SU TEMİNİ VE KANALİZASYON

Transkript

1 SU TEMİNİ VE KANALİZASYON Erciyes Üniversitesi Mühendislik Fakültesi İnşaat Mühendisliği Bölümü 1 KAPSAM SUYUN ÖNEMİ KENTSEL SU İHTİYACININ HESABI SULARIN DERLENMESİ (KAPTAJ) SULARIN İLETİLMESİ SULARIN DEPOLANMASI SU DAĞITIM SİSTEMLERİ 2 1

2 Yeryüzünde suyun dağılımı (UNESCO, 1978) Okyanuslar % 96.5 Tuzlu yeraltı suyu % 0.93 Tuzlu göller % Tatlı su % 2.5 Yeraltı suyu %30.1 Buz, buzul %68.6 Diğer buz ve kar, % 0.97 Göller, % 0.26 Zemin nemi, % Atmosfer, % Bataklık, % 0.33 Nehirler, % Biyolojik su, % Toplam Su Tatlı Su Doğada buhar, sıvı ve katı halde bulunan suyun toplam miktarı 1.39x10 9 km 3 tür

3 İÇME VE KULLANMA SUYU KAYNAKLARI YER ALTI SULARI YER ÜSTÜ SULARI YAĞMUR SUYU 1- Sığ ve Basit Kuyular 2- Derin Borulu Kuyular 3- Yatay Drenli Kuyular 4- Sızdırma Boruları 5- Sızdırma Galerileri 6- Pınarlar 1- Nehirler 2- Göller 3- Denizler Büyük Göller Küçük Göller Baraj Gölleri (Rezervuarlar) 1- Sarnıçlar Basit Pınarlar Termal Pınarlar (Kaplıcalar) 1- Yamaç Pınarları 2- Tabaka Pınarları 3- Savak Pınarları 4- Zemin Çatlak ve Boşluklarında Oluşan Pınarlar 5- Yer Altı Boşluklarındaki Su Kütlelerinin Meydana Getirdiği Pınarlar 3

4 4

5 SU TEMİNİ AMACIYLA KAYNAK SEÇİMİ Kaynak seçiminde aşağıdaki üç durum göz önünde bulundurulmalıdır. Kaynaktan devamlı olarak çekilebilecek debinin miktarı Kaynak suyunun kalitesi ve bunun zamanla değişimi Maliyeti (Tesis maliyeti+işletme maliyeti). Kaynak seçiminde genellikle aşağıda verilen sıra takip edilir. İçme suyu özelliklerine sahip herhangi bir arıtımı gerektirmeyen ve cazibe ile iletilebilen sular ilk önce, Arıtma gerektirmeyen, ancak pompajla iletilmesi mümkün olan sular ikinci olarak, Hafif arıtma ve cazibe ile iletilebilen sular üçüncü olarak, Hem arıtma hem de terfi gerektiren su kaynakları dördüncü olarak tercih edilmelidir. İLLER BANKASI TARAFINDAN TERCİH EDİLEN KAYNAK SEÇİMİ SIRALAMASI Yerleşim bölgesine 10 km. mesafede ve içme suyu özellikleri bakımından uygun, cazibe ile iletilebilen sular diğerlerine tercih edilir. Yukarıdaki özelliklere sahip birden fazla kaynağı varsa, işletme ve tesis masrafları %25 fazlasına kadar kalitesi iyi olan kaynak tercih edilir. 1. ve 2. Maddelerin dışında kalan durumlarda, işletme tesis masrafları %25 fazlasına kadar, cazibe ile iletilebilen sular tercih edilir. Şayet karşılaştırma bir yer altı suyu ile yapılıyorsa, işletme ve tesis masrafları %35 fazlasına kadar, yer altı suyu tercih edilir. 5

6 SULARIN ÖZELLİKLERİ VE İÇME VE KULLANMA SUYUNUN KALİTESİ İçme suyunun kalitesini oluşturan özellikler; fiziksel, kimyasal, bakteriyolojik ve radyoaktif özellikler olarak gruplandırılır. Ülkemizde İçme suyunda bulunması gerekli özellikler TS 266 da açıklanmıştır. Saf sular içmek uygun değildir. Suyun sahip olacağı kalite, suyun hidrolojik devrinde takip ettiği yola bağlı olarak değişecektir. 11 SULARIN FİZİKSEL ÖZELLİKLERİ SICAKLIK İçme suyunda 7-12 C arasındaki sıcaklıklar tavsiye edilmektedir. Su sıcaklığının mevsimlere göre değişmemelidir. Göllerden suyun 20 m derinden almak gerekir. Yüzeysel suların sıcaklığı mevsimlere göre büyük değişiklikler gösterir. Yer altı suyu, zeminden olan derinliğine bağlı olarak ve zemin içerisinde kalma müddetine bağlı olarak değişik sıcaklıklara sahiptir. Yeraltı sularının sıcaklığı, t = t ,034.h t yer altı suyu sıcaklığını, t o, senelik ortalama hava sıcaklığını, h yer altı su yüzeyinin zemin yüzeyinden mesafesini göstermektedir. 12 6

7 BULANIKLIK İçme ve kullanma suyunun berrak olması gerekir. Sudaki bulanıklık silt, kil, parçalanmış organik maddelerden ileri gelmektedir. İzin verilen değer 5 birim, en fazla bulunabilecek miktar 25 birimdir RENK Su renksiz olmalıdır. Suyun renkli olması içerisinde çözünmüş halde yabancı maddelerin bulunduğunu gösterir. 13 TAD ve KOKU Suda bulunan canlı veya ölmüş haldeki mikroorganizmalar, Çözünmüş halde bulunan hidrojen sülfür, Metan ve karbondioksit gibi gazlar, Organik maddeler, Sodyum klorür, Demir bileşikleri, Diğer elementlerin karbonat ve sülfat tuzları ile fenollü maddeler, suya renk ve koku verirler. İçme suyu renksiz ve kokusuz olmalıdır. Tat ve kokusu bulunan sular havalandırılarak, çözünmüş gazlardan ileri gelen tat ve kokular giderilebilir. Suların havalandırılmasında çoğunlukla kaskatlar kullanılmaktadır. 14 7

8 SULARIN KİMYASAL ÖZELLİKLERİ ph DEĞERİ Bir suyun ph değeri, bu suyun bir litresinde bulunan hidrojen iyonlarının gram miktarını verir. ph değeri suyun asit veya alkali (bazik) karakterde olduğunu gösterir. Saf suyun ph değeri 7 (yedi) dir. 1 ph = log Hidrojen İyonu miktarı 1 Örneğin bir litre suda 10-5 H iyonu varsa bu suyun ph değeri; ph = log = olur. Bu suyun asit karakterde olduğu anlaşılır. KARBONDİOKSİT (CO 2 ) Fazla miktarda CO 2 içeren sular temas halinde bulundukları metallerde korozyona neden olurlar. 15 Geçici Sertlik Buna karbonat sertliği de denir.içinde fazla CO 2 bulunan sular kalker veya MgCO 3 lı araziden geçerlerken bunları eriterek suyun içinde erimiş halde, Kalsiyum bikarbonat [Ca(HCO 3 ) 2 ] ve Magnezyum bikarbonat [Mg(HCO 3 ) 2 ] oluşur. Suyun içinde erimiş halde bulunan bu tuzların yoğunluğu geçici sertliği yapar. Su kaynatıldığı zaman CO 2 uçacağından suyun içinde geçici sertliği veren tuzlar CaCO 3 ve MgCO 3 olarak suyun dibine tortu halinde çöker ve suyun geçici sertliği kalmaz. 16 8

9 Kalıcı Sertlik Buna karbonat olmayan sertlik de denir. Kalıcı sertlik, Ca ve Mg un klorür ve sülfat tuzlarının konsantrasyonudur. Diğer bir değişle suyun kaynatılması ile geçmeyen sertliktir. Kalıcı sertlik en çok;kalsiyum sülfat [CaSO 4 ] (alçı taşı) ve Magnezyum sülfat [MgSO 4 ]veya bunların klorürleri gibi tuzlardan meydana gelir. Silikat, nitrat ve fosfatlar da kalıcı sertlik içine girerler. Sadece zeolit vb. yumuşatıcılar aracılığı ile ortadan kaldırılabilirler. Bir suyun sertliği ise; o suyun geçici ve kalıcı sertliklerinin toplamıdır. Kaynatılmış bir suyun sertliği kalıcı sertliğe eşittir. Sularda Ca, Mg tuzları sertlik yapar. Sertlik derecesi CaCO 3 konsantrasyonu (mg/lt.) cinsinden ifade edilir. Suların sertliği, o suyun 1 litresinde bulunan tuzların (mg) cinsinden miktarını gösterir. litrede 10 mg CaCO 3 varsa 1 Fransız derecesi olarak ifade edilir. Litrede 1-55 mg toplam tuz varsa yumuşak Litrede mg toplam tuz varsa hafif sert Litrede mg toplam tuz varsa orta sert Litrede 201-fazla mg toplam tuz varsa çok sert 18 9

10 Sertliğin sağlık bakımından pek sakıncası yok ise de yıkama ve sebze pişirmede iyi sonuçlar vermez. Suları taşıyan borularda tortu ve kesit daralmalarına ve fazla deterjan sarfına neden olur. Sanayi suyu olarak kullanılıyorsa sanayinin çeşidine göre bazı mahsurları olabileceği gibi kazanlarda taşlaşmalar yapar, kazan zor ısınır, ekonomik olmaz. İçinde hiç tuz bulunmayan bir su yayvandır ve sağlık yönünden iyi değildir. Özellikle çocukların büyüme çağında kemikler için bir miktar kalsiyum ve diğer tuzları almaları gerekir. Bu nedenle iyi bir içme suyunun 5-10 Fransız sertliğinde olması çok uygun görülmektedir DEMİR Suya kötü bir tat verir. Demir miktarının mg/lt. yi geçmemesi gerekir. MANGANEZ Çoğunlukla suda demirle birlikte bulunur mg/lt. yi geçmesi halinde suyun tadı bozulur. Suya siyah renk verir. Suda 0.10 mg/lt. den az olmalıdır. KLORÜR Suyun tadını bozar. 250 mg/lt. yi geçmemelidir. AZOT BİLEŞİKLERİ Azot suda amonyak, nitrit ve nitrat şeklinde bulunur. Sularda amonyak ve nitritin bulunması organik kirlenmeyi gösterdiğinden detaylı bir bakteriyolojik inceleme gerekir. Nitrat, suya kanalizasyon suyunun karıştığını gösterir. Nitratın 50 mg/lt. yi geçmemesi gerekir. TOPLAM ORGANİK MADDE Organik maddeler, bakteri ve mantarların teşekkül edip suda çoğalmalarına sebep olur mg/lt. yi geçmemelidir

11 ZEHİRLİ MADDELER Suda belirli bir miktardan fazla bulunması halinde insan sağlığı için zararlı olan maddelerdir. Bunların içme sularında hiç bulunmaması gerekir. İzin verilen maksimum konsantrasyon; Kurşun (Pb) 0.05 mg/lt. Arsenik (As) 0.05 mg/lt. Krom (Cr) 0.05 mg/lt. Kadmium (Cd) 0.01 mg/lt. Florür 1.50 mg/lt. Selenium 0.01 mg/lt. Siyanür 0.20 mg/lt. Barium 1.00 mg/lt. 21 ÇÖZÜNMÜŞ OKSİJEN Havalandırmanın gayesi gazların sulara transferi veya sulardan giderilmesidir. Suya oksijen transferi aşağıdaki durumlarda söz konusudur: 1. Demir (Fe ++ ) veya Manganın (Mn ++ ) oksidasyonu veya Amonyumun (NH 4+ ) giderilmesi için oksijenin gerekli olduğu hallerde, 2. Sudaki belirli uçucu organik bileşikleri uzaklaştırmasında, 3. Biyolojik tasfiyede lüzumlu oksijenin sisteme verilmesinin gerekli olduğu hallerde, 4. Nehir veya göllerde çözünmüş oksijen standartlarının karşılanması için sisteme oksijen verilmesinin gerektiği durumlarda, 5. Su içindeki çözünmüş gazların sebep olduğu tat ve kokuları azaltmasında, 6. Suyun karbondioksit miktarını azaltmasında

12 1 (bir) atm basınçta çözünmüş oksijen doygunluk konsantrasyonunun sıcaklık ile değişimi (Gray, 1999) Sıcaklık (ºC) Çözünmüş Oksijen (mg/l) İçme suyu tasfiyesinde, atıksu arıtılmasında ve birçok sahada, inşasının basit ve işletilmesinin kolay olması sebebiyle kaskatlar kullanılabilir. Böylece, suya oksijen kazandırılmış olur. Kaskatlar özellikle düşük maliyet ve inşasının kolay ve hızlı olmasından dolayı son yıllarda yaygın olarak kullanılmaktadır. Kaskatlar, çok miktarda hava kabarcığı meydana getirmesi nedeniyle havalandırmada kullanılabilecek önemli bir hidrolik yapıdır. Kaskatlarda, basamak boyutları ve debiye bağlı olarak sıçramalı akım rejimi ve jet akım rejimi meydana gelmektedir h Basamaklı dolusavaklar üzerindeki jet akımı b h b Çevrinti k Basamaklı dolusavaklar üzerindeki sıçramalı akım 12

13 Suyun Radyolojik Özelliği Radyoaktif kirlenmeye maruz kalmış suyun içilmesi insan sağlığı için tehlikelidir. İçme ve kullanma suyunda izin verilen α ve β konsantrasyonu: α ışını µµ/lt. β ışını 1000 µµ/lt. olarak kabul edilir Radyoaktif kirlenme nedenleri: Atomik enerji kullanan sanayi tesislerinden Nükleer deneme merkezlerinden Tıp ve diğer araştırmalarda kullanılan radyoaktif maddelerden Uranyum maden işletmelerinden 25 SULARIN BAKTERİYOLOJİK ÖZELLİKLERİ Suların bakteriyolojik özellikleri çevre sağlığı bakımından son derece önemlidir. Sular salgın hastalık yapan mikro organizmaları ihtiva edebilir. Bu bakteri ve virüslerin varlığı deneyler ile belirlenir. Genellikle kanal sularının karışması ile ortaya çıkar. Suda hastalık yapan patajönik mikropların varlığı arzu edilmez. Ancak pek çok çeşidi bulunan patajönik mikropların suda mevcudiyetinin tespiti çok zor ve vakit alıcı iştir. Bu sebeple suda patajönik mikrop yerine koliform grubuna dahil E-COLİ aranır. Suda E-COLİ nin varlığı o suya kanalizasyon suyunun karışmış olduğunun bir endikasyonu olması yönünden önemlidir. Suda E-COLİ varsa patajönik mikropların da varlığı olasıdır

14 SULARIN KLORLANMASI Klorlamada kullanılan klor gaz, sıvı ve katı olarak üç halde bulunur. Gaz halindeki klor en etkilisidir. En az etkisi olan ise katı durumdaki klordur. Suda klor konsantrasyonu arttıkça bakteri öldürme etkisi artar. Klorlamadan beklenen amacın gerçekleşmesi için suya verilecek klor miktarı ve süresi için; 5 C sıcaklıktaki su için, 0.30 ppm serbest artık klor (HCOCL), 20 dakika süreyle temasta bulunması gerekmektedir. Klorlama Yapılırken Aşağıdaki Hususlar Göz Önünde Bulundurulur 1- Klor dozu ve temas süresi; hastalık yapıcı mikropların ölmesine yetecek kadar ve bağırsak yolu ile geçen virüsleri de etkisiz hale getirecek kadar olmalıdır. Bunun için 2-3 mg/lt. serbest artık klorun saat kadar temas süresine ihtiyaç vardır. 2- Meydana gelecek serbest artık klorun koku ve tat yönünden de içilmeye elverişli suyu vermesi gerekir. 3- Çökelme ve süzme havuzlarında yosunlaşma doğuşunu önlemek için suda belli bir dozda serbest kloru bulundurmak gerekir. 4- Eğer suda hidrojen sülfür, demir ve manganez gibi organik olmayan maddelerin klorla oksitlenerek yok edilmesi ve suda organik menşeli renk varsa buda serbest klor tarafından ağartılarak yok edilmesi için yeterli miktarda serbest klorun yeterli sürece, su arıtma cihazını terk edinceye kadar, arıtılacak su içinde kalması gerekmektedir. 27 İLLER BANKASI IV NOLU YÖNETMELİĞİNE GÖRE İÇMESULARINDA ARANACAK FİZİKSEL VE KİMYASAL NİTELİK SINIRLARI MADDE İSMİ SİMGESİ İZİN VERİLEN MİKTAR 1-Zehirli Maddeler EN FAZLA BULUNABİLECEK MİKTAR 1- Kurşun Pb mg/lt. 2- Selenyum Se mg/lt. 3- Arsenik AS mg/lt. 4- Krom Cr mg/lt. 5- Siyanür CN mg/lt. 2- Sağlığa Etki Yapan Maddeler 1- Florür F mg/lt. 2- Nitrat NO 3-45 mg/lt. 14

15 3- İçilebilme Özelliğine Etki Yapan Maddeler 1- Renk - 5 Birim 50 Birim 2- Bulanıklık - 5 Birim 25 Birim 3- Koku ve Tad - Kokusuz Kokusuz 4- Buharlaştırma Kalıntısı 500 mg/lt mg/lt. 5- Demir Fe 0.3 mg/lt. 1.0 mg/lt. 6- Mangan Mn 0.1 mg/lt. 0.5 mg/lt. 7- Bakır Cu 1.0 mg/lt. 1.5 mg/lt. 8- Çinko Zn 5.0 mg/lt mg/lt. 9- Kalsiyum Ca 75.0 mg/lt mg/lt. 10- Magnezyum Mg 50.0 mg/lt mg/lt. 11- Sülfat SO mg/lt mg/lt. 12- Klorür CL mg/lt mg/lt. 13- ph Bakiye Klor mg/lt. 0.5 mg/lt. 15- Penolik Maddeler mg/lt. 16- Akil Benzin Sülfonat 0.5 mg/lt. 1.0 mg/lt. 17- Mg+Na 2 SO mg/lt mg/lt. SU KİRLİLİĞİ KONTROLÜ YÖNETMELİĞİ TEKNİK USULLER TEBLİĞİ 7 Ocak 1991 tarihli ve sayılı Resmî Gazete de yayınlanmıştır Sulama suyu sınıfı Kalite kriterleri I. Sınıf su (çok iyi) II. Sınıf su (iyi) III. Sınıf su (kullanılabi lir) IV. Sınıf su (ihtiyatla kullanılmalı) V. sınıf su (zararlı) uygun değil EC 25 x > 3000 Değişebilir Sodyum Yüzdesi (% Na) < > 80 Sodyum Adsorbsiyon oranı (SAR) < > 26 Sodyum karbonat kalıntısı (RSC) meq/l mg/l > 1.25 < > 2.5 > 133 Klorür (Cl ), meq/l mg/l > 20 > 710 Sülfat (SO4=) meq/l mg/l > 20 > 960 Toplam tuz konsantrasyonu (mg/l) > 2100 Bor konsantrasyonu (mg/l) > Sulama suyu sınıfı * C 1 S 1 C 1 S 2, C 2 S 2, C 2 S 1 C 1 S 3, C 2 S 3, C 3 S 3, C 3 S 2, C 3 S 1 C 1 S 4, C 2 S 4, C 3 S 4, C 4 S 4, C 4 S 3, C 4 S 2, C 4 S 1 - NO 3 veya NH 4+ mg/l > 50 Fekal Koliform ** 1/100 ml >