13, 50, 1-5 2004 Bursa Ýli Kentsel Atýksu Arýtma Tesislerinin Bazý Biyolojik ve Fiziko-Kimyasal Özelliklerinin Ýncelenmesi Arzu KEMÝKSÝZ, Ayþe ELMACI Uludað Üniversitesi, Mühendislik-Mimarlýk Fakültesi, Çevre Mühendisliði Bölümü, Görükle - BURSA Özet Bu çalýþmada, Bursa Ýli Batý ve Doðu Atýksu Arýtma Tesislerinin anaerobik stabilizasyon havuzlarýnýn bakteriyolojik (heterotrofik toplam bakteri, toplam koliform ve Escherichia coli) ve algolojik özellikleri ile klorofil-a konsantrasyonunun mevsimsel deðiþimi incelenmiþtir. Çalýþma sonuçlarý tüm havuzlarda Chlamydomonas polypyrenoideum'un baskýn olduðunu göstermiþtir. Havuzlarda ölçülen klorofil-a konsantrasyonu 2,87 µg/l ile 838,68 µg/l arasýnda deðiþmiþtir. Havuzlardaki maksimum ve minimum heterotrofik toplam bakteri, toplam koliform ve E. coli sayýlarý sýrasýyla < 10 2-10,6 x 10 4, < 10 2-73 x 10 4 ve < 10 2-9 x 10 4 cfu/ml olarak bulunmuþtur. Anahtar Kelimeler: Alg, atýksu, bakteri, stabilizasyon havuzu. Examination of Physico-Chemical and Some Biological Properties of Bursa City Municipal Wastewater Treatment Plants Abstract In this study, seasonal changes of bacteriological (heterotrophic plate count, total coliform, Escherichia coli) and algological properties and chlorophyll-a concentration of anaerobic stabilization ponds of West and East Wastewater Treatment Plants in Bursa City were examined. The results of this study showed that Chlamydomonas polypyrenoideum was dominant in all ponds. The chlorophylla concentrations measured in ponds have varied from 2.87 µg/l ile 838.68 µg/l. Minimum and maximum counts of total heterotrophic bacteria, total coliform and E. coli in ponds were found to be < 10 2-10.6 x 10 4, < 10 2-73 x 10 4 and < 10 2-9 x 10 4 cfu/ml, respectively. Keywords: Algae, bacteria, stabilization pond, wastewater. GÝRÝÞ Kentlerdeki hýzlý nüfus artýþý ve sanayileþme nedeniyle kullanýlan su miktarý sürekli olarak artmaktadýr. Buna baðlý olarak artan atýksularýn arýtýlmasý ve uzaklaþtýrýlmasý için belediye ve sanayi kuruluþlarýnýn önemli bir bütçe ayýrmalarý gerekmektedir. Geliþmekte olan ülkelerde evsel ve endüstriyel atýksu arýtýmýnda yüksek maliyetli klasik atýksu arýtma tesislerinin yerine daha düþük maliyetli yöntemlerin kullanýlmasý tercih edilmektedir. Bu nedenle tropik ve subtropik iklime sahip bölgelerde atýksularýn arýtýlmasý için düþük ön yatýrým ve iþletme maliyeti olan stabilizasyon havuzlarý kullanýlmaktadýr. Bu yöntemde atýksuyun oksidasyonu ve stabilizasyonu, havuz içerisine alýnan atýksuyun belli bir bekletme süresi sonunda meydana gelen mikrobiyal faaliyetlerle gerçekleþmektedir (Toprak 1998). Stabilizasyon havuzlarýnda algler, bakteriler ve diðer organizmalar atýksu içindeki kararsýz haldeki organik maddeleri kararlý hale dönüþtürerek atýksuyun alýcý ortama deþarjý için uygun hale getirirler. Havuzlardaki organik madde giderimi ve algal populasyonlar sýcaklýk ve bekletme süresine baðlý olarak deðiþim göstermektedir. Bu havuzlarda algler NO - 3, CO - 2, PO - 4 ve diðer besin elementlerini kullanarak O 2 üretirler. Üretilen oksijenin bakteriler tarafýndan kullanýlmasýyla atýksularýn aerobik olarak stabilizasyonu gerçekleþtirilir (Khan ve Ahmad 1992, Yüceer ve Sarý 1997, Keskinkan ve Yüceer 1997). Bu çalýþmada Bursa ili kentsel atýksularýnýn arýtýldýðý Batý Atýksu Arýtma (B.A.A.T) ve Doðu Atýksu Arýtma (D.A.A.T) tesislerinin anaerobik stabilizasyon havuzlarýnýn algolojik ve bakteriyolojik yapýsýnýn mevsimsel deðiþimi izlenerek mevcut durumun ortaya konulmasý amaçlanmýþtýr. Bunun yaný sýra tesislerin giriþ ve çýkýþýndan alýnan numunelerde bazý fiziko-kimyasal özellikler incelenmiþtir. MATERYAL VE METOT Arýtma Tesisi Hakkýnda Bilgiler Bursa'daki B.A.A.T.ve D.A.A.T.'nde organize sanayi bölgeleri dýþýnda faaliyet gösteren endüstrilerin atýksularý ve evsel nitelikli atýksular arýtýlýp Nilüfer Çayý'na deþarj edilmektedir. Tesislere gelen atýksular giriþ bacasýndan fiziksel arýtma ünitelerine alýnmaktadýr. Fiziksel arýtma üniteleri; kaba ýzgara, I. kademe terfi, ince ýzgara, kum tutucu, II. kademe terfi ve debi ölçümünün yapýldýðý dikdörtgen No: 50, 2004 1
boðazlý savak ünitelerinden oluþmaktadýr. Fiziksel arýtmadan geçen atýksu ana daðýtým odasýndan anaerobik havuzlara daðýtýlmaktadýr. B.A.A.T'nde 5, D.A.A.T.'nde 7 adet stabilizasyon havuzu bulunmaktadýr. Anaerobik olarak arýtýlan su havuzlardan savaklanarak bir boru sistemi ile toplanýp parchall savaðýndan geçirilerek Nilüfer Çayý'na deþarj edilmektedir. Tesislerdeki anaerobik havuzlara ait bazý özellikler Tablo 1'de verilmiþtir (Anonymous Tablo 1. Anaerobik stabilizasyon havuzlarýna ait bazý özellikler (Anonymous A. KEMÝKSÝZ, A. ELMACI Tablo 2. B.A.A.T giriþ ve çýkýþ suyunda ölçülen parametrelerin ortalama deðerleri (Anonymous Tablo 3. D.A.A.T. giriþ ve çýkýþ suyunda ölçülen parametrelerin ortalama deðerleri (Anonymous Örneklerde Ýncelenen Parametreler Stabilizasyon havuzlarýnýn giriþ ve çýkýþ noktalarýndan alýnan örneklerdeki sýcaklýk, ph, BOI, KOI, AKM, ÇKM, bulanýklýk, NH + 4, NO - 3, NO - 2, PO - 4, SO -2 4 parametreleri BUSKÝ Atýksu Arýtma Tesisi laboratuarlarýnda standart metotlara göre belirlenmiþtir (Anonymous Stabilizasyon havuzlarýndan alýnan su örnekleri hemen laboratuara getirilerek heterotrofik toplam bakteri, toplam koliform ve Escherichia coli sayýlarý standart metotlara göre tespit edilmiþtir (Anonymous 1992). Örneklerdeki klorofil-a konsantrasyonu Parsons ve Strickland (1963) tarafýndan önerilen yönteme göre belirlenmiþtir. Havuzlarda bulunan alg türlerinin mikroskopik olarak tanýmlamalarý Patrick ve Reimer 1966, Prescot 1973, Patrick ve Reimer 1975'den yararlanýlarak yapýlmýþtýr. BULGULAR VE TARTIÞMA Bursa Ýli Batý ve Doðu Atýksu Arýtma Tesisleri stabilizasyon havuzlarýnýn giriþ ve çýkýþlarýndan alýnan su numunelerinde incelenen parametreler Tablo 2 ve 3'de verilmiþtir. Havuzlarýn karakterizasyonunu ortaya çýkarmak için heterotrofik toplam bakteri, toplam koliform, E. coli sayýlarýnýn ve klorofil-a konsantrasyonunun mevsimsel deðiþimleri incelenmiþtir. Þekil 1 ve Þekil 2' de sýrasýyla B.A.A.T. ve D.A.A.T. stabilizasyon havuzlarýndaki heterotrofik toplam bakteri sayýlarýnýn mevsimsel deðiþimleri görülmektedir. Bu þekillere göre B.A.- A.T. tesisinde en yüksek deðer (2,34 x 10 6 cfu/ml) yaz mevsiminde 3. havuzda, en düþük deðer ilkbahar mevsiminde (<10 2 cfu/ml) 1. havuzda kaydedilmiþtir. D.A.A.T.'de sonbaharda ölçüm yapýlamamakla birlikte en yüksek deðer (10,6 x 10 6 cfu/ml) ilkbaharda 6. havuzda, en düþük deðer (0,06 x 10 6 cfu/ml) ilkbaharda 4. havuzda belirlenmiþtir. Toplam koliform sayýsýnýn mevsimsel deðiþiminin görüldüðü Þekil 3 ve Þekil 4' e göre sýrasýyla, 2 Þekil 1. B.A.A.T. stabilizasyon havuzlarýndaki toplam heterotrofik bakteri sayýsýnýn mevsimsel deðiþimi. Þekil 2. D.A..A.T. stabilizasyon havuzlarýndaki toplam heterotrofik bakteri sayýsýnýn mevsimsel deðiþimi. B.A.A.T.'de en yüksek deðer (10,1 x 10 4 cfu/ml) ilkbaharda 1. havuzda, en düþük deðer (<10 2 cfu/ml) kýþ ve ilkbaharda 4. havuzda belirlenmiþtir. D.A.A.T.' de en yüksek deðer (73 x 10 4 cfu/ml) yaz mevsiminde 5. havuzda, en düþük deðer (<10 2 cfu/ml) ilkbaharda 3, 4 ve 5. havuzlarda görülmüþtür. No: 50, 2004
Bursa Ýli Kentsel Atýksu Arýtma Tesislerinin Bazý Biyolojik ve Fiziko-Kimyasal Özelliklerinin Ýncelenmesi Ekoloji Þekil 3. B.A.A.T. stabilizasyon havuzlarýndaki toplam koliform sayýsýnýn mevsimsel deðiþimi. Þekil 5. B.A.A.T. stabilizasyon havuzlarýndaki E. coli sayýsýnýn mevsimsel deðiþimi. Þekil 4. D.A.A.T. stabilizasyon havuzlarýndaki toplam koliform sayýsýnýn mevsimsel deðiþimi. Þekil 5 ve Þekil 6' da E. coli sayýsýnýn sýrasýyla B.A.A.T. ve D.A.A.T. stabilizasyon havuzlarýndaki mevsimsel deðiþimleri görülmektedir. Buna göre B.A.A.T.'de en yüksek deðer (6,1 x 10 4 cfu/ml) kýþýn 5. havuzda, en düþük deðer (<10 2 cfu/ml) sonbaharda 5. havuzda kýþýn 4. havuzda, ilkbaharda 2, 3 ve 4. havuzlarda bulunmuþtur. D.A.A.T.' de en yüksek deðer (9x 10 4 cfu/ml) ilkbaharda 6. havuzda, en düþük deðer (<10 2 cfu/ml) kýþýn 2. havuzda, ilkbaharda 3, 4 ve 5. havuzlarda, yazýn 4. ve 7. havuzlarda kaydedilmiþtir. Genel olarak yüzeysel sularda artan sýcaklýða baðlý olarak bahar ve yaz aylarýnda mikroorganizma sayýsýnýn yükselmesi, sonbahar ve kýþ aylarýnda ise azalmasý beklenirken bu çalýþmada örnek alýnan havuzlarýn bir kýsmýnda bu duruma uyum göstermeyen sonuçlar elde edilmiþtir. Mikroorganizma sayýlarýndaki bu farklýlýðýn, havuzlara gelen sularýn farklý kimyasal özellikleri, hava sýcaklýðýndaki anlýk artýþlara baðlý sudaki çözünmüþ oksijen miktarýnýn düþmesi ve bu dönemlerde sabun ve deterjan kullanýmýnýn artmasý gibi çeþitli faktörlerden kaynaklanabileceði düþünülmektedir. Hougton ve Mara (1992) fakültatif havuzlarda klorofil-a konsantrasyonunun organik yüklemeye baðlý olarak 500-2000 µg/l arasýnda deðiþtiðini bildirmiþlerdir. Zulfiki ve ark. (1996) Akdeniz Bölgesinde yüksek hýzlý algal havuzlarda klorofil konsantrasyonunu ortalama 5 mg/l olarak belirlemiþlerdir. B.A.A.T. ve D.A.A.T. stabilizasyon havuzlarýnda belirlenen klorofil-a miktarýnýn mev- Þekil 6. D.A.A.T. stabilizasyon havuzlarýndaki E. coli sayýsýnýn mevsimsel deðiþimi. simsel deðiþimleri Þekil 7 ve 8'de verilmiþtir. Þekil 7'ye göre en yüksek klorofil-a deðeri (838,68 µg/l) ilkbaharda 5. havuzda, en düþük klorofil-a deðeri (6,77 µg/l) kýþýn 3. havuzda görülmüþtür. Þekil 8'e göre en yüksek klorofil-a deðeri (448,67 µg/l) sonbaharda 5. havuzda, en düþük klorofil-a deðeri (2,87 µg/l) ilkbaharda 6. havuzda ölçülmüþtür. Genellikle yüzeysel sularda fitoplankton sayýsýnýn ilkbahar ve sonbahar aylarýnda yaz ve kýþ aylarýna göre daha yüksek olmasý beklenir. Klorofila konsantrasyonu da fitoplankton sayýsýndaki deðiþimlere paralellik gösterir (Gönülol 1984). Bu çalýþmada da klorofìl-a konsantrasyonu fitoplankton miktarýna baðlý olarak hemen hemen tüm havuzlarda ilkbahar ve sonbahar aylarýnda daha yüksek, kýþ ve yaz aylarýnda daha düþük bulunmuþtur. Þekil 7. B.A.A.T. stabilizasyon havuzlarýndaki klorofil-a miktarýnýn mevsimsel deðiþimi. B.A.A.T. ve D.A.A.T. stabilizasyon havuzlarýnda teþhis edilen mevcut alg türleri Tablo 4 ve Tablo 5'te verilmiþtir. Stabilizasyon havuzlarýnda en çok görülen alg cinslerinin mavi-yeþil alglerden No: 50, 2004 3
A. KEMÝKSÝZ, A. ELMACI Þekil 8. D.A.A.T. stabilizasyon havuzlarýndaki klorofila miktarýnýn mevimlere göre deðiþimi. Tablo 4. B.A.A.T. stabilizasyon havuzlarýnda tespit edilen alg türleri. + : Algin mevcut olmasý Tablo 5. D.A.A.T. stabilizasyon havuzlarýnda tespit edilen alg türleri. Anacystis (Microcystis), Oscillatoria, Schizothrix; diatomlardan Cyclotella, Gomphonema, Nitzschia ve yeþil alglerden Ankistrodesmus, Chlorella, Scenedesmus olduðu belirtilmiþtir (Palmer 1986). Bu çalýþmada da mavi-yeþil alglerden Oscillatoria, diatomlardan Cyclotella ve Nitzschia, yeþil alglerden belirtilen cinslere rastlanmýþtýr. Azov ve ark. (1980) yüksek hýzlý havuzlarda yaptýklarý araþtýrmada Euglena gracilis, Scenedesmus dimorphus, Ankistrodesmus falcatus, Actinastrum gracillimum, Micractinium pusillum, Chlorella vulgaris türlerinin çoðunlukta olduðunu bildirmiþlerdir. Yüksek hýzlý algal havuzlarda Scenedesmus'un yüksek üreme hýzýndan dolayý bahar aylarýnda Chlorella'ya karþýn daha baskýn olduðu kaydedilmiþtir (Zulfiki ve ark. 1996). B.A.A.T ve D.A.A.T. stabilizasyon havuzlarýnda da belirtilen alglerden Euglena gracilis, Scenedesmus quadricauda, Scenedesmus bernardii, Ankistrodesmus falcatus ve Chlorella vulgaris tespit edilmiþtir. Karashi Üniversitesi kampüsünde pilot ölçekli atýksu stabilizasyon havuzlarýnda dominant olan Chlorella ve Chlamydomonas (Khan ve Ahmad 1992) cinslerinden; Chlamydomonas B.A.A.T ve D.A.A.T. stabilizasyon havuzlarýnda baskýn olarak görülürken diðer cinse de rastlanmýþtýr. Wrigley ve Toerien (1990) pilot ölçekli seri baðlý stabilizasyon havuz- 4 No: 50, 2004
Bursa Ýli Kentsel Atýksu Arýtma Tesislerinin Bazý Biyolojik ve Fiziko-Kimyasal Özelliklerinin Ýncelenmesi Ekoloji larýnda flagellalý alg cinslerinin (Euglena, Lepocinclis ve Chlamydomonas) dominant olduðunu bildirmiþlerdir. Bu çalýþmada da belirtilen alglerden Chlamydomonas dominant olarak tespit edilmiþ, Euglena da az sayýlarda gözlenmiþtir. Ýsrail'de atýksu oksidasyon havuzlarýnda ilkbaharda Chlorella vulgaris, yaz sonlarýnda Ankistrodesmus baskýn olarak görülmüþtür (Fruend ve ark. 1993), yapýlan bu araþtýrmada da bu cins ve türler tanýmlanmýþlardýr. Uður ve ark. (2000) Muðla Üniversitesi evsel atýksu arýtma tesisinde yaptýklarý araþtýrmalarýnda; Chroococcus, Spirulina, Oscillatoria, Geminella cinslerini atýksuda yaþayan alg cinsleri olarak bildirmiþlerdir. Bu çalýþmada da belirtilen cinslerden Chroococcus ve Oscillatoria tespit edilmiþtir. Bursa ili B.A.A.T ve D.A.A.T tesislerinin giriþ ve çýkýþ sularýnýn bazý fiziko-kimyasal özelliklerinin verildiði bu çalýþma sonucunda, anaerobik stabilizasyon havuzlarýnýn heterotrofik toplam bakteri, toplam koliform ve E. coli sayýsý, klorofil-a konsantrasyonu ile mevcut alg türlerinin mevsimsel deðiþimi izlenerek elde edilen sonuçlar deðerlendirilmiþtir. B.A.A.T ve D.A.A.T anaerobik stabilizasyon havuzlarýnýn biyolojik karakterinin ilk olarak ortaya konulduðu bu araþtýrma bundan sonra yapýlacak olan çalýþmalara bir temel teþkil edecek ve katký saðlayacaktýr. Teþekkür Çalýþmamýz sýrasýndaki yardýmlarýndan dolayý Bursa Büyük Þehir Belediyesi, Bursa Su ve Kanalizasyon Ýdaresi Genel Müdürlüðü ne teþekkür ederiz. KAYNAKLAR Anonymous (1992) Standart Methods for Examination of Water and Wastewater. 19th Edn., American Public Health Association, New York. Anonymous (2001) BUSKÝ Atýksu Arýtma Tesisleri 2001 Yýlýna Ait Aylýk Ýþletme Raporlarý. Arýtma Tesisleri Daire Baþkanlýðý, Bursa. Azov Y, Shelef G, Moraine R, Levi A (1980) Controlling Algal Genera in High Rate Wastewater Oxidation Ponds. Algae Biomass 245-253. Fruend C, Romem E, Post AF, Adin A (1993) Ecological Physiology of an Assembly of Photosyntehetic Microalgae in Wastewater Oxidation Ponds. Wat. Sci.Tech. 27, 7-8, 143-149. Gönülol A (1984) Bayýndýr Barajýnda Fitoplankton ve Bentik Alg Biyomasý ve Besin Tuzlarýnýn Alg Çoðalmalarýný Sýnýrlayýcý Etkileri Üzerine Araþtýrmalar. Doktora Tezi, Ankara Üniversitesi, Fen Fak. Biyoloji Böl., Ankara. Houghton SR, Mara DD (1992) The Effects of Sulphide Generation in Waste Stabilization Ponds on Photosynthetic Populations and Effluent Ouality. Wat. Sci. Tech. 26, 7-8, 1759-1768. Khan MA, Ahmad SI (1992) Performance Evaluation of Pilot Waste Stabilization Ponds in Sub-Tropical Region. Wat. Sci.Tech. 26, 7-8, 1717-1728. Keskinkan O, Yüceer A (1997) Stabilizasyon Havuzlarýnda Organik Madde Giderimi ve Etkili Alg Türleri. In: Karpuzcu M, Kýnlý H, Bayar S, Dökmeci S (eds.), Türkiye'de Çevre Kirlenmesi Öncelikleri Sempozyumu II, I. Cilt, 22-23 Mayýs 1997, Gebze, Kocaeli, 201-208. Palmer MC (1986) Algae and Water Pollution. Castle House Publications Ltd, England. Parsons RT, Strickland JD (1963) Discussion of Spectrophotometric Determination of Marine Plant Pigments With Revised Equations for as Certaining Chlorophyll and Carotenoids. J. Marine Res. 21, 155-163. Patrick R, Reimer CW (1966) The Diatoms of United States. Vol I, The Academy of Natural Sciences, Pennsylvania. Patrick R, Reimer CW (1975) The Diatoms of United States. Vol II, The Academy of Natural Sciences, Pennsylvania. Prescott GW (1973) Algae of the Western Great Lake Area. Fifth printing. WMC Brown Comp. Pub., Dubaque, Iowa. Wrigley TJ, Toerien DF (1990) Limmnological Aspects of Small Sewage Ponds. Wat. Res. 24, 1, 83-90. Toprak H (1998) Atýksu Stabilizasyon Havuzlarýnýn ve Mekanik Lagünlerin Tasarým, Ýnþaat ve Ýþletme Esaslarý. Dokuz Eylül Üniversitesi Müh. Fak. Yay. No: 266, Ýzmir. Uður A, Yýlmaz F, Besler A (2000) Muðla Üniversitesi Evsel Atýksu Arýtma Tesisinde Bakteriyolojik, Protozoolojik ve Fiziko-Kimyasal Bir Araþtýrma. Ekoloji 10, 9-11. Yüceer S, Sarý B (1997) Stabilizasyon Havuzlarý Çýkýþ Sularýnda Alg Giderimi. In: Karpuzcu M, Kýnlý H, Bayar S, Dökmeci S (eds.), Türkiye'de Çevre Kirlenmesi Öncelikleri Sempozyumu II, I. Cilt, 22-23 Mayýs 1997, Gebze, Kocaeli, 209-214. Zulfiki H, Bontoux J, Canovas S, Picot B, Casellas C, Dubois A (1996) Seasonal Development of Phytoplankton and Zooplankton in a High-Rate Algal Pond. Wat. Sci. Tech. 33, 7, 199-206. No: 50, 2004 5