1
Ġçme Suyu Dağıtım ġebekelerinde Optimum Klorlama Uygulamalarının Matematiksel Modeller Kullanılarak GerçekleĢtirilmesi ve Dezenfeksiyon Sistemlerinin Yönetimi Projesi El Kitabı TÜBĠTAK KAMAG 107G088 Nolu Proje Hazırlayanlar: Prof.Dr. Habib MUHAMMETOĞLU Prof.Dr. Selçuk SOYUPAK Yük. Müh. Ġ.Ethem KARADĠREK ANTALYA, Nisan 2011 2
ÖNSÖZ (ASAT GENEL MÜDÜRÜ) Su ve Atıksu Ġdaresi Genel Müdürlükleri olarak görevlerimizin ne olduğu ve nasıl yapılacağı konusu birçok yasayla tarif edilmiģtir. Bizler bu yasaların uygulayıcısıyız. Ancak, görevlerimizi yaparken hedeflere varıģ yollarını öngörülerimiz ve hizmet ettiğimiz kentlerin gereksinimleriyle belirlemekteyiz. Bizler dünyada suyun öneminin, susuzluğun tehlikelerinin farkındayız. Farkında olduğumuz diğer bir konu da teknolojinin sürekli geliģtiği ve hizmet alanlarımızla ilgili yeni sistemlerin keģfidir. Bu gün, dünyanın en büyük sorunlarından birisi sudur. Suyun musluklardan akmasına kadar olan yolculuğu sanılanın aksine son derece meģakkatlidir. Su kaynaklarının sınırlı olması, kaynakların kirlenmeye karģı korunması, korumayı baģardığımız suyun kalitesinin bozulmaması ve kayıplara uğramadan tüketiciye ulaģması gerekmektedir. Sağlıklı suyu en az kayıpla sağlamak asli görevimizdir. Dünyaca önemli kararların alındığı bu konuda ASAT olarak biz de Antalya da önemli adımlar attık. Antalya nın hızla geliģtiği ve Türkiye nin dıģa açılan penceresi olduğu gerçeğini kabul etmek gerekir. Yıllardır yoğun göç alarak yeni Antalyalılarla tanıģan, her yıl on milyon yabancı ziyaretçiyle buluģan bir kentin altyapısından sorumlu olmak, bizleri daha kısa sürede çözümlenebilir çalıģma politikaları uygulamaya zorunlu bırakmıģtır. KAMAG Projesi bu zorunluluklar ve bu bakıģ açısı doğrultusunda doğmuģtur. Ülkemiz sürdürülebilir kaynaklar konusunda birçok kuruluģun birikimlerini birlikte ortaya koyarak ürettiği projelerle ve uygulanan yöntemlerin paylaģılmasıyla zenginleģen bir çevre politikasına sahiptir. Örnek çalıģmalar ve uygulamalar, bir kuruluģun tamamlanmıģ yatırımı, diğer bir kuruluģun yeni projesi olabilir. Bu paylaģımlar hem yol gösteren hem de tasarruf sağlayan yöntemlerdir. Bu amaçla KAMAG Projemizi sizlerle paylaģarak büyütmek, büyütürken paylaģmak istedik. ''Suyun Hak Ettiği Değere KavuĢması Projesi''nin baģlangıcı olarak kabul ettiğimiz bu çalıģmalarımızda emeği geçen tüm kurum, kuruluģ ve çalıģma arkadaģlarıma dünyanın geleceği adına teģekkür ederim. Fethi YALÇIN ASAT Genel Müdürü 3
ÖNSÖZ (PROJE YÜRÜTÜCÜSÜ) Bu el kitabında, Antalya - Konyaaltı su dağıtım Ģebekesinde klor ve su kayıpları yönetimi amacı ile gerçekleģtirilen TÜBĠTAK- KAMAG projesi ile ilgili özet bilgiler anlatılmaktadır. El kitabında, projenin ana iģ paketleri ve sonuçları ile ilgili özet ve genel anlamda fayda sağlayacak bilgiler yer almaktadır. Projeyle ilgili detaylı bilgi TÜBĠTAK a sunulan ara raporlardan ve final raporundan elde edilebilir. Konyaaltı pilot çalıģma bölgesinde uygulanan projenin, planlanan tüm hedeflere baģarıyla ulaģtığını bildirmekten memnuniyet duyarım. Proje çıktılarının Antalya kenti içme suyu dağıtım Ģebekesinin diğer kısımlarında uygulanmasını taahhüt eden ASAT, bu uygulamalara planlanandan önce baģlamıģ olup büyük ilerlemeler sağlamıģtır. Ġnanıyorum ki; projede kullanılan yaklaģımlar ve elde edilen sonuçlar, ülkemizdeki diğer belediyelere ve su kuruluģlarına uygulamada faydalı olacaktır. TÜBĠTAK a, KAMAG programını oluģturarak üniversiteler ve kamu kurumları arasında iģbirliği fırsatı yarattığı için teģekkür ederim. Proje süresince, projenin önemine inanan ve desteklerini esirgemeyen baģta ASAT Genel Müdürü Sayın Fethi YALÇIN ve diğer yetkililere teģekkür eder, destekleri olmadan projemizin baģarılı bir Ģekilde tamamlanamayacağını belirtmek isterim. Bu kapsamda özellikle Su ġebeke Arıtma Tesisleri Daire BaĢkanı Sayın Kamil CENGĠZ e de desteklerinden dolayı teģekkür ederim. Çevre Yönetimi Genel Müdürü Prof. Dr. Cumali KINACI ya desteklerinden dolayı teģekkür ederim. Ayrıca, isimleri bu el kitabı içerisinde verilen ASAT, Akdeniz Üniversitesi, Süleyman Demirel Üniversitesi, Atılım Üniversitesi ve Orta Doğu Teknik Üniversitesi nden proje katılımcılarına da teģekkürlerimi sunarım. Proje ekibi, projenin 30 aylık süreci içerisinde muhteģem bir iģ gerçekleģtirmiģtir. Ülkemizdeki su kuruluģları genellikle önemli veri tabanları geliģtiren verimli ve modern altyapıya sahiptir ve elde edilen veri tabanları akademisyenlerin de desteği ile su dağıtım Ģebekelerinin iģletimini geliģtirmek için kullanılabilir. Bu kapsamda, üniversiteler ve su kuruluģları arasındaki iģbirliği ve entegrasyon çok önemlidir. Ülkemizdeki akademisyenlerin ve su kuruluģları yetkililerinin, benzer iģbirliklerini gerçekleģtirebilecekleri çalıģmalar yapmalarını temenni ederim. Prof. Dr. Habib MUHAMMETOĞLU Çevre Teknolojileri A.B.D. BaĢkanı Akdeniz Üniversitesi, Mühendislik Fakültesi, Çevre Mühendisliği Bölümü 4
PROJE KATILIMCILARI 5
PROJE KATILIMCILARI (DEVAM ) 6
PROJE KATILIMCILARI (DEVAM ) 7
KLOR HAKKINDA GENEL BĠLGĠ I. Su dağıtım Ģebekesinde serbest bakiye klor kalmaması durumunda neler olur? Su dağıtım Ģebekelerine değiģik yollarla ulaģmıģ olan mikrorganizmaların dezenfekte ve inaktif olması için serbest bakiye klor gereklidir. Su dağıtım Ģebekelerinde serbest bakiye klor bulunmadığı durumlarda su tüketimine bağlı olarak ishal, kolera vb. hastalıkların geliģmesi riski artar. II. Eğer fazla miktarda klorlama yapılırsa neler olur? Klor, içme suyu içerisinde bulunan bazı organik ve inorganik maddelerle reaksiyona girer ve dezenfeksiyon yan ürünleri olarak trihalometan (THM) oluģturur. Klor konsantrasyonu ve organik-inorganik madde miktarı arttıkça, THM konsantrasyonu da artar. THM, kanserojen etki yaratabilen maddelerdir. Bu nedenle, Türkiye de uygulanmakta olan içme suyu kalite standartlarına göre toplam THM konsantrasyonunun 150 µg/l değerini aģmaması gerekmektedir. 2013 yılından itibaren toplam THM konsantrasyonu için izin verilen maksimum değer 100 µg/l olacaktır. III. Ġçme suyu dağıtım Ģebekelerinde klor konsantrasyonunu azaltan faktörler nelerdir? ġebekeye verilen klor, su içerisindeki çeģitli organik ve inorganik maddelerle reaksiyona girmesi neticesinde azalır. Bu nedenle, klor tüketim hızı doğrudan içme suyunun kalitesi ile bağlantılıdır. 8
KLOR HAKKINDA GENEL BĠLGĠ (Devamı ) Su içerisindeki yüksek toplam organik karbon, bromür, demir, mangan ve amonyum konsantrasyonları, klor için yüksek tüketim hızına neden olur. Klor tüketimi, suyun Ģebeke içerisindeki kalma süresi ile de artıģ gösterir. Buna bağlı olarak, Ģebekedeki su hızının düģük olduğu borularda ve uzun borularda, klor tüketimi artar. Benzer nedenlerden ötürü, içme suyu dağıtım Ģebekelerindeki ölü noktalarda genellikle düģük klor konsantrasyonları bulunur. Klor, ayrıca dağıtım sistemindeki boru malzemesi ile de reaksiyona girer ve buna bağlı olarak konsantrasyonu azalır. Klor tüketim hızı boru malzemesi, boru yaģı ve boru çapı değerlerine bağlı olarak değiģir. IV. Ġçme suyu dağıtım Ģebekelerinde izin verilen minimum ve maksimum serbest bakiye klor konsantrasyonları nelerdir? Ġlgili mevzuat ve kapsamı aģağıda verilmiģtir: 17.02.2005 tarih ve 25730 sayılı Resmi Gazete de yayımlanan Ġnsani Tüketim Amaçlı Sular Hakkında Yönetmelik te Ģebekenin uç noktalarında serbest bakiye klor miktarının en fazla 0,5 mg/l olması gerektiği belirtilmiģtir. Dünya Sağlık Örgütü (WHO) standartlarına göre musluk sularında minimum 0,2 mg/l serbest bakiye klor konsantrasyonu bulunması gereklidir. ġebekede izin verilen maksimum serbest bakiye klor konsantrasyonu ise temel olarak toplam THM oluģumu ile sınırlandırılmaktadır. 9
KLOR HAKKINDA GENEL BĠLGĠ (Devamı ) V. Klorun içme suyu dağıtım Ģebekesinin tüm noktalarında uygun konsantrasyonlar arasında olduğu nasıl kontrol edilir? Ġzleme yoluyla: Serbest bakiye klor konsantrasyonu, dağıtım Ģebekesinde pek çok noktada, farklı gün ve saatlerde ölçülür. Ancak, izleme yoluyla klorun Ģebekedeki alansal ve mekansal değiģimleri tam olarak takip edilemeyebilir. Modelleme yoluyla: Dağıtım Ģebekesindeki serbest bakiye klor konsantrasyonu modellerin kullanılması ile alana ve zamana bağlı olarak tahmin edilebilir. Modelleme ile tüm su dağıtım Ģebekesi için veri sağlanabilmekte, alansal ve zamansal değiģimler takip edilebilmektedir. VI. ġebekede klor modellemesi için hangi veriler gereklidir? Su dağıtım Ģebeke elemanları hakkında bilgi (boru koordinatları, uzunluk ve çap değerleri ), bu kapsamda CBS çok yardımcı olmaktadır Klorun ana akım bozunma katsayısının laboratuvarda tespit edilmesi ġebekenin farklı bölgelerindeki günlük debi ve su basıncı değiģimleri (debimetre ve basınç metrelerden alınan veriler çok yardımcı olmaktadır) Klor besleme noktası ve mümkünse Ģebekedeki farklı noktalarda klor konsantrasyonu değiģimi izlenmelidir. 10
KLOR HAKKINDA GENEL BĠLGĠ (Devamı ) VII. Modelleme ile klor hakkında hangi bilgilere ulaģılır? Modelleme bize aģağıdaki bilgileri sağlar: Klorun Ģebeke içindeki alansal değiģimleri Klorun Ģebeke içindeki zamansal değiģimleri VIII. Modellemenin klor için doğru tahmin değerleri verdiğinden nasıl emin olabiliriz? Model sonuçları için kalibrasyon ve doğrulama çalıģmaları yapılmaktadır. Bu kapsamda model tahminleri ile Ģebekedeki ölçüm sonuçları birbiri ile karģılaģtırılır. IX. Ara klorlama istasyonu nedir, ne için kullanılır? Serbest bakiye klor konsantrasyonları kabul edilebilir minimum değerlerin altına düģtüğünde (0,2 mg/l gibi), klor dozlama noktasında klor konsantrasyonu kabul edilebilir maksimum konsantrasyon değerlerine (1,0 mg/l gibi) yükseltilir. Ancak, kaynaktaki kabul edilebilir maksimum klor dozlamasına karģın, su dağıtım Ģebekesinin bazı noktalarında serbest bakiye klor konsatrasyonları kabul edilebilir minimum konsantrasyonların altına düģebilmektedir. Böyle bir durumda bir veya daha fazla ara klorlama istasyonu, su dağıtım Ģebekesindeki düģük klor konsantrasyonunu kabul edilebilir değerlerde tutmak için kullanılabilir. 11
SU KAYIPLARI YÖNETĠMĠ HAKKINDA GENEL BĠLGĠ I. Su kayıplarının çeģitleri nelerdir? Su kayıpları iki grup içinde tanımlanır: 1. Fiziksel su kayıpları: Borulardaki delik, çatlak ve bağlantılar ile birlikte ev bağlantılarından olan kayıplardır. Haznelerdeki taģmalar ve boruların patlaması ile gerçekleģen kayıplar da fiziksel kayıptır. 2. Görünen (ticari) su kayıpları: Görünen su kayıpları, genellikle tüketici sayaçlarından kaynaklanan düģük hassasiyete bağlıdır ve yasal olmayan bağlantı ve tüketimleri de içerir. ġekil 1. Fiziksel su kayıpları ġekil 2. Görünen (ticari) kayıplar (abone su sayacından önce kaçak bağlantı) 12
Bulgaristan Türkiye Slovenya Macaristan İrlanda Çek Cum. Romanya İtalya Fransa Slovakya İngiltere İspanya İsveç Finlandiya Danimarka Almanya Su Kayıpları (%) SU KAYIPLARI YÖNETĠMĠ HAKKINDA GENEL BĠLGĠ (Devamı ) II. Dünyada içme suyu Ģebekelerindeki su kayıpları hangi düzeydedir? Su dağıtım Ģebekeleri yeni dahi olsa belirli bir miktarda su kaybı beklenmektedir. Ancak bazı ülkelerde %50 ve daha fazla su kaybı mevcut iken su dağıtım Ģebekeleri daha iyi olan ülkelerde %10 un altında olmaktadır. 60 50 40 30 20 10 0 ġekil 3. Bazı Avrupa ülkeleri ve ülkemizdeki ortalama su kayıpları oranları (%) 13
SU KAYIPLARI YÖNETĠMĠ HAKKINDA GENEL BĠLGĠ (Devamı ) III. Ġzole Alt Bölge (DMA) nedir? Ġzole Alt Bölgeler (DMA), su dağıtım Ģebekesini daha kolay kontrol edebilmek için su dağıtım Ģebekesini birbirinden bağımsız, izole, küçük su dağıtım Ģebekelerine bölerek oluģturulan su dağıtım Ģebekeleridir. Alt bölgeler oluģturulurken, alt bölgelerin giriģine debimetre ve basınç metreler eklenmekte, kapalı vanalar ile Ģebekenin diğer kısmından ayrılan küçük bağımsız alt Ģebekeler elde edilmektedir. Alt bölgeye verilen toplam su miktarı, her alt bölge giriģinde bulunan debimetreler ile yasal tüketim ise tahakkuk edilen su faturaları verileri ile hesaplanır. Böylece her alt bölge için toplam su kaybı hesaplanabilir. ġekil 4. Örnek bir izole alt bölge (DMA) 14
SU KAYIPLARI YÖNETĠMĠ HAKKINDA GENEL BĠLGĠ (Devamı ) IV. Minimum Gece Debisi nedir? Minimum gece debisi bir su dağıtım Ģebekesinde tüketimin en az olduğu saatlerde (genellikle 02:00-05:00 aralığı) ölçülen debi miktarıdır. Minimum Gece Debisinin genel olarak büyük bir kısmını su dağıtım Ģebekesindeki çatlaklardan meydana gelen sızıntılar oluģturur. Minimum gece debisi ve gerçek (fiziki) su kayıpları arasında önemli bir iliģki vardır. Minimum gece debisi çalıģmaları, gerçek (fiziki) kayıpların tespit edilmesi ve su kayıplarını azaltmak için gerçekleģtirilecek senaryoların etkilerini değerlendirebilmek için oldukça önemlidir. ġekil 5. Minimum Gece Debisi oluģumu 15
TÜBĠTAK PROJESĠ HAKKINDA TEMEL BĠLGĠLER PROJE BAġLIĞI Ġçme Suyu Dağıtım ġebekelerinde Optimum Klorlama Uygulamalarının Matematiksel Modeller Kullanılarak GerçekleĢtirilmesi ve Dezenfeksiyon Sistemlerinin Yönetimi MÜġTERĠ KAMU KURUMU: ANTALYA BÜYÜKġEHĠR BELEDĠYESĠ ASAT GENEL MÜDÜRLÜĞÜ PROJE YÜRÜTÜCÜSÜ : Prof. Dr. Habib MUHAMMETOĞLU Akdeniz Üniversitesi Mühendislik Fakültesi Çevre Mühendisliği Bölümü PROJE SÜRESĠ: Temmuz 2008 Ocak 2011 (30 Ay) PROJE BÜTÇESĠ : 1.021.705,00 TL (TÜBĠTAK) + 457.259,31 TL (ASAT) 16
1. Pilot ÇalıĢma Bölgesi Seçimi Konyaaltı Bölgesi, TÜBĠTAK Projesinin uygulanması için pilot çalıģma bölgesi olarak seçilmiģtir. Projenin tüm iģ paketleri Konyaaltı Bölgesi nde uygulanmıģtır. Pilot çalıģma bölgesinin temel özellikleri aģağıdaki Ģekildedir: Pilot ÇalıĢma Bölgesi Ġsmi : Konyaaltı Bölgesi Bölgenin Nüfusu : 60.000 kiģi Ġçme Suyu Kaynakları : Boğaçay yeraltısuyu kaynağından toplam kapasitesi 48.000 m 3 /gün olan 3 adet keson ve 5 adet derin kuyudan sağlanmaktadır. Ġletim ġekli : Boğaçay Pompa Ġstasyonundan 4 adet pompa aracılığı ile Ģebekeye terfi edilmektedir. Dağıtım ġebekesi Rezervuarı : Toplam kapasitesi 15.000 m 3 olan, Hurma Depo isimli bir adet su dağıtım rezervuarı mevcuttur. Dezenfeksiyon yöntemi : Sodyum hipoklorit formunda klorlama Serbest Bakiye Klor Konsantrasyonları Kontrol Metodu : ASAT personeli tarafından manuel ölçümleme yöntemi ile kontrol gerçekleģtirilmektedir. 17
1. Pilot ÇalıĢma Bölgesi Seçimi (Devamı ) ġekil 1. Konyaaltı Su Dağıtım ġebekesi, Boğaçay Pompa Ġstasyonu ve Hurma Depo 18
2. Pilot ÇalıĢma Bölgesi Coğrafi Bilgi Sistemleri (CBS) Verilerinin Güncellenmesi ASAT mükemmel CBS yeteneklerine sahiptir. Boru koordinatları, cinsleri, çapları ve boru yaģları sokak sokak gezilerek kontrol edilmiģtir ve unutulan ya da yanlıģ bilgiler ile kayıt altında bulunan borulara ait doğru veriler güncellenmiģtir. Abone bağlantılarının tamamı CBS sistemine iģlenmiģtir. ġekil 2. ASAT CBS verilerinin gösterildiği bir CBS haritası 19
3. Pilot ÇalıĢma Bölgesinin Alt Bölgelere Ayrılması Pilot çalıģma bölgesi 18 alt bölgeye ayrılmıģtır. Her bir alt bölgenin diğer alt bölgelerden tamamen izole olup olmadığı Sıfır Basınç Testi uygulanarak kontrol edilmiģtir. ġekil 3. Pilot çalıģma bölgesi alt bölgeleri 20
4. Pilot ÇalıĢma Bölgesine Yeni SCADA Ġstasyonlarının Eklenmesi Pilot çalıģma bölgesi su dağıtım Ģebekesinde bulunan SCADA istasyonlarına ilaveten 8 yeni SCADA istasyonu kurulumu gerçekleģtirilmiģtir. (a) (b) (c) (d) ġekil 4. Yeni SCADA istasyonlarının inģası ve kurulumu (a) SCADA Rögar inģaatı, (b) Debi metre montajı, (c) inģası tamamlanan SCADA rögarı, (d) kurulumu tamamlanan SCADA istasyonu 21
5. On-line Su Kalitesi Analiz Cihazları, Debimetre ve Basınç Metre Kurulumları Kurulumu gerçekleģtirilen yeni SCADA istasyonlarına debimetre, basınç metre, su sıcaklığı, ph, elektriksel iletkenlik, bulanıklık ve serbest bakiye klor konsantrasyonu analiz cihazlarının montajı gerçekleģmiģtir. ġekil 5. Su kalitesi analiz cihazları ve debimetre ekranı ġekil 6. SCADA uzaktan kontrol ünitesi 22
6. Pilot ÇalıĢma Bölgesi Su Kalitesi Ġzleme ÇalıĢmaları Pilot çalıģma bölgesi su dağıtım Ģebekesi üzerindeki muhtelif noktalardan, ham su kaynağından ve klorlama iģleminden hemen sonra olmak üzere 27 noktada, her iki ayda bir defa olmak üzere toplam 15 defa laboratuvarda ve sahada ölçüm ve analiz çalıģmaları gerçekleģtirilmiģtir. Laboratuvarda ölçülen parametreler; amonyum, nitrit, nitrat, kjeldahl azotu, toplam fosfor, orto-fosfat, demir, mangan, toplam koliform, fekal koliform, toplam organik karbon, UV absorbansı, trihalometanlar ve bromür, Sahada ölçülen parametreler; ph, su sıcaklığı, elektriksel iletkenlik, bulanıklık, tuzluluk, çözünmüģ oksijen, serbest bakiye klor, toplam klor Yapılan ölçüm ve analiz çalıģmaları sonucunda Çizelge 1 de de görüldüğü üzere pilot çalıģma bölgesi su kalitesinin çok iyi olduğu tespiti yapılmıģtır. ġekil 7. Laboratuar ve arazi su kalitesi ölçüm ve analiz çalıģmaları 23
Çizelge 1. Antalya Konyaaltı Bölgesi Ġçme Suyu ġebekesi Ölçüm Sonuçlarının Yönetmelik/Standartlarla KarĢılaĢtırılması Parametre Birim Ölçülen en düģük değer Ölçülen ortalama değer* Ölçülen en yüksek değer TSE 266 (2005) Sağlık Bak. Ġnsani Tüketim Amaçlı Sular Hakkında Yönetmelik (2005) WHO (Dünya Sağlık TeĢkilatı) Sıcaklık ( 0 C) 10,6 20,18 31,4 - - - ph 7,29 7,51 7,95 6,5 ph 9,5 6,5 ve 9,5 - ÇözünmüĢ Oksijen mg O 2 /L 3,95 5,70 9,15 - - - Elektriksel Ġletkenlik µs/cm 547 593 651 2500 2500 - Tavsiye edilen klorür Tuzluluk ( ) 0,1 0,1 0,1 - - konsantrasyonu 250 mg/l Bulanıklık NTU 0,08 0,2 0,55 5 - - Serbest Klor mg/l 0,06 0,33 0,78 - Uç noktalarda en fazla 0,5 - Toplam Klor mg/l 0,08 0,36 0,80 - - - NH 4 mg/l 0,00 0,02 0,38 0,50 0,50 - NO 2 mg/l 0,002 0,017 0,055 0,5 0,5 2 NO 3 mg/l 3,05 9,82 17,8 50 50 50 Toplam Kjeldahl Azotu mg/l 0,28 1,09 5,60 - - - Genellikle Ortofosfat-P mg/l <0,01 <0,01 0,15 - - - Toplam-P mg/l <0,01 Genellikle <0,01 0,43 - - - Fe mg/l 0,01 0,02 0,07 0,2 0,2 - Mn mg/l 0,001 0,017 0,038 0,05 0,05 0,05 Toplam THM µg/l 10 15 23 - TOK mg/l 0,10 0,34 1,02 Bromür mg/l <0,02 100 (içme-kullanma suları için 31 Aralık 2012 tarihine kadar 150 µg/l olarak uygulanır.) Kloroform 300 Bromoform 100 Dibromoklorometan100 Bromodiklorometan 60 Farkedilebilir bir değiģiklik gözlenmemelidir Anormal değiģim yok - Genellikle <0,02 0,0539 - - - Toplam Koliform CFU/100 ml 0 0 10** 0 0 0 Fekal Koliform CFU/100 ml 0 0 0 0 0 - - : Standart/yönetmelikte yer almayan değerleri belirtmektedir. * : Her bir parametrenin ortalaması toplam 345 ölçüm ve analiz çalıģmasının değerlerinin ortalamasıdır. ** : Yalnızca 1 ölçüm istasyonunda 1 kez tespit edilmiģtir. 24
Klor (mg/l) PROJENĠN Ġġ PAKETLERĠ VE SONUÇLARI 7. Klor Tüketiminin Laboratuvarda Tayini Klor suya eklendiğinde, klor konsantrasyonu su içerisindeki Toplam Organik Karbon, Amonyum, Demir, Mangan gibi organik ve inorganik madde miktarına bağlı olarak zamanla azalır. Klorun su içerisindeki bozunma hızı (K b ), belirli sıcaklıklarda zaman içerisindeki bozunmaya bağlı olarak, laboratuvarda tayin edilebilir. Pilot çalıģma bölgesi için K b değeri, farklı sıcaklıklarda ve farklı mevsimlerde laboratuvarda tayin edilmiģtir. Tespit edilen klor bozunma hızı, çok iyi su kalitesine sahip pilot çalıģma bölgesi için, oldukça düģük çıkmıģtır. Çizelge 2. Laboratuvarda farklı sıcaklıklar için elde edilen ortalama klor bozunma hızları Sıcaklık ( 0 C) Ortalama K b (gün -1 ) 15 o C -0,06315 20 0 C -0,11305 ġekil 8. Klor bozunma hızı tayini laboratuvar çalıģmaları 30 o C -0,19405 1 0,8 0,6 0,4 0,2 0 0 2 4 6 8 10 12 14 16 18 Zaman (gün) ġekil 9. Laboratuvar çalıģmalarında elde edilen klorun zamanla bozulma grafiği 25
8. EPANET Model Uygulamaları EPANET, hidrolik ve su kalitesi modellemesi için geliģtirilmiģ deterministik bir modeldir. EPANET, US-EPA (BirleĢik Devletler Çevre Koruma Ajansı) tarafından geliģtirilmiģtir. EPANET, dünya çapında birçok Ģebekede su kalitesi ve hidrolik modelleme çalıģmaları için kullanılan, güvenilirliği kanıtlanmıģ bir modeldir. EPANET modeline http://www.epa.gov/nrmrl/wswrd/dw/epanet.html linkinden ücretsiz olarak ulaģılabilir. ġekil 10. EPANET su kalitesi ve hidrolik modeli 26
9. EPANET Modeli Kalibrasyon ÇalıĢmaları EPANET modeli kalibrasyonu, klorun boru cidarı bozunma hızının (K w ) tespiti için gerçekleģtirilmiģtir. K w değerinin tespiti, sahada gerçekleģtirilen klor ölçümleri ile model tahminleri kıyaslanarak gerçekleģtirilmiģtir. EPANET modeli kalibrasyonu, Hazen-Williams eģitliğindeki boru cidar pürüzlülük katsayısının (R) tespiti için gerçekleģtirilmiģtir. R değerinin tespiti, sahada gerçekleģtirilen su basıncı ölçümleri ile model tahminleri kıyaslanarak gerçekleģtirilmiģtir. K w değeri -0,01 m/gün, R değeri ise 100-120 aralığında bulunmuģtur. (a) (b) ġekil 11. Su basıncının sahada ölçümü (a) Basınç metre (b) Basınç metreyi besleyen kuru tip akü ve basınç metre ekranı 27
10. EPANET Modeli Doğrulama ÇalıĢmaları EPANET modeli tahminlerinin doğrulaması, sahada yapılan ölçümler ile model tahminlerinin kıyaslanması ile gerçekleģtirilmiģtir. Kalibrasyonu yapılan EPANET modeli, serbest bakiye klor konsantrasyonlarını, taģınabilir kolorimetrelerin hassasiyeti olan 0,02 mg/l ortalama hata ile tahmin edebilmektedir. ġekil 12. EPANET Modeli doğrulama çalıģmalarında S1243 nolu düğüm noktasındaki serbest bakiye klor konsantrasyonu saha ölçümleri ve model tahminleri 28
11. EPANET Modeli Kullanılarak Klor Yönetim ÇalıĢmaları ġekil 13.Pilot çalıģma bölgesinde 02.12.2010 tarihinde S123 no lu düğüm noktası için 24 saat süre ile tahmin edilen serbest bakiye klor konsantrasyonları ġekil 14. Pilot çalıģma bölgesi için 22.07.2010 tarihinde saat 15:00 itibari ile oluģturulan serbest bakiye klor konsantrasyonlarının mekansal değiģim grafiği 29
11. EPANET Modeli Kullanılarak Klor Yönetim ÇalıĢmaları (Devamı ) Klor yönetim çalıģmaları için kalibrasyonu ve doğrulaması gerçekleģtirilmiģ EPANET modeli kullanılmıģtır. EPANET modeli, pilot çalıģma bölgesi su dağıtım Ģebekesinin tüm noktalarında tüm yıl boyunca en düģük klor konsantrasyonunun 0,2 mg/l olması için Boğaçay Pompa Ġstasyonunda (klor dozlama noktasında) dozlanması gereken minimum klor konsantrasyonunun tespiti için kullanılmıģtır. Model çalıģmaları sonucunda yaz sezonunda Boğaçay Pompa Ġstasyonunda dozlanması gereken klor konsantrasyonu gündüz ve gece saatleri için 0,45 mg/l olarak tespit edilmiģtir. Model çalıģmaları sonucunda kıģ sezonunda Boğaçay Pompa Ġstasyonunda dozlanması gereken minimum klor konsantrasyonu, gündüz ve gece saatleri için 0,35 mg/l olarak tespit edilmiģtir. Bu değer, oluģabilecek riskleri en aza indirmek amacı ile 0,40 mg/l olarak alınabilir. Yaz ve kıģ ayları dıģındaki zamanlar için ise Boğaçay Pompa Ġstasyonunda dozlanması gereken klor konsantrasyonu 0,40 mg/l ile 0,45 mg/l aralığında alınabilir. Uygulamada kolaylık sağlaması maksadıyla Boğaçay Pompa Ġstasyonunda tüm yıl boyunca uygulanabilecek klor dozlama konsantrasyonu 0,45 mg/l ile 0,50 mg/l olarak alınabilir. 30
12. ANN Modeli GeliĢtirilmesi Modelleme ÇalıĢmaları: SCADA sistemine sahip herhangi bir Ģebekede veriye dayalı yapay sinir ağları (YSA) ve dinamik modeller kullanarak herhangi bir noktada serbest bakiye klor konsantrasyonunu tahmin etmek mümkündür. Proje çerçevesinde Antalya Konyaaltı Pilot ġebeke Bölgesi için: Çok girdili tek çıktılı YSA modeller, Tek girdili tek çıktılı zaman serisi YSA modelleri, ve nihayet Sistem tanımlama esasına dayalı dinamik modeller geliģtirilmiģtir. Benzer modeller sağlıklı SCADA verilerine sahip herhangi bir Ģebeke için geliģtirilebilir. Uygulama Örneği: 0.8 0.7 4 MA ON 70 CHL (Çıktı) 0.6 0.5 0.4 0.3 0.2 0.1 0.0-100 -50 0 50 100 200 300 400 500 600 150 250 350 450 550 650 Gözlem sayısı ON70 ÖLÇÜMLER MLP96-5-1 LE TAHMİNLER ġekil 15. Antalya Konyaaltı ġebekesi ON_70 Ġstasyonu için kullanılabilen tek girdili tek çıktılı zaman serisi YSA model tahminleri ve ölçümlerin karģılaģtırılması 31
12. ANN Modeli GeliĢtirilmesi (Devamı ) Yapay Sinir Ağları Tabanlı Kaynaktan ġebeke Dezenfeksiyonu Modelleme ve Anlık Karar Destek ÇalıĢmaları: Bu proje kapsamında Anlık Karar Destek amaçlı bir yazılım geliģtirilmiģ bulunmaktadır: Bu yazılım kullanılarak Ģebekelerde serbest bakiye klor açısından kritik konsantrasyonlara sahip istasyon(lar)da ileriye yönelik olarak istenen konsantrasyon(ları) temin etmek amacı ile ana klor besleme ünitesinde karar anında hangi dozun uygulanması konusunda karar verilebilmektedir. Yazılım YSA yöntemini kullanan ve Ģebeke üzerinde bir veya birden fazla kritik istasyon için klor dozlamasının yapıldığı ana klor dozlama ünitesinde hangi dozda klor verilmesi ile ilgili karar destek sistemidir. Yazılım, bünyesinde oluģturacağı yapay sinir ağları modellerini geliģtirmek için geçmiģe yönelik geriye doğru güncel serbest bakiye klor veri tabanına ihtiyaç duymaktadır. Kritik serbest bakiye klor konsantrasyonuna sahip istasyonlar için yaklaģık su yaģı bilgisi, hangi gelecek değerin tahmin edilmesi konusunda karar vermede yardımcı olmaktadır. ġekil 16. Yazılım kullanıcı ara yüzü ve Antalya Konyaaltı ġebekesi Ġçin Bir Uygulama Sonucu 32
13. Ara Klorlama Ġstasyonlarının Yer ve Sayısının Tespiti için Model GeliĢtirilmesi ġebekelerde klorlama tek kaynaktan yapıldığında ana klorlama istasyonuna yakın bölgelerde THM oluģma riski artarken uç noktalarda yeterli seviyede serbest bakiye klor olmayabilir. ÇÖZÜM: Ana klorlama ünitesine ilaveten ara klorlama üniteleri yerleģtirilebilir. Ġlave klor istasyonlarının sayısı, yerleri ve bu istasyonlarda uygulanacak klorlama rejimini belirleyen Daha İyi Şebeke adını taģıyan bir yazılım geliģtirilmiģ bulunmaktadır. Yazılım Ģebeke dezenfeksiyon sistemlerinin planlanması ve iģletilmesinde karar-destek amaçlı olarak hazırlanmıģtır. Yazılımı kimler kullanabilir? Yazılım kullanıcısının Ģebeke tasarımı, iģletmesi ve analizi ile ilgili teknik eleman olması yeterlidir. Ayrıca EPANET yazılımı ile tasarım ve analiz yapılması konularında tecrübeli olması yazılım kullanılmasında ilave kolaylık sağlayacaktır. Yazılımı kullanacak mühendislerin genetik algoritma ile en-iyileme yöntemi konusunda bir eğitimden geçmeleri yazılımın etkin kullanımını sağlayacaktır. Yazılım özellikleri: Yazılımın kullanılabilmesi için herhangi bir bilgisayar kodu yazılması gerekmemektedir. Kolay kullanma özellikleri olan arayüzler vasıtası ile Ģebeke en-iyileme bilgileri girilip sonuçlar raporlandırılabilir. Kullanıcı arayüzü girdileri: ġebeke Özellikleri Uygunluk fonksiyonu Ek klorlama istasyonunda klorlama kesikli mi? Sürekli mi? Kaç tane ek klor dozlama istiyorum? Ara klorlamada uygulanacak klorlama aralığı ne olacak? Tüm Ģebekede istenen klor aralığı? Kaç tane ek klor dozlama istiyorum? Vs. 33
13. Ara Klorlama Ġstasyonlarının Yer ve Sayısının Tespiti için Model GeliĢtirilmesi (Devamı ) 14. Antalya Konyaaltı ġebekesine Uygulama Sonuçları Antalya Konyaaltı Ģebekesinde yapılan uygulamada, 3 ara istasyon kullanılarak tarif edilen serbest bakiye klor sınırları dıģında klorlu su tüketme riski on binde 1,83 den sıfıra yakın değerlere düģürülebilmiģtir. Ġlave klor istasyonlarında klor uygulama aralığı 0,3-0,5 mg/l arasında tutulmuģ; kabul edilebilir klor aralığı 0,3-0,5 mg/l serbest bakiye klor alınmıģtır. Daha Ġyi ġebeke yazılımı ile üretilen rapor, ek klorlama ünitelerinin yerlerini ve uygulanması gerekli dozları verebilmektedir: Düğüm noktası Dozlama konsantrasyonu (ppm) 6345 0,4 900589 0,5 70567 0,5 ġekil 17. Daha İyi Şebeke programı ile iyileģtirilen Antalya Konyaltı Su Dağıtım ġebekesinde EPANET yazılımı ile tespit edilen ölü noktalar ve serbest bakiye eģ konsantrasyon eğrileri 34
14. Pilot ÇalıĢma Bölgesi Su Kayıpları Yönetimi I. Her bir alt bölgede toplam su kayıplarının hesaplanması: Her bir alt bölge için su bütçesi oluģturulması, su kayıplarının tespiti ve yönetimi için oldukça önemlidir. Çizelge 3. IWA (Uluslararası Su KuruluĢu) tarafından geliģtirilen su dengesinin ON_68 numaralı Alt Bölge için oluģturulması * Kabul edilen değerleri ifade etmektedir. 35
14. Pilot ÇalıĢma Bölgesi Su Kayıpları Yönetimi (Devamı ) II. Basınç yönetimi için hidrolik model kullanımı Alt bölgelerde en uygun su basıncı değerinin tespiti ve azaltılması gereken su basıncı miktarı, hidrolik model kullanılarak tespit edilmiģtir. - ON_68 numaralı alt bölgede basınç kırıcı vana montajı öncesinde su basıncının mekansal değiģimleri: Basınç (m.) Basınç (m.) ġekil 18. Maksimum debide su basıncının mekansal değiģimi (SCADA istasyonunda ölçülen su basıncı 50,6 m.s.s.) ġekil 19. Minimum debide su basıncının mekansal değiģimi (SCADA istasyonunda ölçülen su basıncı 51,5 m.s.s.) 36
14. Pilot ÇalıĢma Bölgesi Su Kayıpları Yönetimi (Devamı ) II. Basınç yönetimi için hidrolik model kullanımı (Devamı ): - ON_68 numaralı alt bölgede basınç kırıcı vana montajı sonrasında (basınç kırıcı vana ile su basıncı 3 bar değerine indirilmiģtir) su basıncının mekansal değiģimleri: Basınç (m.) Basınç (m.) ġekil 20. Maksimum debide su basıncının mekansal değiģimi (SCADA istasyonunda ölçülen su basıncı 30 m.s.s.) ġekil 21. Minimum debide su basıncının mekansal değiģimi (SCADA istasyonunda ölçülen su basıncı 30 m.s.s.) 37
14. Pilot ÇalıĢma Bölgesi Su Kayıpları Yönetimi (Devamı ) III. Su basıncının azaltılması ile su kayıplarında meydana gelen azalma: ON_68 numaralı alt bölgede, su basıncının 3 bar değerine indirilmesi için basınç kırıcı vana kullanılmıģtır. Minimum ve maksimum debi değerlerinin basınç ile değiģim grafiği ġekil 22 de verilmektedir. ġekil 22. ON_68 numaralı alt bölgede basınç kırıcı vana montajı öncesinde ve sonrasında elde edilen debi-su basıncı grafiği 38
14. Pilot ÇalıĢma Bölgesi Su Kayıpları Yönetimi (Devamı ) IV. Abone su sayaçlarının daha hassas sayaçlar ile değiģtirilmesi sonucunda su kayıplarında meydana gelen azalma: ASAT tesislerinde su sayaçlarının hassasiyetlerinin tespit edilmesi için yapılan testte mevcut su sayaçlarının (B tipi) özellikle düģük debilerde yeteri kadar hassasiyete sahip olmadığı tespit edilmiģtir. Bazı bölgelerdeki B tipi abone su sayaçlarının daha hassas C tipi abone su sayaçları ile değiģtirilmesi sonucunda yaklaģık %20 oranında gelir artıģı sağlanmıģtır. ġekil 23. Farklı tipteki abone su sayaçları farklı ölçüm hassasiyetlerine sahiptir. 39
Su tüketimi (m 3 /30 gün) PROJENĠN Ġġ PAKETLERĠ VE SONUÇLARI 14. Pilot ÇalıĢma Bölgesi Su Kayıpları Yönetimi (Devamı ) IV. Abone su sayaçlarının daha hassas sayaçlar ile değiģtirilmesi sonucunda su kayıplarında meydana gelen azalma (Devamı ): ġekil 24. Abone su sayaçlarının hassasiyetlerinin tespiti için gerçekleģtirilen test çalıģmaları ve test standı 40000 35000 30000 25000 20000 15000 10000 5000 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 Sayaç Okuma Dönemleri B tipi Sayaç C tipi Sayaç ġekil 25. B tipi ve C tipi sayaçlar ile aynı okuma dönemleri için elde edilen su tüketim verileri 40