketilen bitkiler. (Patojenleri öldürebilme k için işleme tabi tutulmuş) İnsanlar tarafından çiğ tüketilen bitkiler Birinci derece arıtma. Yere düşen meyveler kullanılmamalı. Birinci derece arıtma. Yüzey veya püskürtmeli sulama. Yüzey sulaması için birinci derece arıtma. Serpmeli sulama için ikinci derece arıtma ve dezenfeksiyon (<23 koliform / 100ml) Yüzey sulamasında koliform sayısı 2,2 adet / 100ml den az olmalı. Serpmeli sulamada filtrelenmiş ve dezenfekte edilmiş olmalı. Bulanıklık 10 birimin altında olmalı; gerekirse koagülasyon yapılmalı İkinci derece arıtma İkinci derece arıtma. Fakat yenilen bitkilerin sulanmasına izin verilmemektedir. Yenilen sebzeler dezenfeksiyon yapılmamış, geri kazanılmış atıksularla sulanmamalıdır. (numunelerin %80 inde <1000 koliform / 100ml) Üretilen meyveler tüketilmeden önce soyulmuyorsa, geri kazanılmış atıksu ile sulanmamalıdır. Birinci derece arıtma. Yüksek derecede klorlama. Serpmeli sulama olmayacak İleri arıtma İleri arıtma Çevrede serpmeli sulama yapılamaz. Izgaralar ve çökeltmeli ön arıtma. Püskürtmeli sulamada biyolojik arıtma ve klorlama gerekmektedir. Ürün hasatından sadece 4 hafta öncesine kadar sulama. Patates ve tahıllar, çiçek açana kadar sulanabilir. Patates ve tahıllar, çiçek açana kadar sulanabilir. 31

44 Atıksuyun İletimi Atıksu, açık veya kapalı bir kanal vasıtasıyla AAT lerden veya pompa istasyonundan sulama arazisine iletilir. Kanalların kapasiteleri, beklenen maksimum akımı taşıyacak düzeyde olmalıdır. Kanallardaki su kayıpları büyük değişiklikler gösterir. Bu değişiklikler, zemin özelliğine veya kanalın hangi maddeyle kaplandığına bağlıdır. Ancak ortalama kayıp miktarı 0,1 0,7 m 3 /m 2 -gün olarak alınabilir. Dengeleme ve depolama amacıyla bir lagün kullanılırsa, buradaki buharlaşma ve tabana sızma durumları da dikkate alınmalıdır. Lagünün tabanı ve şevleri, aşırı sızmaya karşı gerekirse kaplanmalıdır (Arceivala, 2002) Dengeleme ve Biriktirme Lagünü Sulanacak arazi sistemin kalbidir. Belki hacimde bir atıksu ile sulanacak olan arazi miktarı belirlenirken, soğuk ve yağışlı havalarda sıcak mevsimlerdekinden daha çok arazi sulanabileceği dikkate alınmalıdır. Yeterli miktarda arazi varsa, soğuk ve yağışlı havalarda daha büyük bir arazi devreye sokulabilir. Bu arazinin bir kısmı, yaz aylarından boş bırakılır. Böylece, esnek bir çiftlik arazisi oluşturulabilir. Sabit bir alan sulanacaksa sulamaya daha az ihtiyaç duyulan zamanlarda atıksu bir dengeleme havuzunda biriktirilir. İhtiyacın arttığı zamanlarda ise biriktirilen su kullanılır (Şekil 4.1). Sulama arazisi ve dengeleme-depolama lagünü, sistemin birer parçaları olup, birlikte dikkate alınmalıdır. 32

45 Şekil 4.1. Tipik atıksuyla sulama çiftliği yerleşimi (Arceivala, 2002) Dengeleme lagünleri, atıksu için her zaman aynı bekletme süresini sağlamaz. Atıksu, lagünde bazen uzun süre kalır; bazen de kısa bir sürede kullanılır. Lagün, bazı mevsimlerde tamamen boş kalabilir. Bu husus, lagünden beklenen ilave arıtma (bakteri giderimi, daha fazla BOİ giderimi, denitrifikasyon, vs.) açısından değerlendirilmelidir. Bu lagün bir balık yetiştirme havuzu olarak, yani ilave bir arıtma ünitesi olarak da kullanılacaksa, istenen lagün hacmini yıl boyu sağlayabilecek şekilde yapılmalı ve işletilmelidir. Lagünlerin havalandırması, yüzey havalandırıcılarıyla sağlanabilir. Atıksu ile sulama sistemlerinin projelendirilmesi ile ilgili bir uygulama Bölüm da verilmiştir (Arceivala, 2002). 33

46 Sulama Tipleri Arazi sulamasında kullanılan birçok yöntem bulunmaktadır (Şekil 4.2). Bunların seçimini etkileyen bazı faktörler aşağıda tartışılmaktadır. Seçilen yöntem, sulamada kullanılacak atıksu kalitesine, sulanacak arazide yetiştirilen veya yetiştirilmesi düşünülen ürünlere, arazinin konumuna ve eğimine, toprağın yapısına, su tutma kapasitesine ve geçirgenliğine uygun olmalıdır. Genellikle iki tip sistem kullanılır: 1. Cazibeli sistem 2. Basınçlı sistem Sulama sisteminin başarısı, kötü bir yüzey drenajı veya alt-drenaj ile tehlikeye atılır. Atıksu uygulaması, zeminin geçirgenliği dikkate alınarak yapılmalıdır. Şekil 4.2. Uygulanan bazı sulama tipleri 34

47 Şerit veya münhani sulaması Eğimli bir arazi, üst tarafından geçen bir kanal vasıtası ile sulanabilir. Buradan akan su, daha alttaki bir münhaniden geçen kanala kadar olan alanı sular. Kanallar, suyu mümkün olduğunca üniform dağıtmaları için uygun aralıklarla yerleştirilmelidirler. Bu yöntem, eğimli ve dalgalı arazideki çimen (çayır) ve bazı ağaç türlerini sulamak için uygundur. Şerit yöntemiyle sulamada (Şekil 4.2) arazi, genellikle her biri 5-15 m genişliğinde ve m boyunda şeritlere bölünür. Şeritler, başka bir su kanalı veya sınır çizgileriyle birbirlerinden ayrılırlar. Birçok toprak çeşidi için uygun olan bu yöntem, su alma kapasitesi az ve ince taneli zeminler için genellikle uygun değildir. Göreceli olarak büyük debilerle otların, çayırların ve tahıl bitkilerinin sulamasında kullanılır. Arazi eğimi %3 e kadar çıkabilir. Atıksu ile sulamada bu sistem, özellikle işletme açısından kolaylık sağlar. Sulama sistemi üzerindeki vana ve kapaklar, atıksu veya ıslak zeminle temas etmeksizin kolayca açılıp kapanabilirler. Tava veya taşkın sulaması Bu sulama tipi (Şekil 4.2), dünyanın birçok bölgesinde farklı bitki ve toprak türleri için kullanılmaktadır. İnce taneli ve az geçirimli zeminlerde de uygulanabilir. Taşkın sulaması ile suyun tabana ulaşması ve içindeki tuzların süzülmesi kolaylaştırılır. Tavalar (havuzlar), her türlü geometride olabilir. Bazıları, çeltik yetiştirilmesi amacıyla 10 hektara kadar varan alanlara sahiptir. Ancak, genellikle tava alanları 4 5 m 2 civarındadır. Bunlar istenen derinliğe kadar periyodik olarak doldurulabilir. Böylece, zemin nemi ayarlaması yapılır. Çok yağış yağan bölgelerde yeterli yüzey drenajı sağlanmalıdır. Bu yöntemle otlar, çayırlar, tahıl ürünleri ve daha birçok bitki çeşidi sulanabilir. Karık sulaması Karık sulaması (Şekil 4.2), birçok toprak çeşidi, değişik arazi eğimleri ve hem büyük, hem de küçük debiler için uygulanabilir. Halihazırda bu sistem, çiftçiler arasında geniş çapta uygulanmaktadır. Karık hazırlanırken kazıdan çıkan topraklarla kenarlara seddeler yapılır. Bu metotla tahıl çeşitleri, patates, mısır, pamuk, meyve ağaçları ve üzüm bağları sulanabilir. Karıkların arasındaki mesafe, yetiştirilen bitki türlerine bağlıdır. Yağmurlama sulaması Yağmurlama sulamasında (Şekil 4.2) zemin, basınçlı boru ve fıskiye sistemiyle yağmur yağıyormuş gibi ıslatılır ve böylece üniform bir dağılım elde edilir. Bu yöntemle, kökleri fazla derine inmeyen bitkiler için sığ sulama sağlanır. Yıllık su ihtiyacı az ise, bu metot tercih edilir. Kum gibi geçirgen zeminlerde, hızlı sızma dolayısıyla ve diğer sulama yöntemleri aşırı su kaybına yol açmaktadır. Yağmurlama sulamasında yönteminin ilk yatırım ve işletme maliyetleri, diğer metotlara göre daha fazladır. Yağmurlama sistemi, sulanacak araziye portatif üniteler şeklinde yerleştirilebilir. Böylece, arazinin yapısı, karıklar ve seddelerle bozulmaz; traktörler ve diğer mekanik araçlar, arazi üzerinde rahatça kullanılabilir. Bu metot, ağır topraklar ve iyi arıtılmamış atıksu için tercih edilemeyebilir. Son zamanlarda ABD de m 35

48 boyunda su dağıtım kolları kullanılmaktadır (Şekil 4.2). Bu kollardaki delikler, aerosol etkisini azaltmak amacıyla aşağıya doğru açılmıştır. Konvansiyonel sistemlerde uygulanan basınç 2 4 kg/cm 2 dir. Bazı durumlarda 10 kg/cm 2 ye kadar ulaşan yüksek basınçlar da kullanılmaktadır. Güneş ışığına maruz kalan plastik borular, 1 5 yıl içerisinde bozulabilirler. Sistemin diğer parçaları ise ortalama olarak 7 15 yıl dayanabilir. Yağmurlama sistemlerinde sadece bitkiye değil, yüzeyin tümüne su verildiğinden yüksek buharlaşma ve düşük sızıntı kaybı olur. Zeminde buharlaşma, üstten 20 cm lik kısımda gerçekleşir. Hafif su ihtiyacı durumlarında daha uygun olan püskürtmeli sulama, dalgalı (engebeli) arazilerde kullanılabilir. Yağmurlama sulaması, sistemdeki mekanik tıkanmaların önüne geçmek ve patojenleri doğrudan ürünlere bulaştırmamak için ancak çok iyi arıtılmış atıksularla yapılmalıdır. Sadece patojenler değil; klor, sodyum ve bazı ağır metaller de bitkiler tarafından absorbe edilebilirler. Bu sebeple, sulamada tür özel bu husus da dikkate alınmalıdır. Damla sulaması Damla sulaması (Şekil 4.2), ilk kez 1969 yılında İsrail ve ABD de kullanılmaya başlanmış sonra dünyada hızla yayılmıştır. Bu sistemin en önemli üstünlüğü, suyun doğrudan bitkinin köküne verilmesidir. Böylece, su çok etkin bir biçimde kullanılmış olur ve özellikle kurak bölgeler için kritik bir fayda sağlanır. Bitki köklerine verilen su, bitkilerin su ihtiyaçlarını karşılar ve alt drenaj kaybına imkan verilmez. Hatırlanacağı üzere, tava ve münhani sulamalarında bitki/araziye verilen suyun bazen %50 si alt drenaja gitmektedir. Damla sulaması, tıkanmalara karşı çok hassastır. Tıkanmaları önlemek için, atıksu sistemlerinde çok iyi bir ön arıtma yapılmalıdır (gerekirse, filtrasyon dahi uygulanmalıdır). Sistemin projelendirilmesi ve işletilmesi beceri ister. Bu sistemin çeşitli bileşenleri şunlardır: Ön arıtma (gerekli ise) Sistem girişine yerleştirilen filtre Akım ölçer, akım kontrol edici, vs. Yükleme tankını doldurmak için pompa PVC veya diğer cins borularla oluşturulmuş ana hat, dağıtım hatları ve yan hatlar Yan hatlardaki borularda istenen aralıklarla yerleştirilmiş su çıkış delikleri Su çıkış delikleri, sistemin girişinde suyu alıp, çıkışında atmosfer basıncıyla damla halinde bitki köküne bırakacak şekilde özel olarak projelendirirler. Sulanacak bitki veya ağacın cinsine bağlı olarak, uygun aralıklarla yerleştirirler. Bir hektarlık alan için, birkaç yüz çıkış deliği gerekebilir. Akımın eşit olarak dağıtılabilmesi için, boruların ve çıkış deliklerinin hidrolik tasarımı dikkatle yapılmalıdır. Her bir çıkış deliğinden çıkan suyun debisi 2 12 L/saat, hatta bitkinin ihtiyacına göre daha da fazla olabilir. Bu sistemle, atıksu içindeki nütrientlerin yeterli olmadığı durumda, borular vasıtasıyla bitkiye sıvı gübre de verilebilir. 36

49 Fazla Suyun Toplanması ve Bertarafı Arazi sulamasında bertaraf edilmesi gereken fazla su, iki türlüdür: 1. Sulamada kullanılamayan ihtiyaç fazlası su, 2. Kullanıldıktan sonra yüzeyden akan veya yeraltına sızarak alt drenaj sistemleriyle toplanmış olan sulama suyu. Drenajla toplanan suyun kalitesi, yüzeyden akan suyun kalitesine göre daha yüksektir. İhtiyaçtan fazla olduğu için sulamada kullanılmayan su iyi arıtılmamışsa, bertarafına daha fazla dikkat edilmelidir. Sulamada kullanıldıktan sonra yüzeyden akan veya drenajla toplanan sular, zaten belli ölçüde zemin/bitki sisteminin oluşturduğu doğal arıtmadan geçmektedir. İlkel sulama sistemleri ile modern sistemler arasındaki en önemli fark, bu tür hususlara dikkat edilmesidir. Uygun projelendirilmiş sistemlerde, sulamada kullanılmış sular depolanır ve çevreye zarar vermeyecek şekilde uygun bir yere deşarj edilir. Bu konuda yapılabileceklerden bazıları aşağıda belirtilmektedir: 1. Sulama yapılamayan mevsimlerde suyu depolamak için lagünler, 2. İlave arazi (tarım ve orman), 3. Akarsulara deşarj (ilave arıtma yapılarak veya yapılmayarak), 4. Denize deşarj (ilave arıtma yapılarak veya yapılmayarak), 5. Yeraltı suyunun beslenmesi (yüzeyden veya kuyularla). Drenaj suyu deşarjının akarsu debilerinin yüksek olduğu veya deniz kıyılarında yüzme faaliyetlerinin olmadığı mevsimlerde yapılması, arıtma maliyetlerini azaltır. YAS beslemesi uygulamalarında yeraltı suyunun mevcut ve gelecekteki kullanım potansiyeli dikkate alınmalıdır. Yeraltı suyunun kirlenmesi söz konusu ise, toplama lagünlerinden ve kanallardan sızan sular, toplama kuyularına yönlendirilmeli; buradan da tekrar sulamaya veya toplama lagünlerine geri çevrilmelidir. Arazide arıtılmış atıksuyun veya sulamadan dönen suyun izlenmesi için önlemler alınmalıdır. Bu amaçla drenaj sistemleri ve toplama kuyuları yapılır; böylece suyun kendine uygun bir yol bulması sağlanmış olur. Yeraltı suyu kirlenmesi açısından bakıldığında özellikle nitrat konsantrasyonunun izlenmesi kritik önem taşır Ürün Seçimi ve Ürün Dağılımı Bir arazide normalde yetişebilecek ürünler arasından hangisinin veya hangilerinin seçileceği, sulama suyu olarak kullanılacak olan atıksuyun kalitesi dikkate alınarak kararlaştırılır. Atıksular ile yetiştirilebilecek ürünler aşağıda verilmektedir: Yem bitkileri Arazi bitkileri Sebzeler Meyveler : Ot ve çim çeşitleri, yonca ve benzeri yem bitkileri : Mısır, darı, buğday, arpa, çavdar, pirinç, baklagiller, akdarı, şeker pancarı, pamuk, keten, yağ bitkileri (ayçiçeği, kolza, kanola), tütün : Domates, patates, salatalık, enginar, brokoli, ıspanak, soya fasulyesi, fasulye, kabak, karnabahar, bamya : Turunçgiller, elma, çilek, üzüm, muz 37

50 Diğerleri : Çeşitli ağaçlar, ormanlar, süs bitkileri ve çiçekler Şehirlerin yakınlarında bulunan atıksu ile sulama sahalarında yetiştirilen ürünlerin pazarları hazırdır. Çiftçiler, sebze ve meyve gibi peşin parayla satılan ürünleri tercih etmektedirler. Bu bölümün ilerleyen kısımlarında verildiği üzere, sulamada kullanılacak atıksu kalitesi, sağlık yönünden doğabilecek problemlerin önüne geçmek için, ciddiyetle kontrol edilmelidir. Sulamada arıtılmamış veya az arıtılmış atıksu kullanılacaksa, yem bitkileri veya çiğ yenmeyecek arazi bitkileri tercih edilmelidir. Bu durumda maddi kazanç ve sağlık arasında bir çelişki doğmaktadır. Bazı ülkelerde bu konuda standartlar ve talimatnameler bulunur. Ayrıca, atıksu ile toprağın kimyasal içerikleri ve bunların muhtemel etkileşimleri de, seçilen ürün çeşidini etkiler. Örneğin, meyveler, kimyasal kalite, tuzlar vb. karşı çok hassastırlar. Çok gübre isteyen bitkiler, atıksu sulamasına daha elverişlidir. Bu bitkilere örnek olarak bazı yem bitkileri (alfalfa), mısır, yonca ve soya fasulyesi sayılabilir. Yerel tarım tecrübeleri, ürünlerin pazarlanma durumu, iklim, zemin cinsi ve atıksu kalitesi, yetiştirilecek ürünün seçiminde göz ardı edilemeyecek faktörlerdir. Ayrıca, ürünün mekanize tarıma uygunluğu, çevrede gübre ve tarım ilaçları temin imkanları da dikkate alınmalıdır. Atıksu ile hangi mevsimde hangi ürünün arazinin hangi kısmında yetiştirileceği de önemlidir. Her bitki türünün su ve gübre ihtiyacı, yetişme süresi gibi özellikleri farklı olduğundan, en uygun bitki türleri seçilirken bu hususlara dikkat edilmelidir Ürünlerin Su İhtiyacı Bitkilerin su ihtiyaçları, bölgeden bölgeye değişiklikler gösterir. Bu nedenle, yerel tecrübelerden faydalanılmalıdır. Sulama pratiğinde bitkilerin su ihtiyaçları, verilen belli bir zaman süresi içinde mm (1.000 mm=1 m 3 / 1 m 2 alan) cinsinden belirlenir. Örneğin, Hindistan da Haydarabad civarında yetişen bazı bitkilerin büyüme mevsiminde su ihtiyaçları, Tablo 4.3 te verilmektedir. Tablo 4.3. Haydarabad civarında yetişen bazı bitkilerin büyüme mevsiminde su ihtiyaçları Bitki Toplam su ihtiyacı (mm) Yaklaşık büyüme periyodu (gün) Buğday Arpa Pamuk Şekerkamışı Pirinç Ayçiçeği Hindistan ın bazı bölgelerinde büyüme mevsimlerinde her 10 günde bir defa taşkın tavalarında belli bir miktar (örneğin 200 mm) su verilerek sulama yapılır. Bu, 20 mm/gün veya 0,02 m x m 2 = 200 m 3 /ha-gün yükleme miktarı demektir. 38

51 ABD de bitkilerin büyüme mevsiminde uygulanan atıksu miktarının haftada 12,7-101,6 mm arasında değiştiği belirtilmektedir (Arceivala, 2002). Bitkinin büyüme periyodu 10 hafta ve sulama miktarı 100 mm/hafta ise, bitkinin bu süre içerisinde ihtiyaç duyduğu su miktarı 100 mm/hafta x 10 hafta =1000 mm dir. Bu da m 3 /ha demektir. 100 mm/hafta lık sulama miktarı, yaklaşık olarak 15 mm/gün e ya da 150 m 3 /ha-gün e eşittir. Atıksu, hasat ve ekim önlemlerinde ya başka bir yere deşarj edilir, ya da dengelemedepolama lagününe verilir Sulama Sıklığı, Terleme (Evapotranspirasyon) ve Toprak Nemi Sulama suyu ihtiyacı ve sulama sıklığı, yerel tecrübelerden ayrı olarak, toprağın cinsi, iklim ve bitkinin terleme (evapotranspirasyon) hızı da dikkate alınarak tahmin edilebilir; Evapotranspirasyon hızı Evapotranspirasyon hızı, atmosfere açık bir tavadaki suyun buharlaşma hızına bir α faktörü uygulanarak bulunur. Açık suyun buharlaşma hızı, aynı yüzey alanı için evapotranspirasyondan daha fazladır. Başka bir ifade ile evapotranspirasyon (Et), tava buharlaşmasından (Ep) daha azdır; Et =α Ep Çim, yonca, buğday, arpa gibi bitkilerin α değeri, bu bitkiler henüz gençken 0,2, olgunlaştıktan sonra ise 0,8 0,9 dur. Toprağın su tutma kapasitesi Araziye su verildiğinde, suyun infiltrasyonu veya zeminin su emmesi, zemin özelliklerine ve nemine (su içeriğine) bağlıdır. Kuru zeminlerde infiltrasyon daha fazladır. Toprak suya doyunca, infiltrasyon durur. Bu nedenle uzun dönem şartlarını belirlemek amacıyla arazide doygunluk deneyleri yapılır. Tablo 4.4 te farklı zemin türlerinin bazı tipik özellikleri ve infiltrasyon değerleri verilmektedir. Bu değerler killi zeminlerde en düşüktür. Uygun drenajın sağlanması durumunda, zemini terk eden sulama suyuna cazibeli su adı verilir. Zeminin gözeneklerinde kalan ve cazibe kuvvetine (yer çekimine) karşı kapiler etki sayesinde karşı duran sulama suyuna kapiler su adı verilir. Zeminin taneciklerinin yüzeyinde bulunan ve ne cazibeli, ne de kapiler etki altında hareket eden suya ise hidroskopik su adı verilir. Cazibeli su drenajla uzaklaştırılınca, toprakta kalan nem miktarına arazi kapasitesi denir. Arazi kapasitesi, zemindeki kapiler suyun ve hidroskopik suyun toplamıdır. Toprağın nem içeriği Bitkiler, topraktan yeterli derecede nem alamazlarsa solarlar. Bitkinin alamamaya başladığı toprak nemliliğine karşı gelen su içeriğine devamlı solma noktası veya solma 39

52 katsayısı denir. Bir zeminin arazi kapasitesi ile solma katsayısı(noktası) arasındaki nem içeriği farkına mevcut nem denir; bu genellikle kapiler sudur ve ~%75 i bitki tarafından kullanılabilir. İnce taneli zeminler, kaba taneli zeminlere oranla daha fazla nem tutarlar. Örneğin arazi kapasitesinde 1 m 3 killi zemin 400 litre, aynı hacimde siltli zemin 270 litre ve yine aynı hacimde kumlu zemin 135 litre nem tutar. Zemine gübre eklenmesi, sadece nütrient sağlanması değil, aynı zamanda su tutma kapasitesinin de artması anlamına gelmektedir. Tablo 4.4. Bazı zeminlerin tipik fiziksel özellikleri Yaklaşık Yaklaşık İnfiltrasyon toplam Zemin hızı Yapısı a yığın (tipik) gözenek Arazi yoğunluğu (cm/gün) boşluğu (g/cm 3 (g/cm ) 3 kapasitesinde ) Siltli 120 Kum Kumlu löm Löm Killi löm Siltli kil Kil (60 600) 60 (30 180) 30 (18 50) 18 (6 36) 6 (0,6 12) <0,6 (0,3 2,5) Yaklaşık nem içeriği (%) Devamlı solma noktasında Toplam mevcut b (kuru ağırlığa göre) 38 1, , , , , , a Bunlar genellikle sabit veya uzun süreli filtrasyon değerleridir. Bu değerler, zemin yapısı ve diğer faktörlere göre büyük değişiklikler gösterirler. Bazen parantezlerle gösterilenlerin bile dışında olabilirler. 1 cm/gün infiltrasyon değeri, 100m 3 /ha.gün değerine eşittir. b Halihazırda mevcut oran, belirtilen değerlerin %70-80 i olabilir. Ağırlıkça %35 den fazla kil içeren bir zemin, pratikte kil gibi davranır. Aynı oran %10 dan az ise, zeminin pratikte davranış biçimi kum gibidir. Lömlü kum, %10 15 kil içerir. Ortalama bir lömde %15 23, killi lömde %23 35 kil vardır. Yağmur veya sulamadan sonra arazi kapasitesine ulaşmak için gerekli zaman, cazibeli suyun drene olma hızına bağlıdır. Bu değer, kil ve lömlerde 1 2 gündür. Tekrar yağmur yağmaz ve sulama yapılmazsa, zemin nemi miktarı gittikçe azalır ve sonunda devamlı solma noktasına (solma katsayısı) ulaşılır. Sulamanın zemin nemi üzerindeki etkisi, aşağıda bağıntı ile bulunur. I e Pf Pi SsD 100 r (1) Burada, Ie: Pf: Etkili infiltre olmuş sulama suyu, mm (=arazi kapasitesi) Zeminin nihai nem içeriği, sulamadan sonra % olarak ağırlık 40

53 Pi: Zeminin başlangıçtaki nem içeriği, sulamadan önce % olarak ağırlık Ss: Zeminin görünen özgül ağırlığı, g/cm 3 Dr: Zeminin kök seviyesine kadar ıslanacak kısmı, mm Periyodik sulamanın amacı, toprağın arazi kapasitesini iyileştirmektir. Tam arazi kapasitesi sağlanması için, genellikle her sulamada fazla miktarda su kullanılır. Sulama sıklığı, iklime ve bitkilerin terlemesine (evapotranspirasyon) bağlıdır. Arazi kapasitesinde farklı tipteki zeminlerin nem içerikleri ve devamlı solma noktaları (solma katsayıları), Tablo 4.5 te verilmektedir. Örnek: Sulamanın Zemin Nemi Üzerindeki Etkisi Killi-lömlü bir toprak periyodik olarak sulanmaktadır. Sulamadan önce topraktaki nem içeriği, ağırlıkça %10 dur. Etkili infiltre olmuş su 1000 m 3 /ha ise, sulama sonrası topraktaki nem miktarını bulunuz. Toprağın görünen özgül ağırlığı 1,35 ve ıslanacak toprak derinliği 90 cm olarak kabul edilecektir. Ayrıca evapotranspirasyon hızı 250 mm/ay için sulama sıklığını bulunuz. İnfiltre olan su = I e = 1000/10.000=100 mm P f 10 İlgili bağıntı kullanılarak, 100 x1,35x P f bulunur. %27,3 Gerekli sulama sıklığı da olur. 100mm 12gün 250mm/ ay Yağıştan Sonra Net Sulama İhtiyacı Büyüme mevsiminde yağışın miktarına bağlı olarak, sulama ihtiyacı değişir. Yağış miktarı değerlendirilirken, tarımsal açıdan etkili olup olmadığına dikkat edilmelidir. Aylık 10 mm den düşük yağışlar tarımsal açıdan etkili değildir ve ihmal edilebilir. Şiddetli yağışlar da, her zaman etkili olmayabilir. Bu tür yağışların büyük kısmı taşkın olarak akışa geçer. Ayrıca, evapotranspirasyondan fazla bir etkili yağış, kök tabakasının altına sızar ve sonraki ayların ihtiyacını karşılamaz. Aydan aya net sulama ihtiyacı (I), aşağıdaki bağıntı kullanılarak bulunabilir: I = Et-P (2) Aşağıda ABD Arazi Islah Bürosu (US Bureau of Reclamation) tarafından basitleştirilmiş bir tahmin prosedürü verilmektedir: 41

54 Tablo 4.5. ABD Arazi Islah Bürosu nun basitleştirilmiş tahmin prosedürü Yağış aralıkları (mm/ay) Belirtilen aralıkta etkili yağış yüzdesi a >150 0 a Örneğin, aylık yağış miktarı 150 mm ise, etkili yağış 20(0,95) + 30(0,9) + 50(0,7) + 70(0,3) İletimdeki Kayıplardan Sonra Brüt Sulama İhtiyacı Sulama suyunun çok önemli bir miktarı, araziye iletim ve arazide dağıtım aşamalarında kaybolur. Fazla sulama yüzünden de bazı kayıplar gerçekleşir. Kullanılan dağıtım sistemleri, verimlerine göre aşağıdaki şekilde sıralanabilirler (Arceivala, 2002); Sistem Su kullanma verimi(%) Damla sulaması Serpmeli sulaması Cazibeli sulama (tavalar ve kanallar) Sistemin başındaki brüt su miktarı, bitkilere ulaşan (sulamada kullanılan) suyun 2~3 misli olabilir Bir Sulama Sisteminin Sürdürülebilirliği Sıradan bir sulama sisteminde tipik bir toprak sistemi ve çeşitli girdiler-çıktılar, Şekil 4.3 te gösterilmektedir. Şekil 4.3. Tipik zemin sistemi ve alışılmış sulamada çeşitli girdiler-çıktılar (Arceivala, 2002) 42

55 Sulamanın, sistemin sürdürülebilirliği üzerindeki başlıca etkileri aşağıdaki gibi sıralanabilir; 1. Toprakta tuz birikimi 2. Bitkilerin tuza karşı toleransı 3. Geleneksel sulama suyu standartları 4. Dayanaklı maddelerin akıbeti 5. Nütrient (N ve P) giderimi 6. Zemindeki organik yükleme 7. Patojen taşınması 8. Arıtma verimi Toprakta Zamanla Tuz Birikmesi Toprak-bitki sistemi, sulama suyundaki tuzun (çözünmüş katıların) toprakta birikmesine sebep olan bir mekanizma gibi çalışır (Şekil 4.5). Toprağın tuza doyma konsantrasyonu (Cs), sulama suyunun tuza doyma konsantrasyonundan (Ci) daha büyüktür. Bu nedenle, toprak ve bitkiler üzerindeki etkiler açısından Cs değerinin bilinmesi gerekir. Cs/Ci, oranına tuz birikme oranı denir. Şekil 4.4. Sulama suyunda tuz bulunması durumunda toprak-bitki sistemi (Arceivala, 2002) Topraktaki nem miktarının değişmediği kabul edilerek, birim alanda bir kütle dengesi kurulabilir. Şekil 4.4 ten yararlanılarak, söz konusu kütle dengesi I + P = Et + L (3) şeklinde yazılabilir. Burada, I = Kullanılan sulama suyu, mm/yıl P = Yağış, mm/yıl Et = Evapotranspirasyon, mm/yıl L = Tabana sızan su hacmi, mm/yıl dır. 43

56 Benzer şekilde, tabana sızan suyun tuz konsantrasyonunun topraktaki ile aynı olduğu kabul edilerek, tuz (korunan madde) için kütle dengesi yazılabilir; (I.Ci) + (P.Cp )= (L.Cs) + (Et.Co) + (bitkinin aldığı) (4) Bitkinin aldığı da ihmal edilirse, daha emniyetli bir Cs değeri bulunur; I.Ci + P.Cp = L.Cs (5) Gelen ortalama tuz konsantrasyonu Cort ise, Buradan, veya olur. (I.C i ) (P.Cp ) C ort (6) I P ( I P). C L. C s (7) ort C s (I P) (8) C ort L Görüldüğü gibi, tuz birikim oranı, tabana sızan kısımla ters orantılıdır: L/(1+P) Bağıntı 8 deki L değeri yok edilir ve Bağıntı 7 ile birleştirilirse, C s C ort elde edilir. (I P) I P - E t (9) Bağıntı 8 ve 9 dan görüleceği gibi, sulamadan dönen su miktarı ne kadar fazlaysa, topraktaki tuz birikimi de o kadar azdır. Dönen su miktarının araziye verilen toplam su miktarına oranı, sert (kıraç) ve killi topraklarda 0,1 0,2, iyi drenajlı kumlu topraklarda 0,3 0,4 civarındadır. Buna karşılık, killi topraklarda tuz birikimi oranları 2 10, kumlu topraklarda ise daha azdır. Sulak alanlarda tuz birikimi azdır (L ve P değerleri yüksektir). Sıcak iklimlerde Et yüksektir ve dolayısıyla tuz birikimi de yüksektir. Burada sunulan basit matematiksel model geliştirilerek aşırı tuz birikimine karşı suni olarak arttırılması gereken dönen su (drenaj suyu) miktarı hesaplanabilir. 44

57 Bitkilerin Tuza Karşı Toleransları ve Sürdürülebilirlik Bitki büyümesi, sulama suyundaki tuz konsantrasyonundan ziyade, toprağın kök seviyesindeki tuz konsantrasyonundan etkilenir. Bu nedenle, sulamada kullanılacak arıtılmış atıksu kalitesinin yanında yerel toprak özellikleri, iklim şartları ve sulanacak bitki cinsleri de dikkate alınmalıdır. Bir bölge için uygun olan atıksu özellikleri, başka bir bölge için uygun olmayabilir. Örneğin, elektriksel iletkenliği µmhos/cm olan atıksu, uzun süreli sulama sonucunda toprağın iletkenliğini µmhos/cm değerine kadar çıkarabilir. Bu husus, akla bitkilerin tuza karşı toleranslarının ne düzeyde olduğu sorusunu getirir. Bazı bitkiler, tuza dayanıklı oldukları halde, bazıları değildir. Tablo 4.6 da bu konuda bazı örnekler verilmektedir. Bu tablodan görüleceği gibi, çimler çok dayanıklı, turunçgiller ise dayanıksızdır. Bu husus, uzun yıllar sulama amacıyla kullanılması düşünülen endüstriyel atıksular için, planlama ve projelendirme aşamasında özellikle göz önünde bulundurulmalıdır. Tablo 4.6. Bazı bitkilerin tuz tolerans seviyeleri Ürün Doymuş zemindeki numunede maksimum tolere edilebilecek elektriksel iletkenli* (µmhos/cm) Bermuda tipi veya diğer tür çimler Buğday ve pamuk Yonca Mısır, keten Turunçgiller * Toplam katı madde (TDS) ~ 0,64 x Elektriksel iletkenlik ABD Tuzluluk Laboratuvarı (US Salinity Laboratory) tarafından tavsiye edilen hususlar Tablo 4.7 de verilmektedir. Bu tavsiyelerde su kalitesi, toprak özelliği ve bitkilerin tuza karşı toleransları bir arada dikkate alınmıştır. Tablo 4.7. ABD Tuzluluk Laboratuvarı (US Salinity Laboratory) tarafından tavsiye edilen hususlar Elektriksel Tuzluluk Kullanım iletkenlik (µmhos/cm*) <250 Düşük Birçok toprak ve bitki çeşidi için uygundur Orta Hafif drenajlı birçok durum için uygundur Yüksek Yeterli derecede drenajlı olan çiftliklerde, tuza dayanaklı bitkiler için uygundur Çok yüksek Yüksek tahliyeli sulamalarda, tuza karşı çok toleranslı bitkiler için uygundur * TDS = 0,64 x Elektriksel iletkenlik Geleneksel Sulama Suyu Kriterleri Doğal sularla sulama yapılırken sulama sisteminin sürdürülebilirliğini sağlamak için geleneksel su kalite kriterleri kullanılır. Bu kriterler, atıksu sulaması yapılıp yapılamayacağının değerlendirilmesi aşamasında da kullanılabilmekte olup aşağıdaki hususları içerir. 45

58 Toplam çözünmüş katı madde (TDS) veya elektriksel iletkenlik değerleri Sodyum içeriği Bikarbonat ve artık (bakiye) sodyum karbonat Bor, klor, ph, vs. gibi diğer parametreler Toplam Çözünmüş Katı Madde/Elektriksel İletkenlik Örneğin, Türkiye Atıksu Arıtımı Teknik Usuller Tebliği Sulama suyunun kimyasal kalitesinin değerlendirilmesi için geliştirilmiş değerler tablosunda (Tablo E7.2) atıksuyun kullanımında zarar derecesi TDS konsantrasyonu 500 mg/l den az sularda yok, mg/l olan sularda az-orta ve 2000 mg/l den büyük olan sularda tehlikeli olarak verilmiştir Sodyum İçeriği Zeminin yapısı, uzun süre sulamada kullanılan sudaki sodyum içeriğinden kayda değer derecede etkilenir. Sodyum, topraktaki kil partikülleriyle katyon değişimine girer ve kil partiküllerinin parçalanmasına sebep olur. Bu durum, toprak geçirgenliğini azaltır; hava ve su hareketini etkiler. Geçirgenlikte (porozitede) %5 10 civarında bir azalma, bitkinin büyümesini engeller. Bu nedenle, sulama suyundaki sodyum içeriği, birinci derece önem arz eder. Sodyum içeriği, diğer katyonlarla (Ca ++, Mg ++, K + ) karşılaştırma yapılarak değerlendirilir ve sodyum absorpsiyon oranı (SAR) 1 veya sodyum yüzdesi 2 değerleri bulunur. Toprak verilerinin değerlendirilmesi, sulama sistemlerinde vazgeçilmez bir prensiptir. Bu nedenle, çevre mühendislerinin bu tip projelerde inşaat ve ziraat mühendisleri ile işbirliğine gitmeleri tavsiye edilir. Şehir şebeke suyundaki tuz miktarı çok yüksek değilse, evsel atıksular sulama yönünden fazla sorun çıkarmaz. Orijinal su kalitesi bilindiğinde, kullanım anındaki muhtemel değişiklikler dikkate alınarak, atıksu kalitesi tahmin edilebilir. Ancak, farklı endüstriyel atıksuların etkilerinin tahkiki için mutlaka analizler yapılmalıdır. 1 Ca ( Na ) SAR (bütün değerler meq/l cinsinden ifade edilir). Mg 2 SAR değerleri (meq/l) Sodyumun toprağa verdiği zarar 0-10 Az Orta Yüksek >26 Çok yüksek 2 100( Na ) SodyumYüzdesi Na K Ca Mg (bütün değerler meq/l cinsinden ifade edilir) Arzulanan sodyum yüzdesi, %40-60 civarındadır. 46

59 Sodyum içeriği, kalsiyum ve magnezyuma göre yüksekse, bunu ayarlamak için suya kalsiyum karbonat (CaCO3) değil, kalsiyum oksit (CaO) veya kalsiyum sülfat (CaSO4) ilavesi yapılır. Bu durumda çiftçiler tarafından alkali bir toprak tercih edilebilir. Sodyum değeri yüksek olan arıtılmış atıksuların, sodyum değerini istenen seviyeye düşürmek amacıyla, bazen nehir suyuyla veya yeraltı suyuyla karıştırılması gerekebilir. Bikarbonat veya bakiye sodyum karbonat Su ve topraktaki büyük miktarda bikarbonat, kalsiyum karbonat olarak çökelir. Magnezyum, toprakta iyon değişim mekanizmasına girer ve çökelen kalsiyumla yer değiştirir. Magnezyum, normal olarak çökelmemiş kalsiyumla büyük çapta reaksiyona girmez. Kalsiyum çökelince, reaksiyon süreci başlar. Topraktaki suda kalsiyum ve magnezyum yok olunca, sodyumun oranı göreceli olarak artar. Bu şartlarda, daha önce anlatıldığı gibi, sodyum tehlikesine dikkat edilmelidir. Bu tehlike, genellikle bakiye sodyum karbonat (RSC) biçimde ifade edilir. RSC = (CO3-2 + HCO3 - ) - (Ca +2 + Mg +2 ) (bütün iyon konsantrasyonları meq/l cinsinden ifade edilir.) Atıksu kullanımı arttıkça, çökelen bikarbonat yüzdesi düşer. Bu sulara alçı(jips) katılarak düzeltme yapılabilir. Sulama suları için tavsiye edilen bazı tipik değerler, Tablo 4.8 de verilmektedir. Tablo 4.8. Sulama suları için tavsiye edilen tipik değerler Su Kalitesi RSC (meq/l) Emniyetli (iyi) <1,25 Orta 1,35 2,5 Uygun değil (kötü) >2,5 Bor Az miktar bor, bitkilerin büyümesi için gereklidir; ancak belli bir miktarın üzerinde toksik etki yapmaktadır. Çok az sayıda madde, sulama suyunda toksik olduğundan, sulama sularının bor yönünden uygun olup olmadığının kontrolü esastır. Bazı durumlarda (örneğin bor madeni veya borla ilgili sanayilerde), atıksuda bol miktarda bor bulunabilir. Bitkilerin bora karşı göreceli tolerans değerleri, Tablo 4.9 deki gibidir. Toprakta 0,7 mg/l değerinin altındaki bor konsantrasyonu, bütün bitkiler için emniyetlidir. Tablo 4.9. Bitkilerin bora karşı göreceli tolerans değerleri Bitki Atıksuyla sulamada bor limiti (mg/l) (Arceivala, 2002) Meyveler 0,3 1,0 Sebzeler, buğday, arpa, mısır, pamuk, patates 1,0 2,0 Şeker pancarı, soğan, havuç, salatalık, yonca, palmiye 2,0 4,0 47

60 Klorür Aslında klorürün zeminin fiziksel özellikleri üzerinde hiç bir etkisi yoktur. Ancak bazı bitkiler klorür iyonlarına karşı hassasiyet göstermektedir. İsrail de turunçgiller için killi topraklarda 7,5 meq/l ve kumlu topraklarda 15 meq/l değerlerinin altındaki klorid içeriği, düşük riskli kabul edilmektedir. Hindistan daki bazı sulama standartlarında bu miktarın 600 mg/l ye (16,92 meq/l) kadar çıkmasına izin verilmektedir; ancak zemin şartları belirtilmemektedir. Türkiye Atıksu Arıtımı Teknik Usuller Tebliği Sulama suyunun kimyasal kalitesinin değerlendirilmesi için geliştirilmiş değerler tablosunda (Tablo E7.2) atıksuyun kullanımında zarar derecesi, yüzey sulamaları için Klorür konsantrasyonu 140 mg/l den az sularda yok, mg/l olan sularda az-orta ve 350 mg/l den büyük olan sularda tehlikeli olarak verilmiştir. Damlatmalı sulamalarda ise 100 mg/l den az sularda yok ve 100 mg/l den büyük olan sularda az-orta olarak verilmiştir. Sülfatlar Su için potansiyel tuzluluk terimi geliştirilmiştir. Potansiyel tuzluluk [Cl - +0,5 SO4-2 ] (meq/l) biçiminde ifade edilebilir. Sürdürülebilir bir sulama için, aşağıdaki değerler tavsiye edilmektedir (Arceivala, 2002). Tablo Sürdürülebilir bir sulama için zemin geçirgenliği Potansiyel tuzluluk (meq/l) İstenilen zemin geçirgenliği 5 20 İyi 3 15 Orta 3 7 Düşük Asidite/Alkalinite ph değerleri, muhtemel zararlara karşı 6,5 9,0 arasında tutulmalıdır Ağır Metaller ve Dayanıklı (Kalıcı) Maddeler Sulama suyundaki bazı dayanıklı maddeler (örneğin, zirai ilaçlar, haşere ilaçları, ağır metaller, vs.), önce zeminde birikir ve ardından bitkiler tarafından alınarak besin zincirine karışırlar. Son zamanlarda kadmiyum, bakır ve çinkonun besin zincirine girmesi, ciddi bir mesele olarak ele alınmaktadır. Diğer metallerin bitkilerin yenilen kısımlarında birikmedikleri görülmüştür. Her ne kadar arıtılmış atıksular ile uzun zamandan beri sulama yapılıyorsa da, dayanıklı maddelerin birikimlerinin uzun süreli etkileri henüz bilinmemektedir. Birçok sulama suyu standartlarında bu maddeler için belli limitler konulmamıştır. Çok miktarda endüstriyel atık içeren evsel atıksularda 0,5 4,0 mg/l civarında kadmiyum, gümüş, çinko ve bakır bulunmaktadır. Bu metallerin çürütülmüş çamurdaki konsantrasyonları, atıksudaki konsantrasyonlarından birkaç kat daha fazladır. Bu maddeleri içeren çamurların toprağı bozma potansiyeli, sıvılardan çok daha yüksektir. 48

61 Bitkilerin dayanıklı maddeleri almaları, bitki türüne ve zemin kimyasına bağlıdır. Ağır metaller, genellikle alkali zeminlerde çökeldiklerinden, fazla zarar sayılmazlar. Metaller, demir ve manganezin hidroksitleri tarafından emilir. Zemindeki organik maddeler de, ağır metalleri bünyelerine alırlar. Killi zeminlerin katyon değişim kapasiteleri yüksektir ve metalleri daha iyi bağlarlar. Ayrıca, çeşitli sinerjistik (birlikte) ve antagonistik (karşıt) aktiviteler de görülür. Örneğin, ortamda fosfat varsa, metallerin bitkiler tarafından kullanılma durumları azalır. Toksik maddelerin sulama suyuna girişi, kaynakta önlenmelidir. Böylece sulama sistemlerinde sürdürülebilirlik sağlanabilir. Arıtılmış atıksularla araziye uygulanacak toksik madde miktarı hesabı aşağıda verilmiştir. Örnek: Arıtılmış Atıksuda Toksik Madde Miktarı Hesabı Arıtılmış atıksuda ve sıvı çamurda sırasıyla 0,05 mg/l ve 8 mg/l kadmiyum varsa, 1 ha araziye 1 cm (10 mm) derinlikte uygulanacak sulama suyunda kadmiyum miktarı nedir? 1 ha arazide 1 cm yükseklik = 0,01 x = 100 m 3 = sulama için gereken arıtılmış atıksu miktarı 100 m 3 arıtılmış atıksuda kadmiyum miktarı = 0,05 x 100 x 10 3 /10 6 = 5 g/ha 100 m 3 sıvı çamurdaki kadmiyum miktarı = 800 g/ha Görüldüğü gibi buradaki arıtma tesisi çamuru, tehlikeli atıklar sınıfına girmekte ve ayrı olarak bertaraf edilmesi gerekmektedir Sulama ile Nütrient (N ve P) Giderimi ABD de Pensilvanya Eyalet Üniversitesi nde yapılan araştırmalarda, sulama sistemindeki P giderimin büyük bölümünün toprak tarafından, N gideriminin ise bitkiler tarafından sağlandığı görülmüştür. Bu husus aşağıda açıklanmaktadır (Arceivala, 2002). Tablo Nütrient giderimigiderimi? Nütrient giderim şekli % giderilen N P Bitkiler tarafından Dönen suda 23 1 Toprak tarafından tutulma Toplam Bütün zeminler, içlerinden sızan sulardaki fosfor, potasyum, kalsiyum ve magnezyumu giderebilme kabiliyetine sahiptir. Bu maddelerin etkili olarak giderilmesi, zemin yapısına bağlıdır. P ve Ca gideriminde iyi olan kaba taneli zeminler, aynı başarıyı K ve Mg giderimi için sağlayamazlar. Hiçbir zemin, N gideriminde çok iyi değildir. N, sadece bitkiler tarafından giderilebilir. Bitkilerin olmadığı topraklarda N un nitrat şeklinde sızma tehlikesi vardır. Bu da, özellikle yeraltı suyu kirlenmesi açısından tehlikelidir. N giderimi için uygun bir bitki örtüsü seçilmelidir. 49

62 Yüzey akışı ile ve zeminden sızarak biriken sulardaki P konsantrasyonu, N konsantrasyonuna göre tamamen zıt özellik gösterir. Hem organik, hem de inorganik P ler, suda çok az çözünürler. Bu nedenle, P zeminin üst tabakalarında çökelir. Zeminden süzülen sudaki P konsantrasyonu düşüktür. Yüzey akışında henüz çökelmemiş P ve çökeldiği halde ince taneli zemin partikülleriyle sürüklenen P bulunduğundan P konsantrasyonu daha yüksektir. Dolayısıyla, tarım alanlarındaki N ve P, alıcı ortamlara (örn. atıksular) farklı yollar izleyerek taşınır. N, yeraltı sularıyla taşınırken; P, yüzeysel akışla taşınır. Taşınan N miktarı, P miktarına oranla göreceli olarak daha fazladır. Erozyon, zeminde P kaybına neden olur. Ancak, iyi seçilmiş bitki örtüsüne sahip sulama alanları, erozyondan fazla etkilenmez. Şekil 4.5 te zemin derinliği boyunca iyon konsantrasyonu profilleri verilmektedir. Şekil 4.5. Zemin derinliği boyunca tipik iyon konsantrasyonu profilleri Zemindeki mevcut N nin bir kısmı, bitkiler tarafından absorbe edilir; bir kısmı, denitrifikasyonla kaybolur ve diğer bir kısmı da tahliye suyuyla nitrat şeklinde taşınır. Her yıl organik azotun yaklaşık %1 i nitrat halinde mineralize olur. Bu oranın artması veya azalması çeşitli faktörlere bağlıdır. Nitratlar, yağmur suyuyla yeraltı suyuna karışırlar. Zeminin üst tabakasında kg N/ha varsa ve yukarıdan aşağı sızıntı 800 mm/yıl ise, yılda %1 doğal mineralizasyon değeri kabul edilerek, sızan sudaki N konsantrasyonu aşağıdaki şekilde bulunur: (4000 kg/ha x 0,01 x 10 6 ) / (800 L/m 2 x m 2 /ha) = 5,0 mg/l Yeraltı suyundaki N konsantrasyonu, zeminin N muhteviyatına, mineralizasyon oranına ve yukarıdan sızan su miktarına bağlıdır İçmesuyu standartlarında sudaki amonyak azotunun 10 mg/l den az olması istenir. Çimler, diğer bitkilerden daha fazla nütrient (gübre) ister. Nütrient giderimi gerekli olduğu durumlarda, çim bitkileri tercih edilmelidir. Bir bitkide bulunan N nin kg/ha cinsiden değeri, atıksudaki değerinden yaklaşık %25 75 daha fazladır. Atıksudaki N nin miktarı arttıkça, bu oran daha düşük olmaktadır. 50

63 Zemine atıksuyla veya çamurla aşırı N verilmesi durumunda kayıplar artar ve yeraltı suyu nitratla kirlenir. Amaç nütrient giderimi ve atıksu bertarafı ise, ekosistemin diğer bileşenlerine zarar vermeden bunun gerçekleştirmek için, atık seyreltilerek veya daha geniş bir alana yayılarak N ve P giderimi sağlanmalıdır Zemine Organik Madde Yüklemesi Zemine verilen atıksuyun içindeki katı maddelerin çoğu, toprağın 5 cm lik üst tabakasında tutulur. Çözünmüş katı maddeler ise, suyla birlikte aşağılara doğru sızar. Suyun zemin tabakasında kalma süresi, gözenek hacmine ve suyun infiltrasyon hızına bağlıdır. Bu süre içerisinde organik maddeler giderilir. Zaman zaman havalandırılan zeminlerde, organik maddelerin bozunması aerobiktir. Oysa devamlı su dolu gözeneklerde ve lagün tabakalarında organik bozunma anaerobiktir. Zeminlerde derinlik boyunca BOİ giderimi, birinci derece kinetik ve piston akım modeliyle ifade edilir. Derinlik az ise, giderim yüksektir. 50 cm derinliğinde zemin lizimetreleri kullanılarak, zemin deneyleri yapılabilir. Bu deneyler sonucunda farklı BOİ yüklemelerinde sızan suyun kalitesi belirlenir. Düzenli sulamada bitki örtüsü ve zemin geçirgenliği araştırılabilir. Kağıt endüstrisinden kaynaklanan atıksular ile yapılan uzun vadeli deneylerde kullanılan zeminlerde, 225 kg BOİ5/ha/gün değerinde bir yükleme oranı tatmin edici bulunmuştur (Arceivala, 2002). Kumlu zeminlerde killi zeminlere oranla daha fazla organik madde yüklemesi yapılabilir. Zemin ne kadar geçirgense, organik maddeler o kadar derine nüfuz edebilirler. Bu durumda topraktaki bakteriler daha geniş (yaygın) bir zemin tabakasında faaliyet gösterirler ve daha uzun süreli organik yükleme sayesinde bakteriyel bozunma dengesi sağlanır. Aşırı yükleme sonucunda anaerobik ortam, tıkanmalara ve bitki örtüsündeki tahribat oluşabilir. Bu tip durumlar için atıksu açısından sorunlu zemin tabiri kullanılır. Bir araziye uygulanabilecek BOİ yükleme oranı, önceden hesaplanabilir. Örneğin, büyüme mevsiminde her 10 günde bir 20 cm sulama suyu verilen her arazinin her hektarına günlük olarak uygulanan su miktarı: olur. 0,2 m x m 2 x 1/10 6 = 200 m 2 /ha-gün Atıksu arıtılmamışsa (veya endüstriyel atıklar içeriyorsa) ve BOİ değeri 500 mg/l ise, araziye uygulanan BOİ yükü, olur. 200 x 10 3 x 500 x 1/10 6 = 100 kg/ha-gün Bazı durumlarda uygulanan BOİ yükleme değerleri, Tablo 4.12 de verilmektedir. Tabloya göre söz konusu yükleme değerlerinin çok değişken olduğu görülmektedir. 51

64 Tablo Arazide organik yükleme (Arceivala, 2002) Atık Organik Yükleme (kg BOİ 5/ha-gün) Üzüm şekeri 1026 Kağıt hamuru ve kağıt 225 At gübresi 160 Ham evsel ve endüstriyel atıksular (Hindistan) İkinci kademe arıtma suları çıkışı 2 5 Süt sanayi atıkları Konserve sanayi atıkları Çeşitli atıklar (ABD) 0,8 97,5 Uygun iklim ve zemin koşullarında oldukça yüksek yükleme değerleri tolere edilebilmektedir. Ancak aşırı yüklemeler, bitki örtüsünü ve zemin geçirgenliğini tahrip etmektedir Patojen Taşınımı Daha önce de belirtildiği gibi, atıksu ile sulama halinde yenilmeyen (ya da çiğ olarak yenilmeyen) bitkilerin yetiştirilmesi genellikle tercih edilmektedir. Pazar değerleri olan bazı önemli yağ bitkileri, patojen taşınması korkusu olmadan yetiştirilebilir. Bitkiler ve bu bitkilere uygun atıksu arıtımıyla ilgili bazı tavsiyeler, daha önce Tablo 4.2 de verilmiştir. Ürünlerin hasadından asgari 2 hafta önce atıksu sulamasının durdurulması tavsiye edilmektedir. Bu alanlarda çalışan işçiler, tehlikelerden korunmak için, koruyucu elbiseler giymeli; böcekler gibi bulaşıcılardan korunmak için hijyen kaidelerine uyulmalıdır. Kancalı bağırsak kurtları ve diğer bağırsak enfeksiyonlarına karşı koruyucu önlemler alınmalıdır. Hindistan da bu tür çiftliklerde çalışan, hatta civarında yaşayan insanlar arasında bağırsak enfeksiyonlarına sıkça rastlanmaktadır. Atıksularla sulanan arazilerde çıplak ayakla yürümek, bağırsak kurtları ve larvalarının vücuda girmesine sebep olmaktadır. Bu nedenle ayakkabı ile eldiven kullanılması ve gerekli hijyen şartlarına özenle uyulması tavsiye edilmektedir Arazide Arıtma Verimi Atıksuyla sulamada yeraltı suyunun kirlenme ihtimali mevcuttur. Kirlenme, zemine ve atıksuya bağlı olarak biyolojik, kimyasal veya her iki türlü olabilir. Yeraltına sızan atıksu, zeminden süzülürken kısmen arıtılır ve cazibeyle akifere ulaşarak doğal yeraltı suyuna karışır. Amerikan Ordu Mühendisleri (US Corps of Engineers) tarafından çeşitli tip arazilerde arıtma tekniklerinin etkinlikleri araştırılmıştır. Bu araştırmanın sonuçları, Tablo 4.13 te özetlenmiştir. Arazide arıtma yöntemleri uygun şekilde projelendirilir ve işletilirse, yüksek miktarda su geri kazanılabilir. Arazide arıtma, arıtma stratejisiyle birlikte değerlendirilmelidir. Hiç değilse, arıtma masrafları karşılanmalıdır. Tamamen suni metotlar yerine, arıtma 52

65 sisteminin bir parçası olarak doğal arazide arıtma uygulanırsa, kazanılan suyun içmesuyu olarak veya başka amaçlarla yeniden kullanımı daha emniyetli olur. Arazide arıtma uygulanırsa, geri kazanılan suyun halk tarafından kabulü de daha kolay olmaktadır. Arazide arıtma, sadece civarda arıtılmış atıksuyun deşarj edileceği yüzeysel su olmaması durumunda seçilecek bir metot gibi görülmemelidir. Arıtılmış atıksuyu daha kaliteli yapacak, hatta bu suyu yeniden kazanacak bir yöntem olarak da düşünülmelidir. Arazide arıtma, fizibil ise ekolojik yönden suni arıtmadan daha tutarlı bir çözümdür. Atıksuyu civardaki arazilere dağıttıktan sonra, devamına karışmamak doğru bir yaklaşım olmamaktadır. Sürdürülebilir bir işletme sağlanması için, bu konu uygun bir mühendislik projesi kapsamında ele alınmalıdır. Tablo Arazi arıtmasında kullanılan tekniklerin verimleri Yaklaşık giderim verimi a (%) Konu Yağmurlama sulaması Taşınma sulaması b Hızlı filtrasyon havuzları BOİ Askıda katı madde N P Ağır metaller Organik bileşikler Virüsler Bakteriler Toplam katyonlar Toplam anyonlar a Bu üç metodun randımanları birbirleriyle karşılaştırılmamalıdır. Çünkü her bir metot, bir takım yerel şartlardan, uygulama oranlarından ve zemin cinslerinden etkilenmektedir. b Yüzdeler, eldeki mevcut sınırlı bilgilere göre bulunmuştur Arıtılmış Atıksularla Sulama Uygulamaları I. Evsel Atıksularla Sulama Sistemi Tasarımı Nüfusu kişi olan bir şehrin atıksuyunu arıtan fakültatif havalandırmalı lagün tipindeki bir AAT den çıkan klorlanmış çıkış suyu için bir sulama sistemi projelendiriniz. Arıtmada BOİ5 giderim verimi %90 dır. Şehirde kişi başına günlük atıksu üretimi (sızma dahil) 200 L dir. Su, zemin ve iklim verileri aşağıda verilmektedir. (a) Su kalitesi verileri: Toplam çözünmüş katı madde (TDS) = 350 mg/l Elektriksel iletkenlik = 550 μmhos/cm Toplam alkalinite = 170 mg/l (bikarbonat) ph = 7,80 Toplam sertlik = 100 mg/l (kalsiyum karbonat cinsinden) Na + = 80 mg/l, K + = 10 Mg/L, Ca 2+ = 50 Mg/L, Mg 2+ = 20 Mg/L, SO4 2- = 40 Mg/L, Cl - = 35 Mg/L, Bor = 0,2 Mg/L 53

66 Farklı atıksu arıtma sistemlerinin tipik giderim verimleri ve çıkış suyu kalite değerleri ilk yaklaşımda Tablo 4.15 ten alınabilir (Arceivala, 2002). (b) İklim verileri: 35 kuzey enlemi aylara göre sıcaklık, yağış ve buharlaşma verileri Tablo 4.14 te verilmiştir. Tablo 4.14 Aylara göre sıcaklık, yağış ve buharlaşma verileri İlgili Veriler Aylar Sıcaklık (C ) Yağış (mm/ay) Tava Buharlaşması (mm/ay) (c) Zemin verileri: Önerilen arazideki en önemli zemin karakteristikleri aşağıda verilmektedir: CEC * = 30 meq/l ** (Ca +2 = 24, Mg +2 = 4,5; K + = 0,5; Na + = 1,5) ECe ** = 400 μmhos/cm ph = 7,8 %C = 1,17; C/N = 13,0 Bulk (yığın) yoğunluğu = 1,3 g/cm 3 Zemin yapısı: Kum (> 50 μ) = %7,5 Silt (2,5 μ) = %34,8 Kil (< 2μ) = %43 CaCO3 = %13,9 Taş = %4,8 İnfiltrasyon hızı (arazi deneylerinden) = 5,0 cm/gün (doymuş şartlarda) Ağırlık olarak nem içeriği = Arazi kapasitesinde %30, solma noktasında %15 * Katyon değişim kapasitesi ** Suyun elektriksel iletkenliği Kentlerde kanalizasyon sistemi olmaması durumunda arıtılmış atıksuyun olası kalitesi, uygun kabullerle tahmin edilebilir. 54

67 Tablo Farklı atıksu arıtma sistemlerinin % giderim verimleri (Arceivala, 2002) Konu Uzun Havalandırmalı Klasik Aktif Çamur Damlatmalı Filtre Fakültatif Havalandırmalı Lagün AAÇB Stabilizasyon Havuzu Arazide Arıtma/ Sulama Verim (tipik) BOİ giderimi, % N giderimi, %N (b) (b) P giderimi %P (b) (b) Koliform giderimi, , % Helmint giderimi, % Evet Evet - Arazi ihtiyacı 0,15 0,20 0,2 0,25 0,2 0,3 0,3 0,4 0,15 0,20 1,0 2, (m2/kişi) (c) Enerji gereksinimi Yok Yok Yok (kwsaat/kişi-yıl) (d) Çamur işleme Çürütmeye gerek yok. Çamur kum yataklarında kurutulur veya susuzlaştırma yapılır. Önce çürütülür, sonra kurutma yataklarında veya mekanik cihazlarla suyu giderilir. Önce çürütülür, sonra kurutma yataklarında veya mekanik cihazlarla suyu giderilir. Çamur 5 10 yılda bir kez manuel olarak temizlenir. Direkt olarak kum yataklarında kurutulur veya mekanik olarak suyu Çamur 5 10 yılda bir kez manuel olarak temizlenir. Ekipman ihtiyacı (ızgaralar ve kum tutucular hariç) İşletme özellikleri Havalandırıcılar, geri devir pompaları, çamur sıyırıcılar (büyük çökelticiler) Aktif çamurdan daha basit Havalandırıcılar, geri devir pompaları, sıyırıcılar, çürütücüler, kurutucular, gaz ekipmanları Tecrübeli işletme gerekir Damlatmalı filtre kolları, geri devir pompaları, sıyırıcılar, yoğunlaştırıcı, gaz ekipmanları Tecrübeli işletme gerekir Sadece havalandırıcılar Basit giderilir. Yok (eğer gaz toplanıp enerji elde edilmesi durumunda gaz toplayıcılar) Aktif çamurdan daha basit Yok Çamur problemi yok Serpme cihazları veya damlatma sistemleri (isteğe bağlı) En basiti - 55

68 Tablo Farklı atıksu arıtma sistemlerinin % giderim verimleri (Arceivala, 2002), devamı Konu Uzun Havalandırmalı Klasik Aktif Çamur Damlatmalı Filtre Fakültatif Havalandırmalı Lagün AAÇB Stabilizasyon Havuzu Arazide Arıtma/ Sulama Nüfusun birim maliyete etkisi Ayırıcı özellik Göreceli olarak küçük En yüksek BOİ giderimi, yüksek nitrifikasyon, göreceli olarak çok enerji, küçük ve orta ölçekli işletmeler için en mantıklısı Oldukça fazla Oldukça fazla Az Göreceli olarak az Oldukça fazla Oldukça fazla Enerji ihtiyacı Minimum veya ekipman, tecrübeli ekipman, yönünden aktif ihmal işletme ihtiyacı tecrübeli çamura benzer edilebilir (özellikle gaz işletme ihtiyacı ama inşaatı ve enerji toplanması ve (özellikle gaz işletilmesi daha kullanılır, kullanımı toplanması ve kolaydır, ekonomiktir konusunda), kullanımı genişletme veya (gaz kullanımı özellikle büyük konusunda), yer değiştirme olmasa bile), işletmeler için aktif çamura kolaydır arazi uygundur. göre daha az gereksinimi enerji ihtiyacı göreceli olarak azdır (ileri arıtmanın tipine bağlıdır) Çok az En basit arıtma metodudur, hiç enerji ihtiyacı yoktur, çok alan gerektirir dolayısıyla küçük yerlerde ve arazilerin pahalı olduğu yerlerde uygun olmayabilir. Çok az Sulama yapılacak bitki ve dağıtım sistemine bağlı olarak ön arıtma gerektirir, elde edilecek tahıl ve diğer mahsul masrafları fazlasıyla karşılar a Sisteme giren atıksu önce AAÇB de arıtılır, ardından belli standartları saplaması açısından ileri arıtmaya alınır. Ayrıca çamur kurutma yatakları, gaz toplama ve yakma tertibatı vardır. b Özel tedbirlerle ilave besin (azot + fosfor) giderimi sağlanabilir. c BOİ = 54 g/kişi-gün dür. Lagünlerde su derinliği 3m;sev yatayda 2 m ve düşeyde 1 m olur. d Standart şartlarda (20 C de ve normal kullanma suyunda sıfır ÇO için), havalandırıcı kapasitesi = 2 kg oksijen/kw-saat. Arazi şartlarında, standart değerlerin 0,75 i gerçekleşmektedir. Ham atıksu pompajı hiçbir durumda enerji ihtiyacına dahil edilmemiştir. 56

69 Bu örnekte arıtılmış atıksu kalitesi aşağıdaki şekilde tahmin edilecektir: Toplam atıksu debisi = x 150 / = m 3 /gün Arıtılmış atıksuda BOİ5 = (1,0 0,85) x 54 = 8,1 gr/kişi-gün (= 53 mg/l) Kişi başına atıksu miktarı yüksek olmadığından, evsel atıksu karakteristiği aralıklarından en yüksek değerleri kullanabiliriz. Toplam çözünmüş katı madde (TDS) = (örneğin) = 650 mg/l Yaklaşık elektriksel iletkenlik = 1050 μmhos/cm Toplam alkalinite = = 320 mg/l (HCO3 - olarak) = 6,27 meq/l Na + = = 159,8 mg/l (= 6,42 meq/l) K + = = 24,5 mg/l (= 0,62 meq/l) Ca +2 = x (40/100) = 58,6 mg/l (= 3,23 meq/l) Mg +2 = x (24/100) = 32,8 mg/l (= 2,42 meq/l) ph değeri, orijinal değeri olan 7,8 den biraz daha düşük olacaktır. Sulama suyu olarak atıksuyun kalitesi: 1. Elektriksel iletkenlik değeri, biraz yüksek tuzluluğu işaret etmektedir. 2. ph değeri, kabul edilebilir 6,42 3. SAR = = 3,81 meq/l kabul edilebilir (1) 3,23+2, Sodyum yüzdesi = = 100(Na + ) Na + +Ca 2+ +Mg 2+ +K + (2) 100(6,42) 6,42+3,23+2,42+0,62 = 50,6 (kabul edilebilir) SAR değeri yönünden değerlendirildiğinde Na düşük olduğundan, atıksu bütün zemin cinslerinde kullanılabilir. 5. RSC = (CO3-2 + HCO 3- ) (Ca +2 + Mg +2 ) = (0 + 6,27) (3,23 + 2,42) = 0,62meq/L (emniyetli taraf) 6. Sulama suyundaki 0,3 mg/l bor konsantrasyonu, birçok bitki için tolere edilebilir değerlerdedir. Diğer çözülebilir tuzlar gibi, borun da zamanla zeminde birikeceği kabul edilirse, sabit konsantrasyon sulama suyundaki orijinal konsantrasyonun yaklaşık 5 katı olacaktır. 7. Atıksu evsel karakterli olduğundan, içindeki eser metal ve diğer madde konsantrasyonlarının tehlikeli boyutlarda olmayacağı kabul edilecektir. Alkil benzen sülfonat (ABS) konsantrasyonunun da itiraz edilemeyecek seviyede olduğu kabul edilecektir. (İstenirse, bakteriyolojik kalite klorlamayla tespit edilebilir.) 57

70 Toprak ve zemin özellikleri: Toprak özelliklerini yansıtan veriler, itiraz edilecek bir durum olmadığını açıkça göstermektedir. Toprak, siltli-kil sınıfına girmektedir. ph değeri ise çok az alkali olup, elektriksel iletkenlik değeri hafif tuzluluğu yansıtmaktadır. Sulama sürdükçe ph ve ECe değerleri biraz yükselecektir. ph değerindeki yükselme önceden belirlenemez; ancak ECe değerindeki artış aşağıda açıklandığı gibi önceden tahmin edilebilir. Zeminin kil içeriği oldukça yüksektir. Bu durum, zeminin CEC değerini ve geçirgenliğini etkiler. Bu tip durumlarda zeminde kalsiyum karbonat bulunması faydalıdır. Zeminin daha detaylı değerlendirilmesi, zemin ve tarım uzmanlarının yardımıyla yapılabilir. Ürün deseni: Seçilecek ürün cinsleri, yerel tarım tecrübeleri ile zemin ve atıksu kalitesi dikkate alınarak belirlenir. Burada söz konusu arıtmadan çıkan klorlanmış çıkış suyu ile sadece hayvan yemi olacak bitkiler yetiştirilebilir. Bu hususlar göz önüne alındığında gerekli sulama ihtiyacı Tablo 4.16 da verilmektedir. Sulama metodu: Açık dağıtım kanallı karık sulaması uygulanabilir. (İstenirse, yağmurlama sulama da uygulanabilir.) 58

71 Tablo Verilere göre hesaplanan su ihtiyaçları Ay Yağış (mm/ay) Etkili yağış, P (mm/ay) Tava Buharlaşması E p (mm/ay) Yem bitkileri için kabul edilen faktör, α Evapotranspirasyon, E t (α, E p) (mm/ay) Net aylık sulama suyu ihtiyacı I=E t-p %50 verimde brüt sulama suyu ihtiyacı (m 3 /ha-ay) 100 ha alan için brüt ihtiyaç (kümülatif m 3 ) (1) (2) (3) (4) (5) (6) (7)) (8) (9) (10) Ocak , Şubat , Mart , Nisan , Mayıs , Haziran , Temmuz , Ağustos , Eylül , Ekim , Kasım , Aralık 25 23,5 28 0, Toplam 176 (mm/yıl) 166 (mm/yıl) (mm/yıl) (mm/yıl) (mm/yıl) (m 3 /ha-yıl) (m 3 /yıl) 59

72 Sulama sıklığı ve infiltrasyon oranı: Zeminin nem içeriği, ağırlıkça arazi kapasitesinde %30, solma kapasitesinde %15 dir. Nem oranının %22 olması istenirse, Bağıntı 3 kullanılarak etkili infiltre olması gereken su miktarı şöyle bulunur: I e = ( P f P i ) S 100 s D r = = (1,3) (900) 100mm (3) 100 Temmuz ayında maksimum aylık terleme (evapotranspirasyon) değeri 382 mm dir (Tablo 4.16). Yukarıda bulunan 100 mm sulama, (100 / 382) x 30=7,8 günde yapılacaktır. Bu nedenle, Temmuz ayında 7-8 günde bir 100 mm sulama yapılmalıdır. Esasında bu tip sulamada verim %50 olduğundan, atıksu ihtiyacı her 7-8 günde bir 200 mm olarak tahmin edilmelidir. Bu miktarın 70 mm lik kısmı sistemde kaybolur; sadece 130 mm lik kısmı karıklara uygulanır. Uygulanan 130 mm suyun 30 mm si de sızıntı suyu haline gelir. Arazide yapılan deneyler, infiltrasyonun doyma şartlarında 5,0 cm/gün olduğunu göstermektedir. Bu nedenle, yukarıda belirtilen 130 mm değerinin zemine sızması 3 günde olmalıdır. Gerçekte ise başlangıçtaki infiltrasyon hızı doymuş durumdan daha fazladır; dolayısıyla gereken zaman 3 günden azdır. Yılın diğer aylarında evapotranspirasyon değeri daha düşük olduğundan, sulama sıklığı da daha düşük olacaktır (Haziran da evapotranspirasyon oranı 222 mm/ay olduğundan, sulama 13,5 günde bir yapılacaktır). Bu durumda, verilen miktardaki atıksuyla daha çok alanın sulanması gerekecektir veya aşağıda anlatıldığı gibi, atıksu bir lagünde toplanacaktır. Depolama lagünü ve arazi ihtiyacı: Bir sulama sisteminin projelendirilmesi aşamasında çeşitli seçenekler değerlendirilmelidir. İstenen nitelikte bir arazinin bulunup bulunmayacağı, bulunursa alanı, civardaki alıcı ortam (örn. akarsular) potansiyeli ve fayda-maliyet analizini etkilemeyecek diğer faktörler de dikkatle incelenmelidir. Sulanacak arazi planlanırken en basit alternatif, en sıcak aylar olan Haziran ve Temmuz temel alınarak alan miktarını belirlemektir. Bu aylarda sulama suyu ihtiyacı m 3 /haay ve 255 m 3 /ha-gün dür. Q = m 3 /ha-gün lük debi, maks /255=41 ha lık net alan sulamasına karşılık gelir. Mayıs ve Ağustos aylarında bile bu debi fazla gelecektir. Bu durumda gelen debinin yaklaşık %40 ı, yakındaki bir alıcı ortama deşarj edilmelidir. Diğer aylarda daha fazla debinin; hatta Aralık, Ocak ve Şubat aylarında belki de debinin tamamının deşarj edilmesi gerekebilecektir. Uygun bir alıcı ortam mevcut ise, sulama ihtiyacı gerektirmeyen aylar için atıksuyun alıcı ortama deşarjı en pratik çözümdür. Mümkünse, bitkilerin daha az su gereksinimi olan mevsimlerde daha çok alan sulamaya açılabilir. Bütün atıksuyun sınırlı ve belli bir alanda sulamada kullanılması isteniyorsa, bazı aylarda ihtiyaç fazlası suyun geçici depolaması için bir lagün yapılır. Deneme amaçlı olarak, 100 ha alanın sulanacağı kabul edilirse, aydan aya eklenik sulama suyu ihtiyacı Tablo 4.16 Sütun 10 daki gibi olacaktır. Görüleceği üzere, eklenik sulama suyu ihtiyacı ~3 x 10 6 m 3 /yıl, atıksu debisi ise günlük, aylık ve yıllık olarak sırasıyla, m 3, m 3 ve m 3 olmaktadır. Bu durumda, ihtiyaç duyulan sulama 60

73 suyu mevcut suyun %80 i kadardır. Depolama lagününde buharlaşma ve benzeri nedenlerle su kaybı olacağından, bu rakamlar oldukça gerçekçidir. Lagün kayıpları ise, öncelikle deneme boyutlandırması çalışması yapılarak belirlenir. Lagün kapasitesi, Şekil 4.6 da gösterildiği gibi, giren ve çıkan akımların eklenik grafiği hazırlanarak bulunabilir. Bu durumda, 1,2 x 10 6 m 3 lük lagün hacmi gereklidir. Lagün yeri seçilirken, öncelikle doğal hacim sağlayan topografik yapılar tercih edilir. Böyle bir yer mevcut değilse lagün derinliği, zemin cinsine ve yeraltı suyu derinliğine göre belirlenir. Bu örnekte lagündeki ortalama derinlik 5 m alınırsa, gerekli yüzey alanı 24 ha olur. Lagün, yağışları doğrudan aldığı gibi, buharlaşma kayıplarına maruz kalır. Lagündeki net kayıp =1.877 mm/yıl dır. Bu 24 ha lık bir alanda m 3 /yıl a karşılık gelmektedir. Bu durum yukarıda bahsedilen %20 den daha fazla bir debiye karşı gelmektedir. Bu kapasitedeki bir lagün teorik olarak 114 günlük (3,8 aylık) debiyi tutabilir. Toprakta tuz birikimi: Bir sulama sahasına net ihtiyaçtan yıllık bazda %30 fazla su verildiği ve fazla suyun topraktan süzüldüğü kabul edilirse, Iuygulanan = x 1,3 = mm/yıl Filtrelenen su, L = x 0,3 = 450 mm/yıl Yağış miktarı, P = 166 mm/yıl Birikme oranı = C s C i = 1 = 1 = 4,8 (4) L/(I uyg +P) 450/( ) Elektriksel geçirgenlik, kararlı halde yaklaşık 4,8 x μmhos/cm değerine ulaşacaktır ( Ci Ci). Bu değer, çim yetiştirmek için uygundur; ancak kaba yaklaşımlara dayandığından, kesin bir değer olmadığı dikkate alınmalıdır. Şekil 4.6. Depolama lagünü hacminin eklenik akım grafikleri ile tayini 61

74 Araziye uygulanan BOİ yükü: Temmuz ayında uygulanan maksimum brüt sulama suyu miktarı m 3 /ha-ay ( 250 m 3 /ha-gün) dür. Bu durumda, nihai BOİ yükü BOİn = 53/0,7 (örneğin) x 250 x (103/106) = 19,0 kg/ha-gün olur. Bu değer, olası maksimum yüke tekabül etmekte olup, kabul edilebilir seviyededir. Yılın diğer zamanlarında ise BOİ yükü daha düşük olacaktır. Arıtılmış atıksuyun nütrient miktarı: Ham atıksudaki N, P ve K nın kişi başına tipik değerleri ve bunların arıtımındaki olası giderimler dikkate alınarak, araziye uygulanan temel besi maddesi miktarları için aşağıdaki miktarlar bulunur: N = kg / kişi x 70 = 102,2 ton/yıl P2O5 = 1825 x 70 = 127,7 ton/yıl K2O = 912 x 70 = 63,8 ton/yıl Arazi ihtiyacı: 100 ha lık arazide her m 3 /gün debiye 9,52 ha (=105 m 3 /ha-gün) alan karşılık gelmektedir. Buradan, Gerekli toplam arazi ihtiyacı = lagün alanı + sulama alanı = = ha (brüt) Kişi başına gerekli arazi ihtiyacı = 140 ha / kişi = 14 m 2 /kişi olarak bulunur. II. Endüstriyel Atıksularla Sulama Sistemi Tasarımı Bir gıda işleme endüstrisi AAT inde çıkan atıksuyun analizi aşağıdaki gibidir. Geleneksel sulama suyu kalite standartlarına göre, lömlü-killi bir arazide yem bitkisi yetiştirilmesi ve sulama potansiyelini değerlendiriniz. Tahliye edilen su oranının %30 dan fazla olduğu tahmin edilmektedir. Zeminin infiltrasyon değeri 10 cm/gün dür. Zeminin yığın yoğunluğu 1,35 gr/cm 3 tür. Arazi kapasitesinde zeminin ağırlıkça mevcut nem içeriği %10 dur. Ortalama evapotranspirasyon oranı %80, tava buharlaşması 250 mm/ay dır. Atıksu Özellikleri: Debi = 1000 m 3 /gün BOİ5 = 600 mg/l Na + = 200 mg/l, K + = 35 mg/l, Ca +2 = 30 mg/l, Mg +2 = 20 mg/l, Cl - = 150 mg/l, SO4-2 = 100 mg/l CaCO3 cinsinden toplam alkalinite = 500 mg/l 62

75 Toplam çözünmüş katı madde = mg/l (elektriksel iletkenlik = 1529 μmhos/cm) Bor = 0,3 mg/l ph = 8 Su kalitesi: Arıtılmış atıksu kalitesi, Tablo 4.17 da verilen standartlara göre ph, toplam çözünmüş katı madde miktarı, klor, sülfat ve bor yönünden itiraz edilebilir görülmemektedir. Na yönünden değerlendirmek için, aşağıdaki hesaplamalar yapılmalıdır: Tablo ABD de ve Hindistan'da sulamada kullanılan sular için kalite standartları Konu Kaliforniya Hindistan Tarımda Parklarda Toplam çözünmüş katı madde, mg/l Elektrik iletkenliği, µmhos/cm C de 3000 Klorid, mg/l Sülfat, mg/l Bor, mg/l 2,0 2,0 2,0 Sodyum, % Sodyum absorpsiyon oranı, meq/l Kalıntı sodyum karbonat, meq/l 2, SAR = (Na + ) 2. Na yüzdesi = Ca++ +Mg (8,61) = (8,61) = 6,87 meq/l (kabul edilebilir) (1) 1,5+1,64 2 8,61+0, ,64 3. RSC = (CO3 - + HCO3 - ) (Mg +2 + Ca +2 ) = 10 3,14 = 6.86 meq/l = %68 (kabul edilebilir) (2) RSC değeri, izin verilenin çok üzerindedir. Bu değer, aşağıdaki metotlardan biriyle izin verilen değer olan 2,5 meq/l ye çekilebilir. Hangi yöntemin seçileceği, ekonomik kriterlere bağlıdır: Alkalinite (CO3 - + HCO3 - ) düşürülür. Bu amaçla fabrikanın prosesi gözden geçirilerek, alkalinitenin düşürülmesinin mümkün olup olmadığı araştırılır. Suya alçı eklenerek Ca +2 miktarı azaltılır veya zemine periyodik olarak kireç eklenir. Atıksuya ilave arıtma uygulanır. Atıksu alkalinitesi göreceli düşük olan temiz su ile seyreltilir. Tuz birikimi: Teorik olarak zemindeki tuz konsantrasyonu oranı (Cs / Ci) tahliye edilen suyun zemine bıraktığı tuz konsantrasyonuna karşılık gelir. Bu miktar 0,3 olarak verildiği durumda, (Cs / Ci) = 1 / 0,3 = 3,3 olur. Buna göre maksimum birikim, gelen iyonun ortalama konsantrasyonunun ( C) 3,3 misli olacaktır. Ortalama değer, atıksuyun ve yağmursuyunun konsantrasyonuna bağlıdır. 63

76 Yağmur yok ise, maksimum gelen konsantrasyon emniyetli tarafta kalınarak atıksudaki konsantrasyona eşit kabul edilir. Atıksuyun elektriksel iletkenliği dikkate alınarak, doymuş zeminden alınacak sudaki elektriksel iletkenlik için 3,3 x =5.775 μmhos/cm değerine ulaşılır. Burada yetiştirilecek bitki, bu konsantrasyona karşı dayanıklı olmalıdır. Yem bitkileri, yaklaşık μmhos/cm değerine kadar toleranslı olduklarından, bu açıdan sorun beklenmemektedir. Sulama ihtiyacı: Arazi kapasitesinde mevcut nem, olur. Ie = [ (Pf Pi) / 100 ] x Ss x D = (9 / 10) x 1,35 x 900 mm (tahmini) = 109 mm Kurak mevsimlerde, olur. Et = 0,8 Ep = 0,8 x 250 = 20 mm/ay Buradan, sulama aralığı 109 / 200 = 15 gün olarak kabul edilir. Bu süre, uygulanabilecek maksimum aralığa tekabül eder. Sulama sistemi, bölgedeki uygulamaya göre yağmurlama olarak yapılacaktır (günlük yağmurlama). Tahliye edilecek su oranı 0,3 olduğundan, Uygulanacak atıksu miktarı = 1,3 x 109 = 141,7 (15 günde 1) olur. Yağmurlama sistemde sulaması verimi 0,7 olarak alınırsa, Brüt ihtiyaç, Ibrüt = 141,7 / 0,7 = 200 (15 günde 1) Bitkinin ihtiyacını karşılamak için, büyüme mevsiminde her hafta 10 cm veya 145 m 3 /gün-ha su verilmelidir. Zeminin çok daha fazla suyu kabul edecek infiltrasyon kapasitesi bulunmaktadır (100 cm/gün e kadar). Zemin geçirgenliğinde bir sorun yoktur. Daha önce açıklandığı üzere, sulama olmayan zamanlarda atıksuyun başka yolla bertarafı da göz önünde bulundurulmalıdır. Arazi ihtiyacı: Kurak mevsimlerde 1000 m 3 /gün debiyi 145 m 3 /gün-ha değeriyle bertaraf etmek için gerek arazi, 1000 / 145 = 6,89 ha 7 ha alınır. Zemine Uygulanan BOİ yükü: 64

77 BOİ yükü = 145 x 1000 x (10 3 / 10 6 ) = 87 kg/gün-ha olur. III. Yeraltı Suyu Besleme Sistemlerinin Tasarımı Yeraltı suyu besleme sistemleri iyi projelendirilir ve işletilirse, emniyetli, ekonomik ve estetik açıdan uygun kalitede su elde edilebilir. Her ne kadar bitkiler zemin geçirgenliğini iyileştirip N giderimine katkıda bulunsa da, bu sistemde bitki sulamasına gerek olmayabilir. Bu tip bir projenin başarılı olabilmesi için, infiltrasyon özellikleri iyi (geçirgen) olan kumlu ve çakıllı bir sahanın bulunması gerekmektedir. Bunun için, bir seri sığ sızdırma havuzu oluşturulur. Bu havuzlar birkaç 100 m boyunda olabilir ve içlerine cm derinlikte arıtılmış atıksu doldurulur. Havuzlar, aşağıda açıklanacak nedenlerle dönüşümlü olarak çalıştırılır. Diğer bir deyişle, birkaç gün dolu (ıslak), birkaç gün boş tutulurlar. Başka besleme şekilleri de uygulanabilir. Atıksuyun fiziksel, kimyasal ve bakteriyolojik kalitesi, verileceği zeminin ve akiferin yapısına uygun olmalıdır. Askıdaki katı maddeler, organik ve inorganik maddeler, algler, çökelen depozitler vb. infiltrasyon (sızma) oranını ve geri kazanılacak su kalitesini etkiler. Geri kazanılacak su kalitesi, akifer içinde dolaşım mesafesinden de etkilenir. Genellikle geri beslemeden önce belli seviyede ön arıtma gerekebilir. ABD Arizona da geri besleme sistemleri üzerine yapılan deneysel çalışmalarda, ikinci kademe arıtma uygulanmış atıksuyun kullanılması durumunda dönüşümlü işletme ile yeraltı suyunun nitratlarla kirlenmesinin önüne geçilebildiği gösterilmiştir (Arceivala, 2002). Havuzların dönüşümlü işletimi esnasında su havuzlarda uzun süre (14 gün ıslak, 7 gün kuru) kalırsa, atıksu içindeki N %90 mertebesinde giderilir ve geri kazanılan sudaki tüm N nitrata dönüşür. Uzun ıslak dönem, anaerobik olarak denitrifikasyona sebep olur. Kuru dönemde ise zemin havalanır, organik maddeler ve denitrifikasyon ürünleri bozunmaya uğrar. İkinci kademe arıtma görmüş sudaki askıda katı madde miktarı 6,6 cm/gün uygulama hızına kadar zeminde tıkanmalara sebep olmaz. Uygulama oranı 32,8 cm/gün gibi yüksek değerlere ulaşınca tıkanma başlar. Dönüşümlü uygulama, bunun da kontrolünü sağlayacaktır. Zeminin P ve mikroorganizma giderme özelliği daha önce açıklanmıştır. Hızlı infiltrasyon havuzlarının verimi de Tablo 4.16 te verilmiştir. Bir yeraltı suyu besleme sisteminin uygun projelendirilmesi için, zeminin hidrolik özelliklerinin bilinmesi gerekir. Zemin tabakalardan oluşuyorsa, hidrolik geçirgenlik (K), yatay ve düşey yönde farklı olabilir. Örneğin, eşit derinlikte ardışık kumlu ve çakıllı yataklarda, tabakaların K değerleri sırasıyla 4 m/gün ve 150 m/gün ise, yatay yöndeki hidrolik geçirgenlik (Kh) bu iki K değerinin aritmetik ortalaması olur (77 m/gün). Düşey yöndeki geçirgenlik (Kv), iki K değerinin harmonik ortalamasıdır (13,2 m/gün). Bu 65

78 durumda yatay ve düşey yöndeki geçirgenliklerin oranı Kh/Kv = 5,83 olur. Ayrıca her tabaka kendi içinde anizotropiktir. Kh ve Kv değerlerinin belirlenmesi için elektrik iletkenliği benzeşiminden nasıl faydalandığı Arizona da yapılan araştırmalarda açıklanmıştır (Kh/Kv = ~16,0 bulunmuştur). Ayrıca ortalama geri besleme oranları için, eş basınç potansiyelleri ve akım çizgilerini gösteren grafikler çizilmiştir. Geri besleme (sızdırma) havzası altındaki yeraltı suyundaki birikme, düşey eksende abartılara Şekil 4.7 de gösterilmiştir (Arceivala, 2002). Şekil 4.7. Bir besleme havzası altındaki yeraltı suyu hareketi Bu sistem projelendirilirken, akiferdeki birikimin çok fazla olup tekrar yeryüzüne çıkmasına imkan verilmemelidir. Yüksek kabarma, aynı zamanda yeterli bir aerobik süzülme tabakası oluşmasını da engeller. Zemin cinsine bağlı olarak değişmesine rağmen, kabaran YAS ın üstünden itibaren 0,3-1,0 m derinliğinde bir kapiler tabaka kalmalıdır. Bu sistemde de suyun yeraltından çekilmesi, kuyularla yapılabilir veya uygun boyda dren ve galerilerden de yararlanılabilir. Her zaman arzulanan kalitede geri kazanılmış su elde etmek için, beslenen su yeraltında pratikte mümkün olabilecek en uzun süre bekletilmelidir. Arıtılmış atıksu ile beslenen akiferden geri çekilen su, çeşitli maksatlarla (örn. rekreasyon, endüstri ve tarım) kullanılabilir. Hatta uygun bir arıtmadan sonra içmesuyu olarak dahi kullanılabilir. Avrupa da, İsrail de ve dünyanın başka bölgelerinde bu tip sistemler çalışmaktadır. Avrupa da akifer yapay besleme sistemleri, özellikle Rhine ve Ruhr nehirlerinin çok kirlenmiş sularından içmesuyu üretmek amacıyla yıllardan beri kullanılmaktadır. Gelişmekte olan birçok ülkede, atıksularla bitki sulaması esnasına kaçınılmaz şekilde yeraltı suyu beslemesi de yapılmaktadır. Bunlar, çok alan gerektiren ve düşük hızlı sistemler olmakla beraber, insanlara yeni iş ve gıda üretim olanakları sağlarlar. Geçirgen zeminlerdeki doğrudan akifer besleme sistemleri, yüksek hız, daha az alan (0,3 1,0 ha / m 3 -gün) ve daha az işçilik gerektirirler. 66

79 5. TARIMSAL AMAÇLI KULLANIM İÇİN MEVCUT SİSTEMLERİN İYİLEŞTİRİLMESİ VE YENİ SİSTEMLERİN GELİŞTİRİLMESİ Atıksuların arıtıldıktan sonra özellikle ülkemizde en uygun yeniden kullanım alanları sulama suyu ve endüstriyel soğutma/proses olarak değerlendirilmesidir. Halen işletilmekte olan AAT lerde yapılacak bir takım yenileme ve iyileştirmelerle arıtılmış sulardan yararlanmak mümkün olabilecektir. Bu bağlamda Şekil 5.1 in uygulayıcılara yol göstereceği düşünülmektedir. Söz konusu şekilde, arıtma türüne göre arıtılmış suyun hangi amaçla kullanılabileceğini gösterilmektedir. AATTUT (2010) Tablo E7.12 de atıksu geri kazanım maksadı ve uygulanabilecek arıtma sistemleri sunulmuştur. Mevcut ve/veya yapımı planlanan AAT lerin tasarımı, çıkış suyunun faydalı kullanım amacına göre yapılmalıdır. Tablo 5.1 de, alternatif arıtma sistemlerinin uygulanması sonucu elde edilecek çıkış suyu kalitesi aralık değerleri, çeşitli parametreler itibarıyla sunmaktadır. Bu tip tablolardan yararlanarak tasarımı planlanan AAT lerin, beklenen çıkış suyu kalite değerleri hakkında ön bilgi edinilebilir. Birincil, ikincil ve üçüncül (ileri) arıtma sistemleri arasında yaygın kullanımları gün geçtikçe artan membran teknolojileri ve atıksu dezenfeksiyon sistemleri dikkat çekmektedir. Özellikle atıksuların alternatif su kaynağı olarak geri kazanımı düşünüldüğünde, bu teknolojilerden yararlanıldığı görülmektedir. Bu sistemler mevcut sistemlerin iyileştirilmesinin yanı sıra yeni sistemler geliştirilirken de kullanılmaktadır. Bu bölümde söz konusu yeni teknolojiler tanıtılacaktır. 67

80 Giriş atıksu Ham atıksu Ön arıtma Kaba ızgara Kum tutucu Birincil arıtma (fiziksel) Ön çöktürme İnce ızgara İkincil arıtma (nitrifikasyonlu veya nitrifikasyonsuz) Membran biyoreaktör Aktif çamur Damlatmalı filtre Döner biyolojik kontaktörler Azot giderimli ikincil arıtma (nitrifikasyon/ denitrifikasyon) Biyolojik azot giderimli membran biyoreaktör Biyolojik azot giderimli aktif çamur Klorlama Fosfor giderimi Fosfor giderimli kimyasal çöktürme Biyolojik fosfor giderimi (a) Gıda ürünü olmayan bitki sulama Artık askıda katı madde giderimi Mikrofiltrasyon Dikey filtrasyon Yatay filtrasyon Çözülmüş hava flotasyonu Klorlama Artık koloidal katı madde giderimi Artık çözünmüş katı madde giderimi (kartuş filtrasyonla ön arıtma) Nanofiltrasyon Mikrofiltrasyon Ters osmoz Ultrafiltrasyon Elektrodiyaliz (b) Yeşil alan sulaması Artık ve spesifik iz madde giderimi İleri oksidasyon Karbon adsorpsiyonu Ion değiştirici İleri Oksidasyon Karbon adsorpsiyonu Iyon değiştirici Iyon değiştirici Dezenfeksiyon Çıkış suyu Klorlama Ultraviyole radyasyonu Ozon Arıtılmış suyun yeniden kullanım uygulaması (dağıtım sisteminde biyofilm büyümesini kontrol etmek için kalıcı klor gerekebilir) Ultraviyole radrasyonu (c) Endüstriyel proses suyu Şekil 5.1. Çeşitli amaçlarla geri kazanımı planlanan arıtılmış atıksular için arıtma prosesleri akım şeması (a) gıda ürünü olmayan bitki sulaması, (b) yeşil alan sulaması, ve (c) endüstriyel proses suyu (Asano vd., 2007) 68

81 Tablo 5.1. Alternatif arıtma sistemlerinin uygulanması ile elde edilecek çıkış suyu kalitesi aralık değerleri (Asano vd., 2007) Filtrasyon BNR ve BNR ilaveli Ham Konvansiyonel ilaveli filtrasyon Membran Parametre Birim aktif atıksu aktif çamur* konvansiyonel ilaveli aktif biyoreaktör çamur** aktif çamur * çamur *** Mikrofiltrasyon ve ters osmoz ilaveli aktif çamur AKM mg/l Koloidal katı madde mg/l BOİ mg/l < <1 5 1 KOİ mg/l < TOK mg/l ,5 5 0,1 1 Amonyak azotu mg N/L <1 5 0,1 Nitrat azotu mg N/L 0-eser <10 *** 1 Nitrit azotu mg N/L 0-eser 0-eser 0-eser 0-eser 0-eser 0-eser 0-eser Toplam N mg N/L <10 *** 1 Toplam P mg N/L <0,3 **** -5 0,5 Bulanıklılık mg/l , ,01 1 UOB mg/l <100- > Metaller mg/l 1,5 2,5 1 1,5 1 1,4 1 1,5 1 1,5 eser? Yüzey aktif maddeler (surfaktan) mg/l ,5 2 0,5 1,5 0,1 1 0,1 1 0,1 0,5 1? TÇK mg/l Eser (İz) Maddeler µg/l ,5 20 0,1 Toplam koliform No./100mL 10⁶-10⁹ 10⁴-10⁵ 10³-10⁵ 10⁴-10⁵ 10⁴-10⁵ <100 ~0 Protozoa kistleri ve ookistleri Virüsler No./100mL 10¹-10⁴ 10¹-10² ~0 PFU/100mL ***** 10¹-10⁴ 10¹-10³ 10¹-10³ 10¹-10³ 10¹-10³ 10¹-10³ ~0 * Konvansiyonel ikincil arıtma nitrifikasyon yapan aktif çamur sistemi olarak tanımlanmaktadır. ** BNR azot ve fosfor giderimi yapan biyolojik nütrient giderimi olarak tanımlanmaktadır. *** Anoksik aşaması dahil **** Koagülan ilavesi ile ***** Plak oluşturucu birim 69

82 5.1. Membran Teknolojileri Membran prosesleri, ayırma ve saflaştırma işlemleri için kullanılır ve son yıllarda maliyetlerindeki düşüş ve etkin rekabetten dolayı su ve atıksu arıtımının yanı sıra, geri kazanımda da hızla artan oranlarda uygulanmaktadır. Büyük ölçekli tesislerde kullanılan membran prosesleri, konvansiyonel arıtma teknolojileriyle kıyaslandığında, daha ekonomik ve verimli olabilmektedir. Ayrıca günümüzde hızla gelişmekte olan polimer endüstrisi, membran teknolojilerini çok daha rekabetçi hale getirmektedir. Dolayısıyla, membran proseslerinin önemi kavranmaya başlanmış ve her geçen gün yeni uygulama alanları bulunmuştur. Evsel ve endüstriyel atıksuların arıtımı ve proses suyu amaçlı geri kazanımı ile evsel atıksuların arıtımı ve tarımsal sulama, akifer besleme, rekreasyon alanlarının sulaması, yangın suyu, yıkama suyu vb. amaçlı geri kullanımı çeşitli uygulama örnekleridir (Kitiş vd., 2008). Yapısı ve fonksiyonları farklı olan pek çok membran çeşidi bulunmaktadır. Şekil 5.2 de, membran ayırma işlemi ve süzülen maddelerin büyüklüğü arasındaki ilişkilerin mukayesesi görülmektedir. Şekil 5.2. Membran sistemlerinde süzülen partiküllerin moleküler büyüklükleri Filtrasyon Prosesleri (Mikrofiltrasyon (MF), Ultrafiltrasyon (UF), Nanofiltrasyon (NF) ve Ters Osmoz (RO)) Mikrofiltrasyon (MF) ve ultrafiltrasyon (UF), genellikle partiküller ve mikrobiyal içeriklerin giderilmesinde kullanılır. Bunlar düşük basınçla çalışan membranlardır. Ayrıca bu proseslerde negatif veya pozitif basınçlar kullanılabilir. Membran prosesinde MF ile UF arasındaki esas fark tuttukları bileşiklerin molekül ağırlıkları veya membran gözenekleri boyutlarında ortaya çıkar. Nanofiltrasyon (NF) ve ters osmoz (RO) ise içinde organik ve inorganik çözünmüş bileşenler olan sularda kullanılır. Buradaki çalışma basıncı MF ve UF ye göre daha yüksektir. En çok bilinen çeşitleri RO ve NF olan basınç tahriki ile çalışan membran proseslerinin şematik gösterimi Şekil 5.3 tde verilmektedir. 70

83 Şekil 5.3. Basınç tahriki ile çalışan membran prosesinin gösterimi (Kitiş vd., 2009) Mevcut membran filtrasyon teknolojileri, akıma bağlı olarak 2 sınıfa ayrılır. Bunlardan ilki besleme çözeltisi akışının membran yüzeyine dik olarak gerçekleştiği çıkışsız (dead-end) filtrasyon türü olup sadece besleme ve ürün akımları içerir. İkinci filtrasyon tipi ise besleme çözeltisi akışının membran yüzeyine paralel gerçekleştiği çapraz akış filtrasyon türüdür. Dead-end filtrasyondan farklı olarak çapraz-akış filtrasyon türünde besleme ve ürün akımlarının yanında, membran yüzeyinden filtre edilmeden sistem dışına çıkan bir akım bulunmaktadır. Membran tarafından bloke edilen türler/maddeler neticesinde, besleme çözeltisinden daha yüksek konsantrasyonlu olan bu akıma konsantre adı verilir. Tübular, gözenekli fiber, plaka modül ve spiral sarım olmak üzere farklı konfigürasyonlarda membran modülleri mevcuttur (Şekil 5.4). Her modül konfigürasyonunun kendine göre avantajları ve dezavantajları bulunur. Modül konfigürasyonunun seçimi, ayırım prosesinin özellikleri göz önünde bulundurularak yapılmalıdır. Belli prosesler için bazı konfigürasyonlar neredeyse standart hale gelmişken (örn. deniz suyu desalinasyonu için spiral sarım modüllerin kullanımı), bazı proseslerde ise farklı üreticilerin sunduğu farklı konfigürasyonlar (örn. atıksu arıtımında plaka modül, gözenekli fiber ve tübular konfigürasyonların kullanımı) arasında çok ciddi bir rekabet bulunmaktadır (Kitiş vd., 2008). Bursa Ticaret ve Sanayi Odası (TSO) Organize Sanayi Bölgesi (OSB) bünyesinde 2007 yılında yapılan AAT, m³/gün besleme ve m³/gün üretim kapasitesi ile geri kazanım yapan Türkiye deki en büyük kapasiteli Ultrafiltrasyon (UF) ve Ters Osmoz (RO) tesisi olma özelliğini taşımaktadır. Ultrafiltrasyon ve Ters Osmoz sistemi ile OSB sanayici için işletmelerinde kullanılmak üzere yeraltı suyuna ve şehir şebeke suyuna alternatif su üretilmektedir. İleri Arıtma Sistemi; mekanik filtrasyon, ultrafiltrasyon ve ters osmoz membran sistemlerinden oluşmaktadır. Şekil 5.5 te bu tesisin üniteleri gösterilmektedir. Şekil 5.6 da ise MF ve NF sistemlerinin görünüşleri sunulmaktadır. 71

84 Şekil 5.4. Farklı membran modül konfigürasyonları: A: Plaka modül, B: gözenekli fiber, C: Tübular, D: Spiral sarım (Kitiş vd., 2008). (a) (b) Şekil 5.5. Bursa TSO AAT (a) UF Tesisi, (b) RO Tesisi nden görünüş (Url-2) (a) (b) Şekil 5.6. (a) NF sistemi, (b) MF sistemi görünüşleri 72

85 Membranla Ayırma Prosesleri Elektrodiyaliz (ED), elektrodeiyonizasyon (EDI) ve iyon değiştiriciler membranla ayırma teknolojisinin kullanıldığı sistemlerdir. ED, elektrik potansiyelinin etkisiyle sudan inorganik iyonları gideren bir prosestir. Bu proseste iyonları seçici olarak geçiren bir seri membran kullanılmaktadır. Bir membran katyonları geçirip anyonları tutarken, diğer membran anyonları geçirip katyonları tutar. İçerisinden elektrik akımının geçtiği birbiri ardına sıralanan membranlarla paralel bölmeler oluşturularak elektrodiyaliz hücreleri oluşturulur. Katyonlar katyon seçici membrandan geçerek katoda yönelirken, anyon seçici membranlar katyonların geçişini engeller. Karşıt etki anyonlar içinde gözlenir. İyonlar bir hücrede giderilirken, diğer hücrede konsantre olurlar. EDI, iyon değiştirme reçinelerini kullanarak, proses suyunda bulunan iyonları giderir. EDI teknolojisinin klasik karışık yataklı reçineli sistemlerden ayıran en önemli fark, reçine yatağı içinden geçen elektrik akımı sayesinde, iyonların aralıksız olarak besleme suyundan konsantre hattına doğru hareket etmeleridir. Bu sayede su saflaştırılır ve klasik reçineli saflaştırma proseslerinin neden olduğu zaman, para, su ve kimyasal rejenerant kayıpları önlenir. EDI sistemleri yüksek saflıkta su ihtiyacı duyulan proseslerde uygulanan ileri saflaştırma teknolojisidir. EDI prosesinin rejenerasyon ihtiyacı olmadığı gibi; zararlı atık da oluşturmamaktadır. Kesintisiz çalışma ile istenen saf su kalitesi elde edilebilmektedir. Bu sayede, işletme giderlerinde belirgin ölçüde azalma görülmektedir. İyon değiştiriciler ise, atıksu bünyesinde istenmeyen anyon ve katyonların uygun bir iyon değiştirici kolonda tutulması işlemidir. Genellikle aşağı akışlı kolon tipindedirler. Atıksu basınç altında kolona yukarıdan girer, reçine boyunca ilerleyerek aşağıdan uzaklaştırılır. Reçine kapasitesi düşünce kolonun rejenerasyonu gereklidir. Katyonik iyon değiştirme reçinelerinde genellikle sodyum hidroksit rejenerant olarak kullanılır. İyon değiştirme su ve atıksu arıtımında geniş uygulamaya sahiptir. Öncelikle su kaynaklarından sertlik veren iyonları (Ca +2 ve Mg +2 ) ve yeraltı kaynaklarından demir ile manganı uzaklaştırmak amacıyla kullanılır. İyon değiştirme endüstriyel atıksularda altın, gümüş ve uranyum gibi iyonik halde bulunan değerli metallerin geri kazanılmasında kullanıldığı gibi, nükleer reaktör, hastane ve laboratuvar atıksularındaki radyoaktif ve zararlı maddelerin uzaklaştırılması amacıyla da kullanılmaktadır. Şekil 5.7 de tipik bir elektrodiyaliz ile elektrodeiyonizasyon sisteminin görünüşleri yer almaktadır. 73

86 Şekil 5.7. (a) Bir elektrodiyaliz sistemi, (b) Bir elektrodeiyonizasyon sistemi Membran Biyoreaktör (MBR) Teknolojisi MBR, arıtılmış su ve biyokütlenin filtrasyon ile fiziksel olarak ayrıldığı, askıda büyüme modundaki biyokimyasal oksidasyon, aktif çamur benzeri bir prosestir (Kitiş vd., 2009). Ancak konvansiyonel aktif çamur prosesinde iki ayrı tankta gerçekleşen biyokimyasal oksidasyon (havalandırma tankında) ve su/biyokütle ayrımı (çökeltim tankında) MBR larda tek tankta gerçekleşmektedir. Bu tankta havalandırma suretiyle aktif çamur oluşturulmakta, tankın içinde suda gömülü batık membran kasetlerindeki fiberlerin ya da düz plaka membranların çok küçük gözeneklerinden vakum uygulanarak arıtılmış su çekilmekte ve biyooksidasyon ile karbon giderimini yapan biyokütle tank içerisinde kalmaktadır. Şekil 5.8 de membran fiberlerini içeren bir kaset gösterilmiştir. Genellikle mikrofiltrasyon (yaklaşık 0,2 μm gözenek büyüklüğü ile) ya da ultrafiltrasyon (yaklaşık 0,01 μm gözenek büyüklüğü ile) membran üniteleri MBR larda kullanılmaktadır. Arıtma sırasında zamanla fiberler üzerinde oluşan kek/kirlenme tabakası, bu gözenekleri daha da küçültmekte ve su/biyokütle ayrımı ile askıda katı madde ve mikroorganizma giderme verimini artırmaktadır. Şekil 5.8. Tipik bir membran kaseti (Kitiş vd., 2009) 74

87 Tipik bir MBR ünitesi akım şeması Şekil 5.9 da gösterilmiştir. Atıksudaki membranları tıkayabilecek büyük çaplı materyalleri (bez, plastik, kağıt parçaları, vb.) ayırmak için mekanik kaba ve ince ızgaradan (1 2 mm çaplı) geçen atıksu ön çökeltim gerekmeksizin MBR tankına girmektedir. Ancak giriş askıda katı madde içeriği nispeten yüksek olan atıksularda, MBR ünitesinden önce ön çökeltim de kullanılabilmektedir. Genellikle daha küçük çaplı ( 0,1 1 mm) ve daha yüksek tutma kapasiteli döner tambur ızgaralar, MBR sistemlerinde konvansiyonel ızgaralara nazaran tercih edilmektedir. MBR tankının giriş bölümü kapalı ve havalandırmasız yapılarak anoksik şartlar sağlanıp denitrifikasyon uygulanabilir. Bunun için havalandırma tankında nitrifikasyon ile oluşan nitrat, biyokütle (MLSS) geri devri ile anoksik tanka pompalanır. Böylece isteğe bağlı olarak organik karbon gideriminin yanı sıra amonyak-n giderimi de sağlanır. P giderimi de amaçlanmış ise, tankın giriş kısmına bir anaerobik bölüm eklenmek suretiyle, biyolojik olarak giderim sağlanabilir. Dolayısıyla MBR prosesi, biyolojik nütrient giderimi için de uygundur. Bazı sentetik toksik organik maddelerin, P nin veya ağır metallerin giderimi istenirse, koagülasyon/flokülasyon işlemi için suya bazı metalik koagülanlar eklenebilir. Tüm bu özellikler MBR ları çok esnek bir arıtma prosesi haline getirir. Vakum ile membran fiber gözeneklerinden çekilen arıtılmış su, konvansiyonel sistemlere göre çok daha yüksek kalitededir (Kitiş vd., 2009). Şekil 5.9. Tipik bir MBR sistemi akış diyagramı (Kitiş vd., 2009) Tasarım ve işletme parametreleri MBR sistemlerinin tasarım ve işletimi parametreleri şunlardır (Kitiş vd., 2009); Besleme suyu: MBR sistemine gelen giriş suyu Süzüntü suyu: MBR sisteminden elde edilen temiz çıkış suyu Süzüntü suyu akısı: Membran toplam yüzey alanına bölünmüş süzüntü suyu debisi 75

88 J t = Q P A Jt = t zamanındaki anlık süzüntü suyu akısı (L/m 2 -saat; LMH) QP = t zamanındaki süzüntü suyu debisi (L/saat) A = toplam membran yüzey alanı (m 2 ) Spesifik (özgül) akı (permeabilite, K) : Transmembran basıncına göre normalize edilmiş süzüntü suyu akısı: J tm = J TMP Jtm = t zamanındaki spesifik akı (LMH/psi; psi=libre/inç 2 ) Jt = t zamanındaki süzüntü suyu akısı (LMH) TMP = transmembran basıncı (psi) Ortalama transmembran basıncı aşağıdaki bağıntı ile hesaplanır TMP = (P i+p 0 ) P 2 P Pi P0 PP = membran modülü girişindeki basınç (psi) = membran modülü çıkışındaki basınç (psi) = süzüntü suyu basıncı (psi) Sıcaklığa göre normalize edilmiş akı hesaplaması: sıcaklığa bağlı su viskozitesindeki varyasyonları dikkate almak için 20 C deki süzüntü suyu akısı şöyle hesaplanabilir. J tm (20 C) = Q p e 0,0239 (T 20) A Jtm = t zamanındaki spesifik akı (L/m 2 -saat) QP = t zamanındaki süzüntü suyu debisi (L/saat) T = sıcaklık ( C) A = toplam membran yüzey alanı (m 2 ) Sistem su geri kazanımı: giriş suyu debisine göre kazanılan temiz su (süzüntü suyu) debisinin yüzdesi sistem su geri kazanımı olarak ifade edilir. Qp Qf = süzüntü suyu debisi (L/saat) = Giriş suyu debisi (L/saat) MBR Konfigürasyonları Uygulanmakta olan MBR sistemleri, sıvı/biyokütle ayrımının pozitif basınçlı çapraz akım membran filtrasyonu ile ayrı bir ünitede gerçekleştiği harici ve sıvı/biyokütle ayrımının biyoreaktör içinde vakumlu olarak batık membranlar ile gerçekleştiği dahili olmak üzere 2 ana konfigürasyondadır (Şekil 5.10). 76

89 Şekil MBR konfigürasyonları (Kitiş vd., 2009) Dahili MBR larda farklı amaçlar için genellikle iki tür havalandırma uygulanır. Reaktör tabanındaki difüzörlerden verilen kaba hava kabarcıklı havalandırma ile biyokütlenin oksijen ihtiyacı hedeflenir. Öte yandan membran yüzeyine uygulanan ince hava kabarcıklı havalandırma ile membran yüzeyinde maddelerin birikip akıyı azaltması engellenmeye çalışılır. Yükselen hava kabarcıkları membran yüzeyinde türbülanslı karşı akım oluşturarak (yaklaşık 1 m/s), membran yüzeyinde materyallerin birikmesini azaltır ve böylece sistem daha etkin çalışır. Reaktördeki türbülanslı karışım ve reaktör hidroliğinden dolayı iki havalandırma türü de pratikte, hem temizleme hem de oksijen ihtiyacı taleplerini karşılayabilir. Diğer bir deyimle uygulamada iki havalandırmanın sonuçlarını ayırt etmesi zordur. Konfigürasyon seçeneği uygulamaya göre değişkenlik arz etse de, genellikle dahili MBR lar daha sık uygulanmaktadır. İki konfigürasyonun karşılaştırılması Tablo 5.2 de sunulmuştur (Kitiş vd., 2009). Tablo 5.2. Dahili ve harici MBR ların karşılaştırılması (Kitiş vd., 2009) Dahili MBR Harici MBR Yüksek havalandırma masrafı Düşük havalandırma masrafı Düşük pompaj masrafı Yüksek pompaj masrafı Düşük akı (büyük alan gereksinimi) Yüksek akı (küçük alan gereksinimi) Daha nadir temizleme ihtiyacı Daha sık temizleme ihtiyacı Düşük işletme maliyeti Yüksek işletme maliyeti Yüksek ilk yatırım maliyeti Düşük ilk yatırım maliyeti MBR ların Üstün ve Zayıf Yönleri MBR larda biyolojik askıda katı madde (MLSS) konsantrasyonları mg/l değerlerine kadar ulaştırılabildiği için (konvansiyonel aktif çamurda MLSS yaklaşık mg/l aralığından kalmaktadır), arıtma için gerekli hidrolik bekleme süresi (HRT) konvansiyonel sistemlere göre kısadır. Havalandırma havuzlarının hacim tasarımında HRT ana parametre olduğu için düşük HRT gereksinimi, gerekli havuz 77

90 hacmini ve alan gereksinimi düşürüp ilk yatırım maliyetini azaltarak işletme kolaylığı da sağlar. MBR larda yüksek MLSS konsantrasyonlarından dolayı fazla çamur yaşı (SRT) ile işletim yapılabilir. 20 günden fazla SRT ile çalışıldığında ortaya çıkan avantajlardan ilki, artırılmış iç solunum dolayısıyla oluşan yeni biyokütle miktarının azalması, neticesinde bertaraf edilmesi gereken atık miktarının ve bertaraf maliyetinin düşmesidir. İkinci olarak, yüksek SRT değerlerinde nitrifikasyon daha verimli gerçekleşir ve nitrifikasyonun çeşitli ortam şartlarından olumsuz şekilde etkilenme ihtimali azalır. Üçüncü üstünlük ise, sentetik toksik organik maddelerin biyolojik ayrışmasını sağlayan özel mikroorganizmaların yüksek SRT değerlerinde daha etkin çalışmalarıdır. Yine yüksek MLSS konsantrasyonlarında çalışıldığında sisteme fazla organik yükleme de yapılabilir. Bu yüksek biyokütle konsantrasyonu aynı zamanda şok toksik yüklemelere karşı da daha dayanıklıdır (Kitiş vd., 2009). MBR larda filtrasyon sonucu bulanıklık da düşük değerlerdedir (<0,5 NTU) ve çıkış suyu çok berrak bir görünüm alır. Kaliteli su üretiminden dolayı özellikle ABD de bu proses ile arıtılan atıksular geri kazanılmakta, olup sulamada (tarım, rekreasyon, inşaat vb. alanlarında) ve diğer amaçlarla (proses suyu, yangın söndürme, tuvalet pisuarları vs.) kullanılmaktadır. Böylece hem mevcut su kaynakları korunmuş, hem de arıtılmış atıksular değerlendirilmiş olur. MBR larda işletim sırasında SRT konvansiyonel sistemlere göre çok daha rahat kontrol edilir. Çünkü son çökeltim tanklarında biyokütlenin bazı durumlarda iyi çökelememesinden dolayı, savaklardan askıda katı madde (AKM) kaçma durumu MBR da mevcut değildir. MBR da biyokütlenin sistemden tek çıkış noktası nihai bertaraf için atılan atık çamurdur. MBR larda fiziksel biyokütle ayrımı yanında, aynı zamanda çok kaliteli bir fiziksel dezenfeksiyon da sağlanmış olur. ABD de gerek pilot, gerekse de gerçek tesislerde MBR ların yaklaşık tüm protozoaları giderdiği, 5 6 log (logaritmik, ya da %99,999- %99,9999) bakteri ve 1 2 log virüs giderimi sağladığı gözlenmiştir. Klorla dezenfeksiyona dayanıklı olan patojenik protozoalardan Cryptosporidium ve Giardia, MBR da rahatlıkla tutulur. Bu rakamlar yaklaşık membrandaki 0,1 μm gözenek büyüklüğü dikkate alındığında beklenen rakamlardır. Bu bağlamda düşük bulanıklık yanında çok düşük patojen içerikli arıtılmış su, rahatlıkla tarımsal sulama amaçlı kullanılabilir. Konvansiyonel sistemlere göre MBR ile arıtılmış atıksu çevre sağlığı ve mikrobiyal içerik yönünden çok daha güvenlidir. ABD deki standartlara göre MBR ile arıtılmış atıksular son bir dezenfeksiyon yapmak koşuluyla (geri kalan virüsleri bertaraf etmek ve sonradan oluşabilecek mikrobiyal büyümeyi engellemek için) doğrudan tarımsal sulamada kullanılabilir. Bu standartlar değişik tarım ürünleri ve kullanım alanları için farklı olarak hazırlanmıştır (USEPA, 1992). MBR ların zayıflıklarına gelindiğinde ise, arıtma işlemi tek bir havuzda gerçekleştiği için sistem mekanik açıdan ve kontrol açısından konvansiyonel sistemlere göre daha karmaşıktır. Ancak otomasyon sayesinde işletim kolaylaşır. İşletim sırasında zamanla membran gözenekleri tıkanır ve arıtılmış su çekimi (akı) azalır, bunu engellemek için belirli aralıklarda basınçlı hava/su (backpulse) ve kimyasallarla (sitrik asit, sodyum hipoklorit gibi) gözenekler temizlenir. Tüm bu temizlik işlemi otomatik yapılır. Ancak bu kimyasallar için az hacimlerde de olsa biriktirme amacıyla depolama tankları gerekir. MBR larda işletim sırasında membranların tıkanması, membran geçirgenliğini sınırlandırdığından, sistemin dezavantajlarından biri olarak sayılabilir. Membran tıkanmaları mekanik anlamda ikiye ayrılır; yüzeyde oluşan jel ve kek tabakasının 78

91 havalandırma veya fiziksel geri yıkama ile giderildiği geri dönüşümlü ile çözünmüş veya kolloidal maddelerin adsorbsiyon sonucu gözenek içinde birikim ve tıkanmanın kimyasal temizleme ile kısmen giderildiği geri dönüşümsüz. MBR lardaki membran tıkanmaları fiziksel, inorganik, organik veya biyolojik kökenli olabilir. Tıkanma üzerine etkili olan dört ana faktör vardır (Kitiş vd., 2009); proses konfigürasyonu, membran materyali ve konfigürasyonu (geometrisi), proses işletimi (sistem hidrodinamiği), biyokütle konsantrasyonu ve kompozisyonu. Membran tıkanmalarına doğrudan etki eden 3 ana faktör ise; biyokütle özellikleri, işletim şartları ve membran fiziko-kimyasal karakterleridir. Şekil 5.11 de MBR larda tıkanmayı etkileyen faktörler şematik olarak gösterilmiştir. Genel olarak proses performansı ana kirleticilerin giderimi ve enerji talebi ile belirlenir. Tıkanma, membranın hidrolik performansını (permeabilite) düşürerek enerji masraflarını doğrudan etkiler. Ana kirleticilerin gideriminde ise fazla etkisi yoktur. Şekil MBR larda tıkanmayı etkileyen faktörler (Kitiş vd., 2009) Membranların Temizliği Her üretici firmanın kendine özgü geri yıkama ve kimyasal temizlik yöntemleri olsa da, ana hatlarıyla metotlar birbirine benzerdir. Batık MBR larda tıkanmayı önleyici birçok 79

92 yöntem bulunmaktadır. Bazı sistemlerde membranlar otomatik düzende, oluşan süzüntü suyu kullanılarak her dakikada bir düzenli olarak geri yıkanırlar. Bu işlemle tıkanan membran gözenekleri temizlenmeye çalışılır. Esas amaç, membran yüzeylerine gevşek olarak tutunmuş materyallerin uzaklaştırılmasıdır. Geri yıkama prosesinde önce yıkanacak modüldeki arıtım durdurulur, ardından bu sefer dıştan içe doğru saniyeler mertebesinde (yaklaşık sn) kademeli olarak membranlara su basılır. Burada kullanılan su, ayrı tanklarda bu amaç için biriktirilen sistem süzüntü suyudur. Birinci temizleme metodunun yanı sıra, tıkanma derecesinin artıp sabit akı üretimi için gereken membran basıncının yükseldiği durumlarda, ikinci temizleme yöntemi olarak (genellikle yaklaşık 15 günde bir) kimyasalların eklendiği süzüntü suyu ile geri yıkama yapılır. Sitrik asit (ph düşürüp tortuları çözmek için) ve sodyum hipoklorit (organik veya mikrobiyolojik filmleri parçalamak için) bu amaç için kullanılmaktadır. İkinci temizleme metodu da yetersiz kalıp sabit akı süzüntü suyu üretimi için gerekli basınç artmaya devam ederse, üçüncü temizleme yöntemi uygulanır. Bu uygulamada öncelikle membran tankı servis dışına alınıp tank boşaltılır. Daha sonra membranlar ikinci temizlemede uygulanan kimyasal dozlardan daha yüksek dozlar içeren sitrik asitli ve sodyum hipokloritli basınçlı süzüntü suyu ile yıkanır, bilahare tank bu yüksek dozlu kimyasalları içeren süzüntü suyu ile doldurulup membranlar batık halde 5 saat civarı bekletilir (Kitiş vd., 2009). Şekil 5.12 de Antalya Gazipaşa Belediyesi nin Temmuz 2012 de işletmeye açılan membran biyoreaktör AAT nin bir görünüşüne yer verilmektedir. Şekil Antalya Gazipaşa Belediyesi nin Temmuz 2012 de işletmeye açılan membran biyoreaktör AAT nin bir görünüşü 5.2. Dezenfeksiyon Sistemleri Bu sistemler arasında en yaygın kullanılanları klorlama, UV radyasyonu ve ozonlamadır. Dezenfeksiyon atıksudaki patojen mikroorganizmaları yok etmek için uygulanır. Uygulamanın etkinliği, dezenfeksiyondan sonra kalan koliform bakteri belirleyici grubu ile ölçülebilir. Çoğu atıksuda arıtma işlemleriyle gerçekleştirilen virüs uzaklaştırılması tam değildir ve insan kullanımına sunulacak arıtılmış atıksuların dezenfeksiyonu bir gerekliliktir. Özellikle arıtılmış atıksu tarımsal sulamada kullanılacaksa, bu husus daha 80

93 da önem kazanmaktadır. Kullanılacak dezenfektanın, alıcı ortamdaki canlılara ve (akış yönünde) suyu kullanan insanlara toksik etki oluşturmayacak şekilde seçilmesi gerekmektedir. Genelde kullanılan kimyasallar sıvı-gaz klor, hipokloritler, klordioksit ve ozon dur. UV teknolojisi ise özellikle son 20 yıldır Avrupa, ABD ve Güney-doğu Asya ülkelerinde kullanılmaktadır. Bunun nedeni de etkili, düşük maliyetli ve çevre dostu bir teknoloji olmasından kaynaklanmaktadır. UV dezenfeksiyonu atıksuların arıtıldıktan sonra tarımsal sulamada kullanılması durumunda son derece uygun olan bir son işlemdir (Tanık, 2010). AATTUT (2010) da Bölüm 4 Madde 13 Dezenfeksiyona ayrılmıştır. Bu bölümde Türkiye de uygulanan dezenfeksiyon tipleri anlatılmaktadır. Özellikle Madde 13 (c) Atıksuların sulama amaçlı olarak geri kazanılmasının planlandığı durumlarda, UV sistemleri kullanılır. UV dezenfeksiyonuna etki eden en önemli husus, atıksu içerisindeki askıda katı madde konsantrasyonudur. UV, organizmaların temel yapısını bozduğu için patojen mikroorganizmaların zarar vermesini önler demektedir. Ayrıca, Türk Standartları Enstitüsü (TSE) tarafından yayımlanmış olan TS EN no lu standartta dezenfeksiyon yöntemlerini vermektedir. AATUT (2010) Ek 4 tamamen dezenfeksiyon üzerinedir. Burada 2 tablo yer almaktadır. Birinci tabloda (Tablo 4.1) klorlama, ozonlama ve UV ile dezenfeksiyonun, bakteri, protozoa ve virüslere olan etkisi, diğer tabloda ( Tablo 4.2.) ise klorlama, ozonlama ve UV nin atıksu dezenfeksiyonundaki üstün ve zayıf yönleri detaylı olarak açıklanmaktadır Arıtılmış Atıksuların Tarımsal Sulamada Kullanımı Üzerine Ülkemizdeki Güncel Uygulama ve İyileştirme Çalışmaları Ülkemizde atıksu arıtma tesisinden (AAT) çıkan arıtılmış suyun yeni teknolojilerle dezenfekte edilerek tarımsal sulamada tekrar kullanılmasını sağlayacak büyük ölçekte bir projeyi hayata geçirmek üzere, TC Orman ve Su İşleri Bakanlığı tarafından çalışmalar başlatmıştır. Bakanlığın Hollanda Hükümeti ile birlikte yürüttüğü, toplam Euro luk hibe tahsis edilen, Arıtılmış Evsel Atıksuların Tarımda Kullanımı Projesi, Eylül 2012 tarihinde başlamıştır. Projenin pilot uygulaması Akarçay Havzası nda yürütülmektedir. Bu kapsamda Afyonkarahisar Belediyesi AAT sinden çıkan atıksular tarımsal sulamada kullanılacaktır. Su kaynaklarının daha etkin kullanımını sağlayacak olan proje, pilot uygulamanın ardından ülke genelinde kullanılmak üzere genişletilecektir. İlklerden olma niteliğini taşıyacak proje ile, hem çevre ve su kaynakları korunacak, hem de tarımsal sulamada verimlilik ile ekonomik getiri artışı sağlanacaktır. Ocak 2012 de açıklanan Ergene Havzası Koruma Eylem Planı kapsamındaki çalışmalar, ilgili kurumların eşgüdümünde devam ederken, Trakya Kalkınma Ajansı (TRAKYAKA) nın mali destek programlarıyla da desteklenmektedir. Ajans, Küçük Ölçekli Altyapı başlığı altında AAT lerin kurulmasına destek sağlayarak, evsel atıksuların arıtılmadan deşarjının önüne geçilmesine katkı sağlayacaktır. Edirne nin Enez İlçesi ne bağlı Sultaniçe, Gülçavuş, Büyükevren ve Küçükevren köylerinin evsel atıksularının arıtılması amacıyla kurulacak üç adet AAT için Edirne İl Özel İdaresi ve Enez Köylere Hizmet Götürme Birliği nce hazırlanan projelerin %75 lik bölümü, 81

94 TRAKYAKA tarafından finanse edilmektedir. Bu projeler sayesinde adı geçen köylerin ürettiği evsel atıksuların arıtılmaksızın Saroz Körfezi ne dökülen derelere deşarj edilmesi önlenecektir. Deniz turizmi açısından büyük önem taşıyan bölgede, kurulacak olan AAT ler ile körfezdeki ve derelerdeki doğal yaşamın gördüğü zararın en aza inmesi hedeflenmektedir. AAT lerin tamamlanmasının ardından bir sonraki aşama olan arıtılmış suların yeniden kullanımına geçilmesi de, uzun dönem hedefleri arasındadır. Bu amaca yönelik projelerin hayata geçirilmesiyle, arıtılan suların deşarjı yerine ilave üniteler sayesinde bahçe ve mera sulamasında kullanılması mümkün olabilecektir. İstanbul Büyükşehir Belediyesi Su ve Kanalizasyon İdaresi (İSKİ) nin faaliyet alanları arasında arıtılmış atıksuların yeniden kullanımı da yer almaktadır. Yaklaşık ha lık Paşaköy Havzası nda oluşan atıksuları arıtan m 3 /gün arıtma kapasiteli Paşaköy İleri Biyolojik AAT de inşaa edilen kum filtreleri ve UV (ultraviyole) dezenfeksiyon sistemi ile günlük m 3 arıtılmış atıksu geri kazanılmaktadır. Geri kazanılan söz konusu su, mülga Su Kirliliği Kontrolü Yönetmeliği Teknik Usuller Tebliği Tablo 4 deki (SKKYTUT, 1991) kalite parametrelerine göre 1. Sınıf arıtma suyu sınıfına girmekte idi. Geri dönüşümü sağlanan sular; çevre belediyelerin yeşil alan sulamalarında, kanal açma ve temizleme çalışmalarında, Paşaköy AAT proseslerinde ve yeşil alan sulamalarında kullanılmaktadır. Aynı zamanda, Paşaköy İleri Biyolojik AAT de yer alan m 3 /gün kapasiteli terfi merkezi ve 20 km uzunluğundaki iletim hattı sayesinde, Tuzla İlçesi'nde yer alan Organize Deri Sanayi Bölgesi'nin de arıtılmış ve dezenfekte edilmiş su ile beslenmesi ve bölgedeki yeşil alanların sulanması da mümkün olabilmektedir. İzmir Büyükşehir Belediyesi sınırlarında, mevcut ve yapılacak olan AAT lerden çıkan arıtılmış suların, çeşitli alanlarda (tarımsal sulama, endüstriyel soğutma suyu, peyzaj alanlarının sulanması vb.) değerlendirilmesi planlanmaktadır. Uygulamaya geçilmeden önce çevre ve toplum sağlığı açısından konunun bilimsel düzeyde uzmanlarınca irdelenmesi gerektiği düşünülerek Arıtılmış Suların Yeniden Kullanımı ve Stratejik Araştırmalar Projesi, 2008 Ocak ayında başlatılmıştır. Dokuz Eylül Üniversitesi ÇEVMER-Çevre Araştırma ve Uygulama Merkezi ile imzalanan sözleşme gereği; projenin önemine ve hedefine uygun olarak yapılacak ortak akıl çalışmaları ile yöredeki arıtılmış suların çeşitli şekillerde kullanımı için kalıcı ve uygulanabilir stratejilerin geliştirilmesi amaçlanmıştır. Bu amaca yönelik olarak İzmir ve yakın çevresinde arıtılmış atıksuların yeniden kullanımına bir yaklaşım getirilirken, daha önce bu amaçla yapılmış ulusal ve uluslararası çalışmalar ve araştırmalar proje kapsamında değerlendirilmiştir. Arıtılmış atıksuların özellikle sulama amaçlı kullanımında ortaya çıkabilecek tanımlanabilir ve yönetilebilir risklerin azaltımı da incelenerek, mevcut durum ortaya konmuştur. Çalışmalar, İZSU Genel Müdürlüğü, Çevre ve Orman İl Müdürlüğü, DSİ II. Bölge Müdürlüğü, İl Tarım Müdürlüğü, Menemen Toprak ve Su Kaynakları Araştırma Enstitüsü Müdürlüğü ve Büyükşehir Belediyesi Park ve Bahçeler Dairesi Başkanlığı nın katılımı ile kurulmuş olan bir komisyon tarafından yürütülmekte olup komisyonun sekretaryasını İZSU Genel Müdürlüğü üstlenilmiştir. Çalışmaları Havza Yönetim Birimi sürdürmektedir; ayrıca arıtılmış atıksuların tarımda kullanılmasına ilişkin olarak Valilik İl Mahalli İdareler Müdürlüğü nce oluşturulan Araştırma Komisyonu na İZSU Genel Müdürlüğü adına Havza Yönetim Birimin de katılım sağlanmaktadır. 82

95 6. GRİ SU GERİ KAZANIMI VE DEĞERLENDİRİLMESİ Evsel atıksuların, lavabo, duş ve küvetten kaynaklanarak dışkı içermeyen kısmına gri su adı verilir. Söz konusu gri su, evsel atıksuyun en az kirli olan kısmıdır ve tekrar kullanılmak üzere rahatlıkla arıtılabilmektedir. Atıksuyun tuvalet kaynaklı kısmına ise siyah su adı verilir. Evsel kullanımlardan oluşan atıksuyun yaklaşık %80 i gri su, geri kalan %20 si siyah sudan oluşmaktadır. Mevcut araştırmalara göre, bu suların tuvalet rezervuarları, yangın tesisatı, çamaşır yıkama, bahçe sulama, araba yıkama ile süs havuzlarında kullanımının, hatta yüzeysel sulara doğrudan deşarjının uygun olduğu kanıtlanmıştır. Bu alanlarda geri kazanılmış su kullanılmasıyla %50 ye varan oranlarda tasarruf sağlayarak su faturaları azaltılmış ve doğal su kaynakları korunmuş olur. Bazı durumlarda çamaşır makinesi ve mutfaktan atılan su da gri suyla birleştirilerek de geri kazanım sağlanabilir. Ülkemizde de gri su geri kazanım sistemleri, son yıllarda önem kazanmakta ve çeşitli yeni projelerde uygulanmaktadır. Bu projelere örnek olarak İstanbul daki Zincirlikuyu Zorlu Center, Varyap Meridian, Levent Özdilek Projeleri verilebilir. Ülkemizde ilk 5 yıldızlı otel gri sularının yüzeyaltı membran sistemi ile geri kazanım projesi İstanbul Hilton Oteli ne aittir. Geri kazanılan gri su bahçe sulama ve tuvalet rezervuarlarında kullanılmaktadır. Proje Mayıs 2011 tarihinde işletmeye alınmıştır. Şekil 6.1 de Hilton Oteli gri su geri kazanım sistemine ait fotoğraflar yer almaktadır. Şekil 6.1. İstanbul Hilton Oteli gri su geri kazanım sistemi Gri suyun arıtılması diğer evsel nitelikli sularla karşılaştırıldığında daha hızlı ve kısa sürede ve daha az maliyetle yapılmaktadır. Arıtılmış gri suyun tekrar kullanılabilir olması, su kaynaklarının korunmasına katkı sağladığı gibi, doğadaki su dengesi üzerinde de olumlu etkiye yol açar. Gri su geri kazanımının faydaları aşağıda özetlenmektedir: %50 ye varan su tasarrufu, Kullanım suyu olarak (şebeke) içme suyunun kullanımını azaltmak, Doğal su kaynaklarımızın daha verimli kullanılması, Şebeke suyu dağıtım hatlarındaki talep yoğunluğunun azalması, Özellikle kurak bölgelerde bahçe sulama ve bitki yetiştirmek için kaynak olması, Siyah suya göre çok daha hızlı ve kolay arıtma, Elde edilen suyun hijyenik şartları sağlayacak nitelikte olması. 83

96 6.1. Gri Su Miktarı ve Kalitesi Gri su, evlerde kullanılan şebeke suyunun çeşitli kimyasallarla (sabun, şampuan vb.) kirlenmesiyle oluşur. Temel olarak gri suyun kirlilik derecesini, tüketicilerin alışkanlıkları belirler. Oluşan kirlilik, kullanılan kişisel hijyen ürünlerinin ve vücut kirinin bir sonucudur. Söz konusu kirletenler kısaca biyolojik indirgenler olarak tanımlanır. Gri su, mevsimsel koşullardan etkilenmekle birlikte, kişisel temizlik ihtiyaçlarından dolayı daimi olarak oluşur. Konutlarda kullanılan suyun miktarı, tüketim alışkanlıklarına ve yaşanan çevreye bağlı olarak değişkenlik gösterir. Şehirlerde su tüketim oranı, kırsal kesimlerdeki su tüketim oranlarından çok daha fazladır. Benzer şekilde müstakil evlerde su tüketim oranı ile apartman dairesindeki oranlar da farklıdır. Otel ve benzeri ticari amaçlı işletmelere kurulacak olan sistemdeki gri su miktarı, evsel sistemlere oranlara daha fazla olacaktır. Sistem tasarımında, tüm bu hususlar dikkate alınmalıdır. Türkiye de genel olarak konutlarda ihtiyaç duyulan su miktarı ortalama 120 l/kişi gün olup su tüketim oranlarının dağılımı Şekil 6.2 de görülmektedir. Gri su arıtımından elde edilen suyun, kullanım amacına uygun kalitede olması gerekmektedir. Temel olarak uygun arıtmadan geçen atıksu, hijyenik, mikrobiyolojik olarak güvenilir, renksiz ve katı atıklardan bütünüyle arındırılmış olmalıdır. Arıtılan gri su saklanmaya başladıktan birkaç gün sonra koku oluşmamalıdır. Bu koşullarda, çok yüksek kalitede katı-sıvı ayrışmasını sağlayabilen, bakteri ve virüsleri %99,99 oranında giderebilen membran filtreler kullanılması uygun düşmektedir. Henüz gri su kullanımı konusunda yasal düzenlemeler yeterli olmadığından, gri su geri kazanım sistemi imalatını gerçekleştiren firmalardan, çıkış suyu kalitesine dair garanti belgesi talep edilmesi önerilmektedir. Seri 1; Çamaşır Yıkama; 13; Seri 1; 13% Mutfak; 12; 12% Seri 1; Seri 1; Temizlik; 5 Bahçe; 5; 5% 5% Seri 1; WC Rezervuar; 25; 25% Seri 1; Duş- Banyo- Lavabo; 40; 40% Şekil 6.2. Günlük evsel su tüketim oranları 84

97 Almanya da gri suların arıtıldıktan sonra tuvalet rezervuarlarında ve çamaşırhanelerde kullanılmasında geçerli olan su kalite kriterleri, Berlin Senato Ofisi tarafından açıklanmış olup Tablo 6.1 de gösterilmektedir. Mikrobiyolojik parametreler olan toplam koliform ve e-koli değerleri AB standartlarında yer alan Yüzme Suyu Kalite Değerleri (76/160/EEC) olarak kabul edilmiştir. Tablo 6.1. Tuvalet rezervuarları ve çamaşırhaneler için su kalite şartları (Karahan, 2011) Parametre Değer BOİ 7 < 5 mg/l Oksijen doygunluğu > %50 Toplam koliform bakterisi a < 100/ml Dışkısal koliform bakterisi a < 10/ml Pseudomonas aeruginosa b < 1/ml a AB 76/160/EEC yönetmeliğine uygun b Alman içme suyu standartlarına uygun Bu sınır değerlere uygun kalitede su elde edildiğinde, temas hatta yutma durumunda dahi herhangi bir sağlık riski bulunmayacaktır. Çamaşırhanelerde de Tablo 6-1 deki sınır değerlere sadık kalındığında, arıtılmış gri su veya şebeke suyu ile yıkanmış çamaşırlarda, kurutma sonrası risk teşkil eden bir duruma rastlanmamıştır (Karahan, 2011). Arıtılmış gri suyun bahçe sulamasında kullanılabilmesi içinde sulama suyu kriterlerine uygunluk aranmaktadır. Bu konuda ülkelerin kendilerine özgü standartları bulunmaktadır. Örneğin Almanya da bahçe sulamasındaki su kalite değerleri DIN ile düzenlenmiştir. Bu değerler tuvalet rezervuarlarında sağlanması gereken değerlerden daha da sıkıdır Gri Su Arıtma Sistemi ve Teknolojisi Gri su geri kazanım sisteminin uygulanacağı binalarda lavabo ve duşlardan gelen, idrar/dışkı içermeyen pis su boruları ayrı bir şekilde tasarlanarak, gri su geri kazanım sisteminde toplanır. Şebeke ve kullanım suyu hatlarının hiçbir şekilde birbiri ile bağlantısı bulunmamalıdır. Hatta tesisatta düzenleme yapılacağı zaman, karışıklığın önüne geçilebilmesi için kullanım suyunun geçtiği borunun farklı renkte olması önerilmektedir. Bahçe sulama ve temizlik işleri için bırakılan musluklara içilemez etiketi yapıştırarak, yanlış amaçlı kullanımlar da engellenmelidir. Mümkün ise, gri su geri kazanım sisteminde kullanılan depolar için ayrı bir hava hattı çekilmesinde fayda vardır, ancak lavaboların çatıya uzanan hava hatları da yeterli olmaktadır. Sistem, kurulacağı mekâna bağlı olarak ve taşma çıkışı ile geri su akış seviyesi göz önünde bulundurularak tasarlanmalı, kanalizasyon suyunun karışması engellenmelidir. Evlerden gri su toplama ve geri kazanma sistemi Şekil 6.3 te, standart gri su geri kazanım sisteminin bir apartmanda kurulum şeması ise Şekil 6.4 te gösterilmektedir. 85

98 Şekil 6.3. Evlerden gri su toplama ve geri kazanma sistemi (ÇOB, 2011) Şekil 6.4. Standart gri su geri kazanım sisteminin apartmanlarda kurulum şeması (Url-3) Ham gri su ile temas eden boru ve tesisatlarda, özellikle gri su içerisinde bulunabilecek saç kıllarından kaynaklı tıkanma problemlerine karşı, keskin köşelerden kaçınılacak şekilde tasarım yapılmalıdır. Benzer şekilde herhangi bir arıza durumunda, sistemin tüm parçalarına erişimi sağlayabilecek bağlantılar düzenlenmelidir. Gri su toplama deposunda ön arıtmaya başlanması, sistemde koku problemi yaşanmasına engel olabilir. Dolayısıyla bu deponun tasarımında ön arıtma için gerekli olan arıtma süresi de düşünülerek boyutlandırma yapılmalıdır. Gerek ham gri su, gerekse arıtılmış su depoları, yosunlanmayı önleyecek malzemeden yapılmalı ve güneş ışığına maruz kalmayacak alanlara yerleştirilmelidir. Arıtılmış su deposunun boyutları da, arıtma süresi göz önüne 86

99 alınarak, yeterli miktarda kullanım suyunun sistemde bulundurulmasını sağlayacak hacimde olmalıdır. Gri su arıtımında genelde kimyasal madde ilavesi gerektirmeyen, az enerji ve bakım ihtiyacı olan sistemler tercih edilmelidir. Bunlar; Biyolojik sistemler, Döner biyolojik reaktör MBR dır. Özellikle Almanya da ispatlanmış teknolojisi ile MicroClear filtreler, gri su geri kazanım sistemlerinde ön plana çıkmaktadır. Şekil 6.5 te gri su arıtımında kullanılan tipik bir MBR sistemi çalışma prensibi ve görünüşü yer almaktadır. Şekil 6.5. Gri su arıtımında kullanılan MBR çalışma düzeni ve tipik bir sistemin görünüşü Bu sistemlerin işletme güvenlikleri son derece önemlidir. Yılda en az bir kere genel bakım ve kontrolü, yetkili teknisyenler tarafından talimatlara uygun şekilde yapılmalıdır. Belirli aralıklara çıkış suyu analizleri yapılarak kayıt altında tutulmalıdır Gri Su Arıtım Maliyetleri Yeni yapılacak bina ve apartmanlarda, gri su toplama ve arıtma sistemleri önceden değerlendirilmelidir. Mevcut yapılarda bu düzenin sonradan kurulması zor ve maliyetlidir. Yatırım maliyetleri işletme büyüklüğüne göre değişir. Sistem büyüdükçe daire başına düşen maliyetler azalır ve amortisman süresi düşer dairelik apartmanlarda, bu sistemin daire başına düşen yatırım maliyeti 600 Euro civarındadır. Bu rakam 500 dairelik sitelerde 200 Euro ya kadar inebilmektedir (Karahan, 2011). Yatırımın amortisman süresi 200 dairelik bir site için 2 yılın altındadır. İşletme maliyeti olarak en önemli parametreler, enerji ile onarım, bakım ve rutin kontrollerdir. Tamir ve bakım, seçilen arıtma teknolojisine göre yürütülür. Basit bir işletmede yatırım maliyetinin her yıl için %1 i işletme, %4 ü de bakım ve onarım maliyeti olarak hesap edilebilir (Karahan, 2011). Enerji gideri ise 1 m 3 kullanım suyu için 1,5 3 kw mertebesindedir. 87

100 7. ARITILMIŞ ATIKSUYUNUN YENİDEN KULLANIMININ YÖNETİMİ 7.1. Yeniden Kullanım Amaçlı Atıksu Arıtımının Genel İlkeleri ve Risk Değerlendirmesinde Kullanılan Araçlar Atıksuların arıtıldıktan sonra yeniden kullanımının mümkün olabilmesi için bazı yerel şartların sağlanması gerekir. Bu şartlar şu şekilde özetlenebilir (Url-3); Saha değerlendirme kriteri arazinin çeşitli su arıtma yöntemlerine, sistem koşullarına ve ilgili ulusal standartlara uygunluğu Sistem tasarım standartları ulusal standartlar, lisanslar, uygunluk Sistem kurulumunun denetimi yetkili kurulum mühendislerine ruhsat verilmesi İşletim ve bakım standartları kullanılacak teknolojilere bağlıdır. Sistem denetimi sistemin işleyişini elverişli hale getirecek şekilde risklerin azaltılması için gerekli denetim süreleri ve koşulları Finans çeşitli yerlerden kaynak sağlama arayışı Planlama- yönetim planı oluşturmak Program koordinasyonu- denetleme ve bakım, ruhsatlandırma Su kalitesi izleme çalışmaları Halkın eğitimi Atıksuların yeniden kullanımı hususunda, halk ve toplum sağlığı ön plana çıktığından, hassasiyetle değerlendirilmesi gereken bir konu da risk yönetimidir. Şekil 7.1 de risk değerlendirmelerine ilişkin genel prosedür gösterilmektedir. Şekil 7.1. Atıksuların yeniden kullanımında risk değerlendirmelerine ilişkin prosedür (Url-3) Tehlike Tanımlaması Tehlikeli maddelerin özelliklerini tanımlar. Gerek akut, gerekse kronik olan zararlı etkileri belirler. Potansiyel faydaları tanımlar. İstatistikler, epidemiyolojik çalışmalar ve hayvanlar üzerinde yapılan testleri içerir. Biyolojik veya kimyasal olarak sınıflandırılan hastalık müessirleri ile pek çok nedenden ötürü sağlığa zararlı olabilir. 88

101 Risk Tahmini Hastalık istatistiklerine göre temel tahminler Epidemiyolojik çalışmalara ilişkin temel tahminler Hastalık geçiş modellerine yönelik temel tahminler Risklerin Azaltılması Uygun arıtma teknolojilerinin kullanımı Maruziyet kontrolü (alan kontrolleri, kullanım yasakları, sulama yöntemleri, püskürtme kontrolleri, işaretler ve uyarılar, çalışanlara yönelik koruma tedbirleri, uygulama ve cezalar) Sulamada risk yönetimi için kullanılan yöntemlerden biri çok aşamalı engel yaklaşımıdır. Patojenlerin çevreden (atıksu, bitkiler, toprak vb.) insanlara doğru olan geçiş sürecinde, her kademede önlem alarak halk sağlığını bütünleşik ölçüde korumayı hedefler. Söz konusu strateji ve önlemler, diğer bir deyişle patojenlere karşı oluşturulan engeller, beş grup altında toplanmaktadır. Bunlar; Arıtma Tarımda kullanılacak evsel atıksuların arıtılmasında temel amaç, dışkı kaynaklı patojenlerin uzaklaştırılması veya pasifleştirilmesidir. Ürün sınırlaması Standartları sağlamayan arıtılmış sular kullanılarak yetiştirilecek ürünlere kısıtlama getirilir. Örneğin pamuk gibi yenmeyen veya mısır gibi pişirilerek yenen ve meyvesi zeminle temas etmeyen bitkiler yetiştirilir. Ancak bu durumda çiftlik çalışanları için risk devam etmektedir. Koruma; atıksuyun arıtılması, suyun kontrollü uygulanması ve atıksuyla temasın engellenmesi ile sağlanabilir. Bu konudaki en iyi bilinen örnek Meksika şehri yakınlarındaki ha lık alanda takriben 100 yıla yakın bir süredir uygulanmakta olan, ham atıksularla 1. ürün mısır sonra 2. ürün olarak alfalfa yetiştiriciliğidir. Sulama yöntemleri Suyu tarlaya uygulama yöntemi çiftçilerin, tüketicilerin ve yakın çevrede yaşayan halkın sağlığı üzerine olumsuz etkileri azaltabilir veya arttırabilir. Örneğin, yağmurlama tekniği ile sulama yapıldığında, yetiştirilen bitkilerin ve yakın çevrede yaşayanların aerosol etkisi nedeni ile atıksulara teması fazladır. Yağmurlama sulamada, çevredeki evler ve yollardan m uzaklıkta bir tampon bölge oluşturulmalıdır. Atıksu uygulamalarına bağlı sağlık risklerini azaltmak için, damla ve çok düşük basınçlı fıskiye sulaması sistemleri uygulanabilir. 89

102 İnsanların patojenlere maruz kalmalarının kontrolü Atıksuların tarımsal kullanımı ile potansiyel risk altında olan kişiler dört grupta toplanmaktadır. Bunlar; çiftlik çalışanları, ürünleri toplayan işçiler, tüketiciler (bitkisel ürünler, et ve süt gibi yiyecekleri tüketenler) ve tarım arazisi yakınlarında yaşayanlardır (Üstün ve Solmaz, 2008). Bu gruplar içinde en çok çiftlik çalışanları, ardından tüketiciler risk altındadır. Çiftlik çalışanları için alınabilecek önlemler, düşük basınçlı fıskiye ve damla sulama gibi suyla teması azaltan sulama yöntemlerinin kullanılması, çizme ve eldiven gibi koruyucu kıyafet giyilmesi olarak önceliklendirilebilir. Ayrıca kişisel temizlik için çiftliklere yeterli temiz su sağlanarak, atıksuyla temas en aza indirilmelidir. Çiftlik çalışanları, işçiler, tüketiciler ve satıcıları hedefleyen kişisel ve evle ilgili sıhhi şartları arttırma konusunda, sağlık eğitimi kampanyaları düzenlenebilir. Ellerin sık sık sabunla yıkanması vurgulanmalı, sebze ve eti pişirerek, açık sütleri kaynatarak tüketmeye, şahsi ve ev temizliği ile ilgili önlemlere dikkat etmek suretiyle, patojenlere bağlı bulaşma riskinden korunulabileceği aktarılmalıdır. İlaç tedavisi ve aşılama Bu tip sağlık koruma önlemleri, özellikle çiftlik çalışanları ve yaşayanlarını hedefler. Ancak aşı ve ilaç tedavisi ile eksiksiz koruma beklenmemelidir. Atıksuların kullanıldığı, kamu veya özel şirketlere ait çiftliklerde çalışan veya yaşayan kişilere, su kalitesi iyileştirilinceye ve diğer koruyucu önlemler getirilinceye kadar süre kazandırmak için söz konusu tedaviler uygulanabilir. Helmint enfeksiyonları ve ishale neden olan hastalıklar için bağışıklık geliştirmek mümkün değildir. Bununla birlikte, atıksuyla yoğun teması olan kişilere Hepatit A ve tifo aşıları mutlaka yapılmalıdır. İshal hastalıklarının tedavisi için sağlık hizmetleri verilebilir, düzenli ilaç sağlanabilir. İlaçlar ile çocuklarda görülen nematod hastalıkları, hem çocuklarda hem de yetişkinlerde görülen kansızlık kontrol edilebilir. Çoğunlukla bu önlemlerin birçoğunun beraber kullanılması önerilmektedir. Ürün sınırlaması tüketicileri korumak için yeterli olabilmekte iken, tarım işçilerini korumak için ek önlemlerle destekleme gerekli olacaktır. Herhangi bir strateji-önlem kombinasyonunun uygulanabilirliği ve etkinliği birçok etmene bağlıdır. Bunlar, kaynakların varlığı (iş gücü, para kaynağı, arazi), mevcut sosyal ve tarımsal uygulamalar, atıksuyla sulanan ürünlere pazardaki talep, dışkı kökenli hastalıkların seyri olarak sıralanabilir. Atıksuların arıtılması için yeterli parasal kaynak ve/veya arazi yoksa, diğer 3 tip sağlık koruma önlemlerini uygulamak gerekecektir. Risk yönetimi amacıyla önerilen diğer yöntemlerden biri de, gıda endüstrisinde sağlık risklerini engellemek için geliştirilmiş ve dünyada etkili olarak kullanılan tehlike analizi ve kritik kontrol noktaları-haccp yönteminin, arıtılmış atıksuların kullanımına uyarlanmasıdır. Diğer bir yöntem ise, iyi yeniden kullanım uygulamaları dır (Kukul ve Anaç, 2008). Tüm yöntemlerin ortak amacı riski tanımlamak, değerlendirmek, öncelik belirleyerek azaltmak, alınan önlemleri takip etmek ve böylece riski ortadan kaldırmak veya etkisizleştirmektir. 90

103 7.2. Geçerli Olan Uluslararası Standartlar, Yönetmelikler ve Rehberler Atıksuyun yeniden kullanımına ilişkin uluslararası düzeyde çok sayıda rehber vardır. Bunlardan en önemli ikisi, atıksuyun tarımda ve su ürünlerinde kullanımına ilişkin atıksu yeniden kullanım rehberi (Tablo 7.1) ve sağlık rehberidir (Tablo 7.2). Tablo 7.1. Atıksuyun yeniden kullanım rehberi (USEPA, 1992; Şahin vd., 2011) Yeniden kullanım alanları Gerekli arıtım Arıtılmış su kalitesi Önerilen gözlem Diğer kaynaklara Ticari olarak işlenen gıda maddelerinin sulanmasında Meyve bahçeleri ve bağların sulanmasında Mera ve Otlaklarda Süt Hayvanı otlaklarında Meyve bahçeleri ve bağların sulanmasında Ticari olarak işlenmeyen gıda maddelerinin sulanmasında İkinci derece arıtım Dezenfeksiyon İkinci derece arıtım Dezenfeksiyon İkinci derece arıtım Filtrasyon Dezenfeksiyon ph = 6 9 BOİ < 30 mg/l SS = 30 mg/l FC < 200/100ml Cl 2 kalıntı = 1mg/L-dak ph = 6 9 BOİ < 30 mg/l SS = 30 mg/l FC < 200/100ml Cl 2 kalıntı = 1mg/L-dak ph = 6-9 BOİ < 30 mg/l SS = 30 mg/l FC < 200/100ml Cl 2 kalıntı = 1mg/L-dak aralığı ph haftalık BOİ haftalık SS günlük FC günlük Cl 2 kalıntı sürekli ph haftalık BOİ haftalık SS günlük FC günlük Cl 2 kalıntı sürekli ph haftalık BOİ haftalık SS günlük FC günlük Cl 2 kalıntı sürekli mesafeler İçme suyu kaynaklarından 90m Yerleşim alanlarından 30m İçme suyu kaynaklarından 90m Yerleşim alanlarından 30m İçme ve kullanma suyu kaynaklarından 15m Halka açık alanlardan 30m Avrupa da az sayıda ülke atıksuyun yeniden kullanımına ilişkin yönerge ve kurallara ihtiyaç duymaktadır. Bunun birinci nedeni, genellikle suyun yeniden kullanılmaması ve nehirlerin yeterli seyreltme faktörüne sahip olmasıdır. Gelişmekte olan birçok ülkede ise çoğunlukla, çiğ olarak tüketilen sebzelerin veya genel olarak yenebilen bitkilerin sulanmasında atıksuyun kullanımı yasaklanmakta, sulama ve ürün hasadı arasında minimum bir zaman aralığı talep edilmektedir. Dünya Sağlık Örgütü (WHO) atıksu kullanım potansiyelini ve risklerini fark ederek bu amaçla atıksuyun güvenli şekilde kullanımına ilişkin yönergeler geliştirmiştir da hazırlanan yönergelerde WHO, daha önceleri bu konuyla ilgili belirlenen standartların, halkın sağlığını koruma anlamında gereğinden fazla yüksek olduğunu belirtmiş ve atıksuyun topraktaki kullanımına pek değinmemiştir (WHO, 1989). 91

104 Tablo 7.2. Atıksuyun tarımda ve su ürünleri üretiminde kullanımına ilişkin sağlık rehberi (WHO, 1989) Bağırsak Fekal Koliform Madde Sulama Amacı Etkilenen Grup Kurtları (1 (100 ml de adet) litrede adet) 1 Spor sahaları, parklar, otellerin çim sahaları 2 Çiğ tüketilen bitkiler 3 4 Tahıl, hayvan yemi, endüstriyel bitkiler ve ağaçlar 3.maddedeki sulamanın bölgesel yapılması (işçiler ve halk suya maruz kalmıyor) Halk <200 <1 Çiftlik çalışanları ve tüketiciler Çiftlik çalışanları ve tüketiciler Yok <1000 <1 Koliform standardı tavsiye edilmiyor Sulama teknolojisinin gerektirdiği ön arıtma. Minimum ön çökeltme Ancak WHO (2006), atıksuyun yeniden kullanım yönergelerine yeni düzenlemeler eklemiştir. Genellikle insan ve halk sağlığı üzerinde odaklanan WHO yönergelerine zıt olarak, FAO suyun sulama için elverişliliğini değerlendirecek yeni bir alan geliştirmiştir. Verilen yönerge değerleri suyun kullanımıyla ilgili kısıtlamalardaki potansiyel problemlere değinmiştir: <1 - Tuz miktarı, Topraktaki suyun filtreleme oranı, Spesifik (özgül) iyon toksisitesi, Diğer bazı etkiler. Yönerge, çiftlik ve proje yöneticilerine, danışmanlara ve mühendislere suyun kalitesiyle ilgili problemlerde rehberlik etmek amacıyla hazırlanmıştır (Yurtseven vd., 2010). Tablo 7.3 te atıksuların geri kazanılarak tarımsal sulama amaçlı kullanımlarında uluslararası geçerli olan mikrobiyolojik standartlar ve rehberlerin yanı sıra bazı ülkelerin kendileri için geliştirdikleri standartlar özetlenmektedir. 92

105 Tablo 7.3. Tarımsal sulamada kullanılacak arıtılmış atıksularda geçerli olan mikrobiyolojik standartlar ve (Gurel vd., 2007; Tanık, 2010) Kurum Kategori ve Yeniden Kullanım Koşulları Bakteriyolojik Parametreler Parazitolojik Parametreler WHO (2006) Kaliforniya-ABD (USEPA, 2004) Ürdün (Malkawi, 2005) A) Sınırsız Sulama: Pişirilmeden yenen bitkiler, spor sahaları, kamu parklarının sulanması B) Kısıtlı Sulama: Tahılların, endüstriyel bitkilerin, yem bitkilerinin, çayırların ve ağaçların sulanması C) Çalışanların ve halkın maruziyeti söz konusu değilse B Kategorisinde yer alan bitkilerle sınırlandırılmış sulama Tarımsal Geri Kullanım- Gıda Bitkileri Tarımsal Geri Kullanım- Yenmeyen Bitkiler A) Pişirildikten sonra yenen ürünler, parklar, oyun sahaları ve şehir içerilerinde yolların kenarlarının sulanmasında B) Meyve ağaçları, şehirlerin dışındaki yolların kenarlarının ve yeşil alan sulanmasında C) Tarla bitkileri, endüstriyel bitkiler ve orman ağaçlarının sulanmasında Fekal koliform 1000/100ml (Her 100 ml de geometrik ortalama sayısı) Fekal koliform 10 5 /100 ml Uygulanamaz Toplam Koliform 2.2/100 ml (7-günlük medyan değer) 23/100 ml (30 günde bir numuneden fazla olmaması kaydı ile) 240/100ml (maks. bir numune) Toplam Koliform 23/100 ml (7-günlük medyan değer) 240/100ml (30 günde bir numuneden fazla olmaması kaydı ile) E. koli 100/100 ml E. koli 1000/100 ml Bağırsak Nematodları 1 (yumurta/l cinsinden aritmetik ortalama sayısı) 15 yaşından küçük çocuklar maruz kaldığında, <0.1yumurta/L ye kadar arıtma) Bağırsak Nematodları 1 (yumurta/l cinsinden aritmetik ortalama sayısı) 15 yaşından küçük çocuklar maruz kaldığında, <0.1yumurta/L ye kadar arıtma) Uygulanamaz Helmint Yumurtası/L < veya = 1 < veya = 1 < veya = 1 93

106 Tablo 7.3. Tarımsal sulamada kullanılacak arıtılmış atıksularda geçerli olan mikrobiyolojik standartlar ve (Gurel vd., 2007; Tanık, 2010), devamı Kurum Kategori ve Yeniden Kullanım Koşulları Bakteriyolojik Parametreler Parazitolojik Parametreler a)yüzeysel ve yağmurlama sulama ile sulanan ve ham olarak direkt olarak yenilebilen her tür gıda Fekal koliform ürünü 0 /100 ml b)her türlü yeşil alan sulaması (Parklar, golf sahaları vb.) Türkiye (AATTUT, 2010) Fas (MEDAWARE, 2003) Filistin (MEDAWARE, 2003) Kıbrıs (MEDAWARE, 2003) a)meyve bahçeleri ve üzüm bağları gibi ürünlerin salma sulama ile sulanması b)çim üretimi ve kültür tarımı gibi halkın girişinin kısıtlı olduğu yerler c)otlak hayvanları için mera sulaması Çiğ yenen ürünlerin sulamasında Sınırlı veya sınırsız sulamada i) Tüm bitkiler pişirilmeden yenen yapraklı sebzeler, soğanların sulanmasına izin verilmez. ii) Tesis alanlarına sınırsız ulaşım pişirildikten sonra yenen sebzelerin sulanmasında- patates, pancar, Colocasia türleri iii) İnsan tüketimi için kullanılan bitkiler. Tesis alanlarına sınırlı ulaşım. iv) Yem bitkileri v) Endüstriyel bitkiler Fekal koliform < 200 /100 ml - Fekal koliform (1000/100 ml) - Salmonella (hiç bulunmayacak) - Vibrio kolera (450 ml de hiç bulunmayacak) Toplam Koliform 1000/100 ml Fekal koliform 5/100 ml (Her ay alınan numunelerin %80 inde bu değerler aşılmamalıdır.) 15/100 ml (Maksimum izin verilen değer) Fekal koliform 50/100 ml (Her ay alınan numunelerin %80 inde bu değerler aşılmamalıdır.) 100/100 ml (Maksimum izin verilen değer) Fekal koliform 200/100 ml (Her ay alınan numunelerin %80 inde bu değerler aşılmamalıdır.) 1000/100 ml (Maksimum izin verilen değer) Fekal koliform 1000/100 ml (Her ay alınan numunelerin %80 inde bu değerler aşılmamalıdır.) 5000/100 ml (Maksimum izin verilen değer) Fekal koliform 3000/100 ml (Her ay alınan numunelerin %80 inde bu değerler aşılmamalıdır.) 10000/100 ml (Maksimum izin verilen değer) Bazı durumlarda, spesifik virüs, protozoa ve helmint analizi istenebilir. Bazı durumlarda, spesifik virüs, protozoa ve helmint analizi istenebilir. Patojen parazitler, yumurtalar, parazit kistleri, Ankylostomidlerin larvaları ve Fluococercaires Schistosoma haemotobium bulunmamalı

107 Tablo 7.3. Tarımsal sulamada kullanılacak arıtılmış atıksularda geçerli olan mikrobiyolojik standartlar ve (Gurel vd., 2007; Tanık, 2010), devamı Kurum Kategori ve Yeniden Kullanım Koşulları Bakteriyolojik Parametreler Parazitolojik Parametreler Fekal koliform Su ile direk temas eden gıda bitkileri, örneğin <10/100ml medyan değer fıskiye ile sulama. Her 5 numunenin 4 ünde 40/100 ml den az bulunmalı Avustralya (ACT, 1997) İtalya (Lopez vd, 2006) İsrail (Angelakis vd, 1999) Tunus (Angelakis vd., 1999) Su ile direk teması olmayan gıda bitkilerinde (örneğin sel veya karık) veya tüketiciye pişmiş veya işlenmiş satılan ürünlerin sulamasında Atıksuların geri kazanımı amaçlı Sınırlı sulama C) Yaprağını döken meyvelerin, korunmuş, pişmiş ve soyulmuş sebzelerin, yeşil alan bantlarında, futbol sahalarında ve golf alanlarının sulanmasında D) Ham (çiğ) yenen sebzelerde dahil olmak üzere sınırsız bitkilerde, parkların ve çimlerin sulanmasında Toplam Koliform <1000/100ml medyan değer Her 5 numunenin 4 ünde 10000/100 ml den az bulunmalı E. koli 10/100 ml (numunelerin %80 inde maks. değer 10) Toplam Koliform 20/100 ml (7 ardı ardına gelen örneklemelerde ortalama değer) Koliform 250/100ml Koliform 12/100 ml (%80) <1 yumurta/l 95

108 Japonya da ise atıksuların arıtıldıktan sonra çeşitli amaçlarla kullanımı konusunda yürürlükteki standartlar, kanalizasyonla ilgili kanunun içinde yer almaktadır. Bu kanun ilk kez 1958 yılında yürürlüğe girmiş ve aradan geçen sürelerde revizyona uğramıştır. En son değişiklik ise arıtılmış suların yeniden kullanımı ile ilgili standart değişikliklerini içermektedir. Japonya, arıtılmış suların yeniden kullanımı konusunda yıllardır ön planı çıkmış ve bu konuda önemli deneyimleri olan bir ülkedir yılında mevcut AAT lerde ve çıkış sularının kullanıcılarına çeşitli anketler yapmış, geri bildirimlere göre yaşanan sorun ve şikayetleri gidermek adına atıksuların yeniden kullanım standartlarında revizyona gidilmiştir yılında ortaya çıkan taslak 2006 yılında yürürlüğe girmiştir. Tablo 7.4 te Japonya da uygulanan arıtılmış suyun yeniden kullanım standartları yer almaktadır (Tajima vd. 2007). Tablo 7.4. Japonya da 2006 yılında yürürlüğe giren arıtılmış suların yeniden kullanım standartları (Tajima vd. 2007) Parametreler Tuvalet Yağmurlama Arazide Rekreasyonel Rezervuarı Sulaması kullanım kullanım E.coli T.E/100ml T.E./100ml 1000 CFU/100ml koliform grubu olarak T.E/100ml Görünüş Rahatsız Etmeyen(Uygun) Bulanıklık 2 (hedef değer) Renk 40 birim 10 birim Koku Rahatsız Etmeyen(Uygun) ph 5,8 8,6 Bakiye klor (hedef değer) serbest: 0,1mg/L veya birleşik: 0,4mg/L serbest: 0,1mg/L veya birleşik: 0,4mg/L 3 serbest: 0,1mg/L veya birleşik: 0,4mg/L 3 Arıtma Kum filtre veya eşdeğeri 1 Geçici değer 2 Birim: mg-kaolin eşdeğeri/l 3 Uzun süreli dezenfeksiyonun gerekli olmadığı durumlarda uygulanmaz Kimyasal çöktürme + Kum filtre veya eşdeğeri Bu standartlara geçilme sırasında 3 önemli nokta bulunmaktadır. Bunlar; hijyenik şartları iyileştirme gereği, arıtılmış suyun görüntüsü ve dolayısıyla halk tarafından kabul edilebilirliği ile arıtılmış suyun dağıtım yapısı ve borularının korunmasıdır. Hijyenik şartları iyileştirme adına özellikle arıtılmış suların fıskiye ile sulamada, tuvalet rezervuarlarındaki uygulamalarında ve rekreasyonel kullanımında, aynen içme sularında olduğu gibi, E. Koli değerinin hiç bulunmaması şartı getirilmiştir. Arıtılmış suyun görüntüsü için bulanıklılık değeri yeniden düzenlenmiştir. Su dağıtım sistemini korumak içinde kalıcı klor düzeyleri içme suyundaki değerlere çıkarılmıştır. 96

109 7.3. Atıksu Geri Kullanım Potansiyeli, Politikası ve Kamuoyu Davranışları TÜBİTAK Su Alanı Ulusal Ar-Ge ve Yenilik Stratejisi Hazırlanmasına İlişkin Bilgi Notu ekinde çeşitli ülkelerdeki su yönetim stratejileri de kısaca anlatılmaktadır (TÜBİTAK, 2010). Bu çalışmada Almanya nın su konusunda politikasının daha çok küresel pazarda söz sahibi olmak amacıyla oluşturulduğu vurgulanmaktadır. Sürdürülebilirlik için Araştırma adlı raporda atıksu yönetimi ve yeniden kullanım ile geleneksel olmayan su tedariki başlığı altında yağmur sularının kullanımı da yer almaktadır. Gelişmiş bir ülke olması sebebiyle yerleşik bir Su Kaynakları Yönetimi stratejisi ve su piyasası bulunan İngiltere de üst düzey Bilim ve Teknoloji Konseyi nin yayımlamış olduğu Su Endüstrisindeki Yenilikçiliğin Arttırılması adlı raporda atıksuların geri dönüşümüne yer verilmektedir. Su kaynakları bakımından fakir olan İsrail ise bu konudaki eksikliğini Ar-Ge ve yenilik yoluyla yeni teknolojiler geliştirerek kapatmaya çalışmaktadır. Değişik teknikler ile su temin eden İsrail, su teknolojileri konusunda dünyanın önde gelen ülkelerinden biri haline gelmiştir. İsrail ulusal su ajansı Mekorot ülkenin çevresel ve güvenlik kaygılarına karşı yenilikçilik yolu ile tuzdan arındırma, suyun temini, su koruma mühendisliği, suyun güvenliği ve kalitesi konularında lider bir kurum haline gelmiştir. Mekorot su kaynakları yönetimi ve su tedariki için membran teknikleri uygulayarak atıksuların yeniden kullanımı ile yağmur suyu biriktirilmesinin önemini vurgulamaktadır. Su kaynakları bol olsa da Hindistan da yönetim sorunları ve kirlenmeye bağlı riskler nedeniyle ülkede su konusu önem taşımaktadır. Çok sayıda göl, nehir ve yeraltı su kaynağına sahip olan Hindistan da su yönetimi konusunda sorunlar yaşanmaktadır. Özellikle sulardaki kirlenme içme suyu için risk oluşturmakta ve ülkedeki en büyük sorunlardan birini teşkil etmektedir. Artan şehirleşmeye bağlı su yönetimi ihtiyacı, gıda güvenliği, kuraklık ve seller su konusuna bağlı öncelik gerektiren sorunlar olarak görülmektedir. Bilim ve Teknoloji Bakanlığı tarafından hazırlanan Su ile Savaş adlı raporda yağmur sularının toplanması ve atıksuyun yönetilmesi için araştırma yapmak ve öneriler getirmek hedeflenmektedir. Son yıllarda hızlı büyüme ve dış dünyaya açılma süreci yaşayan bu esnada da kaçınılmaz olarak çevresel konularda sorunlarla boğuşmaya başlayan Güney Kore, Sürdürülebilir Büyüme eğiliminin tamamlayıcısı konumundaki Yeşil Büyüme anlayışından etkilenmiş ve yeni büyüme motoru olan Yeşil Yeni Düzen (Green New Deal) stratejisini bu anlayış çerçevesinde şekillendirmiştir. Çevreye saygılı bir şekilde büyümek şeklinde özetlenebilecek bu strateji, özellikle temiz ve yenilenebilir enerji ve su kaynaklarının sürdürülebilirliği noktalarında önemli açılımlar getirmektedir. Nüfusunun fazlalığı ve sanayi atıkları sebebiyle özellikle su kirliliğini önlemek için çaba gösteren Çin, strateji belgelerinde yer alan somut hedeflerle dikkat çekmektedir. 11. Kalkınma Planında ( ) ülke çapında su tüketiminin azaltılması ve eş zamanlı olarak su tasarruf teknolojilerinin geliştirilip kullanılmasının hedeflenmesi göze çarpmaktadır. Bu çerçevede hazırlanan Çevre Koruma Planında ise odak noktası su 97

110 kirliğinin önlenmesidir. Bu alanda arıtma teknolojilerinde yetkinlik kazanma isteği öne çıkmaktadır. Arıtılmış suyun yeniden kullanım oranı su kıtlığı çeken kuzey bölgelerde toplam atıksu miktarının %20 si, benzer özellikteki güney bölgelerde %5-10 u düzeyinde olması planlamıştır (TÜBİTAK, 2010). Ülkelerin su mevcudiyeti, su ihtiyacı ve arıtılmış deşarj verileri temel alınarak hazırlanmış model çalışmasına göre, Türkiye nin atıksu geri kazanım potansiyelinin gelecek 2025 yılı tahminine göre 234 Mm 3 /yıl ile Avrupa ülkeleri arasında 4. sırada olacağı tahmin edilmektedir (Hochstrat vd., 2005). Arıtılmış atıksuların sulamada kullanımı Türk Çevre Mevzuatında 1991 yılından beri yer almasına karşın uygulamaları atıksuyun orman, park ve bahçe alanlarının sulamasında kullanıldığı bir kaç örnekten ibarettir li yıllardaki az sayıdaki uygulamalara bakıldığında ise Güneydoğu Anadolu Projesi (GAP) İdaresinin çevreye yönelik yürüttüğü çalışmalar arasında Küçük Yerleşimlerde Kentsel Atıksuların Yeniden Kullanımı küçük ölçekli çalışmalara örnek olarak verilebilir. Konya Türkiye nin tarım ambarı olarak bilinmektedir. Konya AAT çıkış suyunun sulama suyu olarak tarım bitkilerine uygulanması ile ilgili bazı pilot ölçekte uygulamalar göze çarpmaktadır (Alaton vd., 2005). Üstün ve Solmaz (2007) çalışmasına göre, m 3 /gün atıksuyun kimyasal arıtma ve uzun havalandırmalı aktif çamur sistemi ile arıtıldığı bir Organize Sanayi Bölgesi AAT den çıkan atıksuların tarımsal sulama suyu olarak yeniden incelenmiş ve ilave kimyasal çöktürme ve iyon değiştirme yöntemleri ile 1. Sınıf tarımsal amaçlı sulama suyu kalitesine ulaştığı ve tekrar kullanılabilirliğinin mümkün olduğu tespit edilmiştir. Çapar vd. (2004) çalışmasında, bir halı fabrikasına ait baskı ve asit boyama atıksularının arıtımı ve geri kazanımına yönelik yaptığı araştırmada, baskı boyama atıksuyunun kalitesi, British Textile Technology Group tarafından sentetik iplik boyama işlemi için belirlenmiş olan geri kazanım kriterleri ile karşılaştırılmış ve bunun sonucu baskı boyama atıksularından alum ile kimyasal çöktürme sonrası nanofiltrasyon (NF) ve ultrafiltrasyon (UF) prosesleri ile elde edilen süzüntü sularının boyama işleminde yeniden kullanılabilecek kalitede olduğu belirlenmiştir. Asit boyama atıksuları için ise mikrofiltrasyon (MF) ön işleminin ardından uygulamalı üç kademeli NF işlemi ile geri kazanım kriterlerinin sağlandığı görülmüştür. Atıksuların yeniden kullanımına yönelik Alaton vd. (2007) nin yaptığı bir diğer çalışmada 1350 m 3 /gün kapasiteli Silivri, 100,000 m 3 /gün kapasiteli Paşaköy, 110,000 m 3 /gün kapasiteli Kayseri ve 227,000 m 3 /gün kapasiteli Adana AAT leri incelenmiştir. Bu dört tesisin deşarjları mevcut sulama suyu kalite kriterlerine göre incelenmiş ve dördününde özellikle önemli bir su kalite parametresi olan fekal koliform açısından tarımsal amaçlı sulama suyu olarak kullanımına elverişli olmadığı görülmüştür. Bunun nedeninin de bazı tesislerde dezenfeksiyon ünitesinin olmaması, olanlarda ise gerek yüksek enerji maliyeti gerekse de dezenfeksiyon kimyasal ihtiyaçları nedeniyle yeterince verimli olamamasından kaynaklandığı belirtilmiştir. Dolayısıyla mevcut bu tesislerin bazı ilave iyileştirmelerle atıksularının yeniden kullanımına uygun hale getirilmesi mümkün olacaktır. 98

111 5. Dünya Su Forumu hazırlık sürecinde yapılan bölgesel etkinliklerden biri de 3 5 Eylül 2008 yılında İznik-Bursa da gerçekleştirilen Su Tüketimi, Arıtma ve Yeniden Kullanım Sempozyumu dur. Bu sempozyumda sunulan bildiriler son yıllardaki uygulamalara yer vermektedir (Url-4) ve atıksuların arıtıldıktan sonra yeniden kullanımlarının önemini bir kez daha vurgulamaktadır. Bu çalışmalardan biri de Gaziantep ilinde çiftçilerle yapılmış bir anket çalışmasının sonuçlarına yer vermektedir (Yıldırım ve Gül, 2008). Araştırma sonucunda, araştırma alanındaki iki köyde yer alan 256 adet tarım işletmesinin sahibi olan çok sayıdaki çiftçi ailesinin geçimlerini atıksu ile sulama yaparak yetiştirilen ürünlerden elde edilen gelirden sağladıkları, büyük çoğunluğunun tarımdan başka bir gelir kaynağı olmadığı, atıksuyun zararlarını bildikleri halde, mecburiyetten ve kesintisiz bir su kaynağı olduğundan dolayı tarımsal sulamada atıksu kullandıkları tespit edilmiştir. Ancak, sulayıcıların büyük kısmının atıksu kullanımı sırasında koruyucu önlemler almadıkları, suya doğrudan temas ettikleri, atıksu ile yetiştirilen ve pişirilmeden yenen sebzeleri özel bir yıkama işleminden geçirmedikleri, küçük çocukların da sulama sırasında arazide oldukları ve atıksu kullanımı konusunda yeterli bilince sahip olmadıkları görülmüştür. Ayrıca, çiftçilerin, Gaziantep Su ve Kanalizasyon İdaresi (GASKİ) AAT sinden çıkan suyun yeterince arıtılmadığına inandıkları, büyük çoğunluğunun su kalitesinden memnun olmadıkları belirlenmiştir Çeşitli Ülkelerden Uygulama Örnekleri Küresel ölçekte geri kazanılan atıksuların kapasitesi 2005 yılında 19,4 milyon m 3, 2010 yılında 33,7 milyon m 3 olduğu tahmin edilmiş, ayrıca bu değerin önümüzdeki 10 yılda %181 artacağı beklenmektedir. Bu konuda dikkat çeken büyük pazarların Çin, ABD, Ortadoğu ve Kuzey Afrika ülkeleri, Batı Avrupa ülkeleri ve Güney Asya ülkeleri olacağı şimdiden bellidir. Arıtılmış atıksu gerikazanımı ABD' de gün geçtikçe rağbet gören bir uygulama olup, 40 yıldır teknolojinin de gelişmesine paralel olarak kullanım hızı artmaktadır. Günlük 6,4 milyar m 3 su yeniden kullanılmaktadır ve toplam su hacmi üzerinden arıtılan su kullanımının yıllık %15 arttığı tahmin edilmektedir yılında Florida'da günlük 2,2 milyon m 3, Kaliforniya' da ise 2 milyon m 3 arıtılmış su kullanılmıştır (USEPA, 2004). Avrupa da 200 den fazla su geri kazanım projesi mevcuttur ve bu geri kazanım uygulamaları 4 kategoride ele alınmaktadır. Bunlar tarımsal, endüstriyel, kentsel, rekreasyon alanları, akiferlere geri besleme gibi çevresel kullanımlar ve bunların kombinasyonları şeklindedir. Bu projeler büyüklüklerine göre anılmaktadırlar. Arıtılmış atıksuların kullanım alanları Güney ve Kuzey Avrupa da farklıdır. Güney Avrupa da projelerin %44 ü tarımsal sulamada, %37 si ise kentsel ve çevresel uygulamalarda kullanılırken, Kuzey Avrupa da %51 kentsel ve çevresel uygulamalarda, %33 ü ise endüstrilerde kullanılmaktadır. Ayrıca Avrupa da kıyı akiferlerinin tuzlanmasını önlemek için, arıtılmış atıksuların yeraltı sularına geri devri yükselen bir ilgi görmektedir. Bu konuyla ilgili Barcelona ve Londra nın kuzeyinde iki büyük proje gerçekleştirilmiştir. Atıksuların yeniden kullanımıyla ilgili yapılan proje çalışmaları ülkelerin sektörel su kullanımlarını da yansıtmaktadır. 99

112 Avrupa da kentsel atıksuların yeniden kullanımı ve atıksuların geri kazanımı önemli bir konu olup, Avrupa Birliği komisyonu tarafından bu konuyla ilgili araştırma projeleri desteklenmektedir. Tablo 7-5 de araştırma, teknoloji geliştirme ve uygulama alanlarında dördüncü ( ) ve beşinci ( ) çalışma programlarında desteklenmiş Avrupa Birliği (AB) projeleri özetlenerek verilmiştir. AB nin yeni üyelerinden Kıbrıs ta 6 Mm 3 /yıl su, 20 AAT tarafından üçüncül arıtma ile arıtılarak sulama amaçlı kullanılmıştır. 12 adet ikincil arıtma ile arıtılan atıksular ise sulama dışındaki diğer amaçlar için kullanılmıştır. Ayrıca güney sahilindeki Limassol ve kuzey sahilindeki Larnaca ve Ayia Naa-Paralimni turistik bölgelerinde atıksuların arıtımı ve yeniden kullanımına yönelik çalışmaları da mevcuttur yılına kadar köylerde ve şehirlerdeki merkezi toplama sistemleri ve arıtma tesisleri tamamlanarak arıtılmış atıksu hacminin 30 Mm 3 e çıkması beklenmektedir. Bu atıksuların yeniden kullanılması ile tarımsal sulama da %10 genişlemiş olacaktır (Özbay ve Kavaklı, 2008). Ortadoğu ve Arap ülkelerine göz atıldığında, özellikle kanalizasyon deşarjlarının tarımda kullanılması çok eskilere dayanmaktadır. Arıtılmış atıksuların yeniden kullanımına olan ilgi de son yıllarda artmaktadır. Teknolojik olarak arıtılmış atıksuların kullanımı ise ilk olarak 1950 lerde Kuveyt de başlamıştır. Daha sonra li yıllarda diğer ülkelere de yayılmıştır. Bunda bölgedeki üye ülkeleri destekleyen FAO önemli bir rol oynamıştır. Bölgedeki gelişmekte olan ülkelerde arıtım Avrupa daki gibi ileri düzeyde bir arıtma ile olmayıp, maliyeti düşük stabilizasyon havuzları gibi yöntemler tercih edilmektedir (Özbay ve Kavaklı, 2008). Dünyadaki 130,000 m 3 /gün akış kapasiteli en büyük stabilizasyon havuz sistemi Ürdün ün Amman şehrinde bulunmaktadır. Bunun dışında 80,000 m 3 /gün akış kapasiteli Mısır daki İsmailia stabilizasyon havuz sistemiyle arıtılmış atıksular da sulama amaçlı kullanılmaktadır. Ürdün, Fas, Cezayir gibi ülkelerde ise mekanik arıtmalar kullanılmaktadır. Ancak ileri arıtma kullanılmamaktadır (Bazza, 2003). Bölgenin arıtılmış atıksu hacmi yaklaşık 2,6 6 milyar m 3 /yıl olup yarısından çoğu tarımsal amaçlı kullanılmaktadır. Arıtılmamış atıksu hacminin ise 25 milyar m 3 /yıl olup, bu suların tarımda kullanımı hakkında bir bilgi olmasa da, yüksek olduğuna inanılmaktadır yılına kadar da kentsel atıksu hacminin 40 milyar m 3 /yıl ın üzerinde olacağı tahmin edilmektedir. Mısır da 1999 yılında biyolojik AAT lerden ve birincil AAT lerden olmak üzere günlük deşarj miktarı yaklaşık Mm 3 olmuştur. Tunus ta yılda 3000 hektar alan 20 milyon m 3 arıtılmış atıksu ile sulanmaktadır. Ürdün de 1998 yılında 71 milyon m 3 arıtılmış atıksu deşarjı yapılmıştır. Bu arıtılmış atıksular, sulamada kullanılan suyun %12 ini oluşturmuştur dönüm 15,7 Mm 3 arıtılmış deşarjla sınırlı şekilde kullanırken, dönüm ise yüzeysel sularla karıştırılmış bir halde sınırsız bir şekilde Orta ve Güney Ürdün vadilerinde kullanılmıştır. Arap ülkelerinde toplam arıtılmış atıksuların yeniden kullanım miktarı yılda 1200 Mm 3 olarak belirlenmiştir. Suriye, Suudi Arabistan ve Mısır arıtılmış atıksularını en çok kullanan ülkeler olup, bölgedeki tüm atıksu yeniden kullanımın gelişigüzel yapılması ve arıtılmamış atıksuların sulamada kullanılması sonucu önemli sağlık riskleri de görülmektedir (Özbay ve Kavaklı, 2008). 100

113 Tablo yılları arası Avrupa Birliği Destekli kentsel atıksu yeniden kullanımı içerikli araştırma, teknoloji geliştirme ve uygulama projeleri (Bixio vd., 2006) Kısaltma Başlık Proje URL FP ( ) CORETECH POSEIDON MBR-RECYLING WAM-ME AQUAREC P-THREE MEDWATER POLICY SWIMED FP4 ( ) COLD WSPS CATCHWATER BIOWATSYST Kurak ve yarı kurak iklim koşullarında, evsel atıksular ve tarımda kullanılabilecek arıtılmış sular için maliyet etkin teknolojilerin iyileştirilmesi Atıksu ve içme suyu arıtma tesislerinden, dolaylı olarak içilebilen su geri kazanımı için ilaçların ve kişisel bakım ürünlerinin giderim teknolojilerinin değerlendirilmesi Membran biyoreaktörler ile su geri dönüşüm ve geri kazanım uygulaması: Tekstil ve Evsel atıksu örneği Kuraklık durumlarında su kaynakları yönetimi: Akdeniz bölgesinde konvansiyonel ve marjinal su kaynaklarının birlikte kullanımı için kriter ve araçlar. İyileştirilmiş atıksu arıtma tesislerinde bütünleşik geri kazanım yaklaşımları İyileştirilmiş atıksu arıtma tesislerinin çıkışındaki kalıcı polar kirleticilerin giderilmesi Akdeniz de turizm ve tarım sektörlerinde su rekabetini önleyici açılım politikası Akdeniz kıyı akiferlerinde sürdürülebilir su yönetimi: Geri besleme değerlendirilmesi ve Modellemesi Kıtasal iklim ekstremleri için, stabilizasyon havuzları adaptasyonu ile kentsel atıksuların ve drenaj sularının arıtımı ve geri kazanımında düşük maliyetli metotların geliştirilmesi Havza ölçeğinde su geri kazanımı ile bütünleşik su yönetimi stratejilerinin iyileştirilmesi Mevsimsel olarak stres altında olan bölgelerde su temini amaçlı yeraltı sularının desalinizasyonu ve atıksuların yeniden kullanımı yöntemlerinden yararlanılması. Akdeniz kıyılarının korunması için biyolojik atıksu arıtım sistemi yaklaşımı ED/ Arıtılmış atıksuların önemli ölçüde uygulandığı bir ülke olan Japonya da arıtılmış sular gerek evlerde ve endüstrilerde, gerekse sulamada kullanılmaktadır. Bu durumda arıtılmış atıksuların dağıtım hatları ayrı renklerle ayırt edilebilir bir uygulamaya gidilmiştir. Şekil 7.2 de bu uygulamanın tipik bir görünüşü verilmektedir. Bir diğer şekilde ise hem temiz su hem de geri kazanılmış su hatlarının enine bağlandığı bir mekan içi dağıtım şeması gösterilmektedir. Bu şekle bakıldığında her iki hattın üzerindeki vanalara kumanda edilerek tuvaletlerde istendiğinde temiz su istendiğinde ise geri kazanılmış su kullanılabilecektir ve renk ayırımları ile hangi suyun kullanıldığı bilinecektir (Şekil 7.3). 101

114 Şekil 7.2. Japonya da çoklu dağıtım hatlarının ayırt edilmesi için renklerin kullanımı; burada mavi hat içme suyu sarı hat ise arıtılmış atıksu hattıdır (Tajima vd. 2007) Şekil 7.3. Japonya da çoklu dağıtım hatlarının ayırt edilmesi için renklerin kullanımı ve bağlantılar (Tajima vd. 2007) The Singapore Water Reclamation Study (NEWater Study) ilk olarak 1998 de Singapur Halk Hizmetleri Komitesi ve Çevre Bakanlığı tarafından kavramsal olarak ortaya atıldı. Bu projenin genel amacı NEWater projesi ile Singapur içme suyu temini sisteminde arıtılmış atıksuların bir kaynak olarak sağlanması olarak tanımlanmıştır. NEWater, kullanılmış suların gelişmiş ikili-membran (mikrofiltrasyon ve ters ozmos) ve ultraviyole den oluşan bir sistem ile sıkı bir saflaştırma işleminden geçirilmesi prensibine dayanır. NEWater rezervuar suları ile karıştırılabilir ve sonrasında geleneksel evsel arıtma tesislerine gönderilerek içme suyu üretiminde kullanılabilmektedir (PUB, 2002). 102

115 Şekil 7.4. NEWater arıtma prosesi akış diyagramı (PUB, 2002) NEWater projesi ile yapılan ilk tesiste, günde m 3 /gün atıksu ikili membran ünitesinden geçirildikten sonra UV dezenfeksiyon sistemi ile arıtılmaktadır. Singapur un Changi şehrinde 2010 yılında açılan en büyük NEWater tesisi ise bugün yaklaşık m 3 /gün atıksuyu arıtabilmektedir. Tesise ait akım şeması Şekil 7.4 ile gösterilmiştir. Şekil 7.5. ile de NEWater arıtma prosesi dizaynında kullanılan çoklu bariyer yaklaşımı resmedilmiştir (PUB, 2002). Şekil 7.5. Çoklu bariyer yaklaşımı ile mikrobiyal ve kimyasal kirleticilerin giderimi (PUB, 2002) 103

116 8. YAĞMUR SUYU TOPLAMA, BİRİKTİRME VE GERİ KULLANIMI Yağmur suyu toplama sistemleri, günümüzde dünyanın birçok ülkesinde uygulanıyor olmasına rağmen su sıkıntısı çeken ülkeler kategorisinde yer alan ülkemizde, bu konu ile ilgili gelişmelerin henüz yeterli olduğu söylenemez. Oysa geleneksel yapılarımızda yağış sularının uygun mevsimlerde toplanıp, gereksinim duyulduğu zamanlarda kullanılması gibi çözümlerin yaygın olarak uygulanmış olduğu bilinmektedir. Tarihi yapıların çevresinde mutlaka su kuyuları bulunmaktadır. Geleneksel konutlarda da su kuyularının yanında yağmur suyunu toplama amaçlı sarnıç kullanımı oldukça yaygındır. Ancak ülkemiz toprakları içerisinde yüzyıllardır sürdürülen yağmur suyunun toplaması uygulaması, gelişen teknoloji ve yaşam koşullarına paralel olarak günümüz yapılarında varlığını yitirmiştir. Dünyanın ve ülkemizin son yıllarda sıkça karşılaştığı susuzluk sorunu yapılarımızdaki bu geleneksel uygulamaların yeniden gündeme getirilmesini kaçınılmaz kılmaktadır. Türkiye deki yağmur rejimi bu sistemler için de uygundur. Özellikle dağlık olan kıyı bölgelerinde yağış boldur (1,000 2,500 mm/yıl), kıyılardan iç bölgelere gidildikçe yağış azalır. Marmara ve Ege bölgelerinde, Doğu Anadolu nun yaylalarında ve dağlarında yağış 500 1,000 mm/yıl dır. İç Anadolu nun birçok yerinde ve Güneydoğu Anadolu'da yağış mm/yıl dır. Tuz Gölü çevresi Türkiye nin en az yağış alan yerlerinden biridir ( mm/yıl) (Url-5). Konya ili, Meram ilçesinde yapılan teorik bir çalışmada, 4 kişilik bir ailenin kullandığı, 200 m 2 su tutma alanı ve 100 m 2 suyu az kullanan bitkilerin ekildiği bahçesi olan bir konutun su ihtiyacı hesaplanmıştır. Sonuçta, yaklaşık tonluk depolama tankı kullanılarak Eylül ve Ekim ayları haricindeki diğer 10 ayda tamamen yağmur suları ile ailenin su ihtiyacı karşılanabilmektedir (Doğangönül ve Doğangönül, 2006). Çağdaş araç gereç ve makineler ile yapılara yapılacak küçük ilaveler, şebeke suyu kullanımını azaltacak, bunun için yapılacak tesisatı küçültecek ve istenildiği anda su ihtiyacının karşılanması sağlanacaktır. Yağmur suyu toplama sistemlerinin ülkemizde de yeniden yaygınlaştırılması ilk önce yapı sektöründe çalışanların bu konuda bilinçlendirilmeleri ve bu uygulamaların önemi ve faydaları yeterince tanıtılmaları gerektirmektedir. Günümüzde özellikle, önemli miktarlara ulaşan sulama suyu ihtiyacı için genellikle içilebilir şebeke sularının kullanılması, hem çevresel hem de ekonomik açıdan önemli bir kayıptır. Bunun için bazı toplu konut alanlarında, atıksuların dönüştürülerek yeniden kullanılma çabaları olsa da, bunlar henüz çok yetersizdir. Oysa diğer su etkin uygulamalarla birlikte, yağış bakımından uygun bölgelerde yağmur suyu toplama sistemlerinin kullanılmasıyla çok yönlü yararlar sağlanacağı açıktır Yağmur Suları ve Potansiyel Kullanım Alanları Evlerde kullanılan suyun miktarı azımsanmayacak bir orana sahiptir. Bu nedenle binalarda su tüketiminin azaltılması bir gereklilik haline gelmektedir. Günümüzde tatlı su kaynaklarının hızlı biçimde tüketilmesi ve kirlenmesi gibi sebeplerden ötürü alternatif bir kaynak olan yağmur suyunun kullanılması gündeme gelmiştir. Özellikle hava limanlarında, askeri bölgelerde, stadyumlarda, turistik tesislerde ve çatı alanı yeterince büyük olan binalarda yağmur sularının toplanarak, basit arıtma işlemlerinden geçirilip 104

117 kullanıma sunulması binalarda su korunumu için alınabilecek önemli bir önlemdir (Alpaslan vd., 2008). Genelde dünya üzerine düşen yağışın (yağmur suyu) yarısı buharlaşırken diğer yarısı ya yeraltı sularına ya da ırmaklara ulaşır. Yağışlar neticesinde meydana gelen sel ve taşkınların aynı zamanda su kirliliği risklerini de artırdığı bilinmektedir. Bu konuda yapılan araştırmalara göre, yerleşimlerde yağmur suyunu evsel kullanımlarla değerlendirmek, yağmur suyu hacminin ve dolayısıyla taşıyacağı risk ve hasarın yaklaşık %30 dolaylarında azaltılmasını mümkün kılmaktadır. Bu suların Avrupa ülkelerinde kullanımı, Avrupa Birliğinin 76/160/EEC sayılı Yüzme Suyu Yönetmeliği nin hükümlerine uygun olarak gerçekleştirilmektedir. Yağmur suyu içme suyu olarak kullanılmayacaksa sadece bu yönetmeliğe uymak yeterli olmaktadır. Bu sular yeşil alanların sulanmasında, tuvaletlerde, araba yıkanması gibi birçok amaç için kullanılabilir. Birçok araştırma, yağmur suyunun toplandığı ve depolandığı tanklarda ölçülen kirlilik miktarının ilgili AB Yönetmeliğinde öngörülenden daha az olduğunu hatta gıda işlemeye ilişkin AB Yönetmeliğinde öngörülen limitlere göre daha da az olduğunu göstermektedir. Tanklarda toplanan yağmur sularının kalitesinin iyi olması için sağlanması gereken ön şart, teknik standartlara uymaktır. Tankların tasarımı ve yapısındaki hatalar, yağmur sularının kendine has bir koku ile anlaşılabilen düşük kalitede olmasına neden olmaktadır. Bir diğer önemli konuda yağmur suyu dağıtım hatlarının Şekil 8.1 de görüldüğü gibi ayrıca etiketlenmeleri ve dolayısıyla halkın bilgilendirilmesi çok önemlidir. Şekil 8.1. Yağmur suyu dağıtım hatları ve vanaların etiketlenmesi Yeşil Alanları Sulama Genellikle yağmur suyunun filtrelenmesi ve tanklara doldurulması daha sonra da yeşil alanlar ya da bitkilere doğru pompalanması yeterlidir. Öğle saatlerinde yapılan çiçek-çim sulama işlemi suyun fazlasıyla buharlaşarak bitkilerin zarar görmesine sebep olduğundan 105

118 bu sürecin sabah ve akşam saatlerinde yapılması bitkilerin korunması açısından önemli ve yararlı olmaktadır Tuvalette Su Kullanımı Yağmur sularının başka bir uygulaması da dışkı naklidir. Örneğin Almanya Bad Berka daki bir hastane yağmur suyunu kullanarak su tüketim maliyetlerini %20 oranında azaltmayı başarmıştır. Bu miktar 2000 yılında yaklaşık m 3 olmuştur yılına kadar elde edilen tasarruf ise yaklaşık 1,5 Milyon Euro dur Çamaşır Yıkama Çamaşırların yağmur suyuyla yıkanmasına (örneğin Almanya da) izin verilmektedir; ancak tarihinde yürürlüğe giren TVO yönetmeliğinde yıkama amaçlı olarak yağmur suyunun kullanılıp kullanılmamasına tüketici tarafından karar verebilir denmektedir. Dermatolojik araştırmalar, yağmur sularının ev ve işleri için de kullanılabileceğini göstermiştir. Yağmur sularının tetiklediği alerjiler sadece söylentilerden ibarettir. Bu alerjilerin nedenleri, bazı özel tekstiller ya da bazı kimyasal maddeler olabilir. Titiz bir şekilde yapılan araştırmalar, yağmur suyunda yıkanmış çamaşırlar ile içme suyunda yıkanmış çamaşırlar arasında bakteriyolojik açıdan hiçbir farklılık olmadığını göstermiştir. Çok sayıda vejetatif mikrobun nemli ortamda bulunup kurutma yapıldığında yok olmasına rağmen kurutulmuş çamaşırların enfeksiyona yol açma olasılığı az da olsa vardır. Sağlık uzmanları bu çamaşırlarda bulunan mikropların sayısının önemsiz olduğu kanısındadırlar Yağmur Hasadının Üstün ve Zayıf Yönleri Yağmur suyu hasadının üstün ve zayıf yönleri aşağıda özetlenmektedir (Karakaya ve Gönenç, 2005). Üstünlükler: Projenin büyüklüğüne bağlı olmakla birlikte yatırım ve işletme maliyeti genelde düşüktür. İnşaatı ve işletilmesi kolaydır. Sorumluluk bireysel/tekil sistemlerde mal sahibine aittir. Mevcut su temin sistemi ile bütünleştirilebilir. Sisteme adaptasyon kolaydır. Diğer su temin projeleri ile karşılaştırıldığında olumsuz çevresel etkileri daha azdır. Elde edilen su bedelsizdir. Elde edilen su kullanım yerine yakındır. Elde edilen su diğer su teminlerine kıyasla çok daha kalitelidir, arıtmaya gerek duymaksızın yeniden kullanılabilir. Mevcut su kaynaklarının korunmasına yardımcı olur. Acil durumlarda (deprem, ani susuzluk, vb.) durumlarda rahatlıkla kullanılabilir. 106

119 Sel riskini azaltarak alıcı ortamlara taşınacak kirlilik yükünü azaltır. Zayıflıklar: Yağışlardaki belirsizlikler sistemin güvenirliğini azaltmaktadır. Bencil bir çözümdür, yardımlaşma duygusu ve paylaşma duygusunu öldürür. Sorumluluk tekil sistemlerde sistemin sahibine aittir; bu nedenle cazip olmayabilir. Tekil toplama sistemlerinin yaygınlaşması yerleşim yerine su sağlayan belediye veya özel şirketlerin gelirinde düşüşe neden olabilir. Hükümetler alternatif su kaynağı olarak yağmur suyunun değerlendirilmesi konusunda politika geliştirmemektedirler. Halkın da genelde bu konuda talebi olmayabilir. Tanklar ve depolar çocuklar için tehlike oluşturabilir. Tanklar ve depolar çok yer kaplayabilir Yağmur Suyunun Toplanması- Sarnıç Sistemi Eski dönemlerde özellikle su sıkıntısının hissedildiği bölgelerde yaygın olarak görülen sarnıç sistemleri ile yağmur suyu toplanılarak kullanılmaktaydı. Günümüzde de, su sorunu olan kurak bölgelerde toplam su tüketiminde büyük bir orana sahip olan bahçe sulamasında, yağmur suyu kullanımı su tüketimini büyük oranda düşürmektedir. Bu tip kullanımlar için sarnıç uygulaması oldukça etkin bir yöntem olmaktadır. Sarnıç uygulamaları özellikle yeraltı ve yüzeysel su kaynaklarının kısıtlı olduğu, buna karşın yeterli yağışın bulunduğu yerler ve merkezi su temini altyapısı bulunmayan yerleşimler için ideal çözüm olarak sunulmaktadır. Sarnıçların kullanılabileceği yerler arasında kırsal alanlar, kıyı bölgeleri, kurak, yarı kurak alanlar, adalar ve dağınık yerleşimler yer almaktadır. Tipik bir sarnıç sistemi dört bileşenden oluşmaktadır. Bunlar; Yağmur suyunun binaların çatılarından veya zeminden toplanması, Oluk sistemi ile iletiminin sağlanması, Yağmur suyu deposunda biriktirilmesi, Arıtılarak bina içine iletilmesidir (Alpaslan vd., 2008). Şehir, kasaba ve köylerin su ihtiyacı yağış, yüzeysel ve yeraltı sularından temin edilmektedir. Yağmur suları sarnıç adı verilen depolarda toplanmaktadırlar. Sarnıçlar genellikle yere gömülü olarak ve su sızdırmayacak biçimde yapılırlar. Çatı, teras ve temiz beton avlulardan toplanan sular sarnıca verilmektedirler. Sarnıca verilen yağmur suyunun kumdan (filtre) süzülmesi gerekmekte olup bu amaçla silis kumu kullanılmaktadır. Alt 1/3 lük kısmı çakıl üst tarafı ince kumla meydana getirilmiş yaklaşık olarak 1m yüksekliğinde bir kum filtresi iyi sonuç vermektedir. Şekil 8.2 de sarnıcın düşey kesit ve planı yer almaktadır. 107

120 Şekil 8.2. Tipik bir sarnıcın düşey kesiti ve planı (Şahin ve Manioğlu, 2011) Ancak kum filtresinin sarnıç içine yapılması halinde, kum tabakasının %40 ı kadar boşluk olduğundan sarnıç hacmi gerekenden çok büyük çıkabilmektedir. Bu sakıncayı gidermek için süzme kumunu geliş borusu veya su alma borusu etrafına koymak, zamanla kirlenen kumları değiştirmek ya da en azından kirlenen kumları yıkamak gerekmektedir. Daha geliştirilmiş sarnıçlarda yağmur suyu, bir dinlendirme ve süzme işleminden geçmektedir. Çakıl ve ince kumdan yapılan 1,40 m yükseklikteki kum süzgeci suda bulunan asılı kirlerle yüzücü maddeleri süzmekte ve su alma kuyusuna temizlenmiş suyun geçmesini sağlamaktadır. Suyun temiz kalması bakımından sarnıçtan suyun kovalarla değil tulumba ile alınması doğru olmaktadır (Şahin ve Manioğlu, 2011). (Şekil 8.3). Şekil 8.3. Yağmur sularının filtreden geçirilerek sarnıçta toplanması (Şahin ve Manioğlu, 2011) Su sıkıntısının sıkça görüldüğü ve artan nüfus ihtiyaçlarını karşılamak için çeşitli suyolları ile beslenen İstanbul da geleneksel sarnıçlara ait pek çok örnek bulunmaktadır. Sarnıçların en bilinen örnekleri 336 sütunlu İmparator Sarnıcı (Yerebatan Sarayı), 224 sütunlu Pileksenus Sarnıcı (Binbirdirek) ve Acımusluk Sarnıcı dır (Avcı, 2001). Bunun yanı sıra, eski dönemlerde sınırlı su kaynaklarının nüfusa yetersiz gelmesi nedeniyle özellikle Tarihi Yarımada da konutların ya da sarayların bodrum katları sarnıç olarak kullanılmıştır. Günümüzde sarnıç sistemlerinin teknolojik açıdan geliştirilmesi ile yağmur suyunun binalarda kullanılması ve böylece su tüketiminin azaltılması yeniden eski durumuna kavuşmaktadır. 108

121 8.4. Gelişmiş Yağmur Suyu Toplama ve Dağıtım Sistemleri Yağmur suyu toplama tanklarının kullanılması birçok fayda sağlamaktadır. Bu sayede, yağmur sularının kullanma verimi artar, yeraltı su kaynakları korunur, yağmur sularının kanalizasyon sistemine girmesi engellenerek kirlenmesi engellenir, sel ve taşkın riski azaltılır, yüzeysel suların kirlenmesi önlenir. Yağmur suyu toplama ve dağıtım sistemleri konusunda değişik teknolojiler ve sistemler hakkında güncel bilgiler aşağı yer almaktadır Sızdırma Sızdırma yağmur suyunun en kolay kullanım şeklidir. Yeraltına sızdırılan su, yeraltı sularının rejenerasyonu (besleme) ve korunmasında kullanılan yöntemlerden biridir. Aynı zamanda, yeraltı suyunu başlangıçtaki seviyesine yeniden ulaştırmanın en kolay yoludur. Yeraltı suyunun doğal yollarla kendini yeniden oluşturması %20 50 oranında yağmur suyuna dayanmaktadır. Öncelikle toprağın doğal olarak sızdırmaya uygun olduğu tespit edilmelidir. Uygun koşullar, örneğin Alman mevzuatı ATV standardı A138 de öngörülmüştür. Tanklarda toplanan yağmur sularının kullanılması için sağlanması gereken temel şart, suyun saflığını bozan maddelerin bulunmamasıdır. Sızdırma oranını artırmak için bir diğer olanak da park alanlarında ya da kamusal alanlarda bazı özel taşların kullanılmasıdır. Bu taşlar yüksek geçirgenliğe sahiptir ve sağanak yağmurlarda bile yağmur suyunun süzülüp yeraltı suyuna karışması için uygun ortam oluştururlar. Taşların geçirgenliğinin sağlanması sırasında önemli bir önkoşul da temiz üretim tekniklerinin kullanılıyor olmasıdır. Günümüzde inşaat ruhsatları verilirken dikkate alınması gereken en önemli husus bina-ev-fabrika-işyeri, vb. yapıların bahçe, otopark ve bina çevresindeki alanların yeşillendirilip, yağmur suyunun yeraltı suyuna sızmasını sağlamak için Şekil 8.4 te gösterilen benzer taşlardan döşenmesi gereklidir. Kesinlikle zemin beton ile kapatılmamalıdır. Yağmur suyunun toprağa sızması sağlanmalıdır. Sızdırmanın avantajları olarak yağmur suyu kanalizasyon sisteminin taşıyacağı yükü azaltmaktadır. Dolayısıyla, şebeke ve kanalizasyon sisteminin maliyetleri aşağıya çekilmektedir. Kanalizasyon şebekesine rastgele sızan sulara karşı daha fazla taşkın güvenlik önlemleri almaya gerek kalmamaktadır. Yağmur sularının ve sızdırma sistemlerinin kullanımının avantajları ise; atıksu arıtım maliyetlerinin azaltılması, yağmur suyu biriktirme tankı yapmanın kolay oluşu, sel ve taşkınların verdiği zararın azaltılmasıdır. Örneğin: Almanya Recklinghausen deki Elisabeth Hastanesi bu yöntemi kullanarak yıllık su arıtma maliyetlerini Euro tutarında azaltmıştır. 109

122 Şekil 8.4. Zemine yeraltı suyu geçirgenliği sağlayan taş döşenmesi örnekleri Yağmur Suyu Toplama Sistemleri Yağmur suyu biriktirme yapıları, toplama, filtreleme ve depolama ünitelerini içerir. Tankın kontrol edilemez derecede taşmasını önlemek için bir sızdırma sistemi de bulunmalıdır. Yüzeyden Su Toplama Yağmur suyunun yüzeyden toplanmasına ilişkin teknik konular ve yapım türleri (ziftli çatı-asbest beton çatı-metal platform çatı) bulunmaktadır. Aşırı derecede kirli çatıları bulunan yapılardan toplanan yağmur suları, yağmur suyu toplama tankında toplanmamalıdır. Bir ziftli çatıdan toplanan sular genellikle sarı renkli olup, tuvalette ve bahçe sulamada kullanılmasının önerilmesini gerektirecek şekilde özel bir kokuya sahiptir. Ancak, bu suların bakteriyolojik bakımından zararsız olduğu kanıtlanmıştır. Çökeltim yöntemiyle arıtılan su, tüketim için pompayla transfer edilir. Su seviyesi otomatik olarak kontrol edilir. Asbest-beton çatı çözülmeye eğilimlidir. Bu durumda toplanan sular, asbest yüzdesine bağlı olarak sadece tuvaletler için kullanılabilir. Metal platform çatı, özellikle de karışık metalle kaplanmış çatılardan toplanan sular çamaşır yıkama ya da bahçe sulaması için kullanılmaya elverişli değildir. Bu sular yalnızca tuvaletlerde kullanılabilir. Yağmur suyu toplama tankı su tedarikini sağlamak yanında çökeltim işlemi yoluyla yağmur suyunun arıtılmasını da sağlar. Şekil 8.5 te yüzeyden su toplama sisteminin iki tipik gösterimi yer almaktadır. 110

123 (a) Şekil 8.5. Yüzeyden su toplama sistemi tipik şemaları, (a) (Url-6); (b) (Url- 7) Filtre Sistemleri (b) Son zamanlarda yapılan çalışmalar ile yeni filtreleme olanakları ortaya konmuştur. Çakıl taşı filtreleri hiç bir bakım masrafı gerektirmemektedir. Bu durum yeni filtre sistemlerindeki gelişmeyi göstermektedir (yılda bir ya da iki kez temizleme gerektirir). Mekanik filtrelerden geçirilen yağmur suyu ise, tuvalet temizliği, çamaşır makinesi ve bahçe sulaması için kullanılabilir. Filtreleme, yağmur suyunun kullanımı için önemli bir 111

124 koşul olan büyük miktarlarda kirleticinin sudan ayrılmasını sağlayan teknolojik bir işlemdir. Filtre sisteminin kurulumunun erişilebilir bir yere yapılması çok önemlidir, bu şekilde periyodik muayene ve temizliğin yapılması garanti altına alınmış olur. Kolayca temizlenebilen ama böylece yaprak, kum gibi kirleticilerin su tankına girmesini önleyen filtrelerin kullanılması önerilmektedir. Vorteks filtresiyle gerçekleştirilen yeni tip filtrenin resmi ve çalışma şekli şematik olarak Şekil 8.6 da gösterilmektedir. Akış borusu ve zemin borusu için vorteks filtre görünüşleri ise Şekil 8.7 de yer almaktadır. (a) (b) Şekil 8.6. (a) Vorteks filtreyle gerçekleştirilen yeni tip filtrenin resmi ve (b) çalışma şekli (Url-8) Şekil 8.7. Akış borusu ve zemin borusu için vorteks filtre görünüşleri (Url-8) 112

125 Modüler Yapı Yağmur suyunun kullanılmasıyla ilgili olarak modüler yapı fikri günümüzde her zamankinden daha kabul edilir olmuştur. Yıllar önce tek tek parçalar karmaşık bir yolla birleştirilirken, şimdi önceden monte edilmiş yalnızca iki parçanın birleştirilmesi yeterlidir. Modüler sistemler sayesinde kolay montaj ve düşük maliyetler, sistemin bakımında bina bakımı için gereken diğer bilinen hizmetlere göre (örneğin ısı mühendisliği) daha kolay ve güvenilir hale gelmiştir. Birinci modül filtre, tank ve toplama borularını içerir. İkinci modül basınç kontrolü ve toplama borularını içerir Yağmur Suyu Sisteminin Bina içinde Döşenmesi Konut içerisinde yağmur suyu tesisatının kullanıldığı sistemler çeşitlidir. Yağmur suyu tesisatının kullanıldığı sistemler (tekli sistem), Şebekenin yağmur suyu tesisatını beslediği sistemler, Yağmur suyu tesisatı ile şebekenin birbirinden bağımsız olarak kullanıldığı sistemler (çiftli sistem) şeklinde farklı uygulama seçenekleri bulunmaktadır (Şahin, 2010). Konut içerisinde basit bir yağmur suyu toplama sisteminde (tekli sistem), çatıdan toplanan yağmur suyu, büyük parçaları tutan filtreden geçirildikten sonra yağmur suyu deposuna gelmektedir. Su, yağmur suyu deposundan çamaşır makinesi ya da tuvalet rezervuarı gibi konut içerisinde ihtiyaç duyulan alanlara pompalanmaktadır (Şekil 8.8). Bu sistemde sistemin ilk kurulum maliyeti dışında, toplanılan yağmur suyuna ücret ödenmemektedir. Ancak yağmur suyunun az olduğu dönemlerde ya da yağmur suyu toplama sisteminde herhangi bir sorun çıktığında binada oluşacak su kesintisi bu sistemin zayıflığıdır. Şekil 8.8. Yağmur suyu tesisatının kullanıldığı sistemler (Şahin, 2010) Şebekenin yağmur suyu tesisatını beslediği sistemler, yağmur suyu tesisatının şebeke ile beslendiği sistemlerdir. Bu sistemler sadece yağmur suyu tesisatının kullanıldığı sistemlere göre daha maliyetlidir. Bu tip sistemlerde çatıdan gelen yağmur suyu 113

126 oluklardan ve filtrelerden geçtikten sonra depoda toplanarak bina içerisinde çamaşır makinesi ya da tuvalet rezervuarları gibi kullanım yerlerine pompalanmaktadır. Bina içerisinde yağmur suyunun dağıtılması iki farklı şekilde yapılabilmektedir. Şebekenin yağmur suyu sistemi ile doğrudan beslenmesi Bu tip sistemlerde şebeke ile yağmur suyu tesisatı birbirine bağlı durumdadır. Yağmur suyunun az olduğu dönemlerde yağmur suyu tesisatı şebeke ile beslenerek, bina içerisinde çamaşır makineleri ve tuvalet rezervuarlarında kullanılmaktadır (Şekil 8.9). Bina içerisinde ek bir alana ihtiyaç olmaması bu sistemin üstünlükleri olmakla birlikte yağmur suyu kullanılamadığı zaman, ana şebekedeki suyun pompalanması için pompanın harcadığı enerji maliyeti, pompa bakım masrafları, kontrol mekanizmasının daha pahalı ve karışık olması, bina içerisinde su kullanımının olduğu her zaman pompa çalışması sistemin zayıflıklarıdır (Şahin ve Manioğlu, 2011). Şekil 8.9. Şebekenin yağmur suyu sistemi ile doğrudan beslemesi (Şahin, 2010) Şebeke suyu ile yağmur suyu tesisatının bina içerisinde (çatı arasında) bir depoda birleştirilmesi (Yerçekimi sistemi ya da çatı deposu sistemi ile dağıtım) Bu sistemde çatı arasında bulunan depoya hem yağmur suyu tesisatı hem de şebeke suyu gelmektedir. Sistem, yağmur suyunun depoya dolması ve sonrasında bina içerisinde pompaya ihtiyaç duyulmadan çamaşır makinesi ve tuvalet rezervuarlarına yerçekimi ile iletilmesi şeklindedir (Şekil 8.10). 114

127 Şekil Şebeke suyu ile yağmur suyu tesisinin bina içerisinde (çatı arasında) bir depoda birleştirilmesi (yer çekimi sistemi ya da çatı deposu sistemi ile dağıtım) (Şahin, 2010) Bina içerisinde herhangi bir elektrik kesintisi durumunda ya da yağmur suyu deposunda su olmadığı durumda çatı deposuna şebekeden su ilave edilebilmesi, daha basit bir kontrol mekanizmasına sahip olması ve bina içerisindeki dağıtımın yerçekimi ile sağlanması sebebiyle enerji tasarrufu sağlanması sistemin üstünlükleridir (Şahin ve Manioğlu, 2011). Pompa kullanılmadığı için, şebeke basıncının modern çamaşır makinesi ve bahçe sulaması için çok düşük olabilmesi ve tuvalet rezervuarının yavaş dolabilmesi, çatı arasında depo için alana ihtiyaç duyulması sistemin zayıflıkları olarak kabul edilmektedir. Ülkemizde Deprem Bölgelerinde Yapılacak Binalar Hakkında Yönetmeliğin Betonarme Sistemin Kütlesinin Azaltılması maddesinde belirtilen çatıda bulunan su deposu vb. tesisat ağırlıklarının zemine indirilmesi gerekliliği de sistemin bir diğer önemli zayıflığıdır. Ticari ve endüstriyel binalarda genellikle yağmur suyu kullanım suyu olarak tuvalet rezervuarlarında, yangın söndürme ve yeşil alan sulamasında kullanılmaktadır (Şekil 8.11). Sistem olarak küçük ölçekli binalarda kullanılan sistemlerle aynı olmakla birlikte, kapasitedeki artış maliyetin de artmasına neden olmaktadır. Ancak yağmur suyunun toplandığı çatı alanının daha büyük olması ve potansiyel kullanım suyu ihtiyacının daha fazla olması gibi sebeplerden dolayı yağmur suyu toplama sisteminin büyük ölçekli binalarda kullanılması daha çok tercih edilmektedir (Şahin ve Manioğlu, 2011). 115

128 Şekil Ticari binalarda yağmur suyu toplama sistemleri (Şahin, 2010) Yağmur suyu tesisatı ile şebekenin birbirinden bağımsız olarak kullanıldığı sistemler (çiftli sistem) Bu tip sistemlerde yağmur suyu tesisatı ana şebeke ile beslenmemekte, bunun yerine her iki sistemde de (yağmur suyu tesisatı ve şebeke) bağımsız olarak konut içerisinde tuvalet rezervuarı ya da çamaşır makinesinde kullanılmaktadır. Her iki sistem tuvalet rezervuarı ya da çamaşır makinesine kadar uzatıldığı için ek bir maliyet oluşmamaktadır Depo Tesisatı Depo tesisatı ile ilgili şematik gösterimler Şekil 8.12 (a) ve (b) de yer almaktadır. 116