Arıtılmış Atıksuların Geri Kullanımı by Bilal YILDIZ

Arıtılmış Atıksuların Geri Kullanımı Doç. Dr. İsmail KOYUNCU

İstanbul Teknik Üniversitesi Çevre Mühendisliği Bölümü

Sunuş Özeti • • • • • • • • •

Giriş Suyun Önemi Dünya’da Suyun Mevcut Durumu Atıksu Geri Kazanım Tipleri ve Geri Kazanım Tesisinin Yeri Atıksu Geri Kazanımının Tarihçesi Atıksu Geri Kazanımı için Uygulanan Yönetmelikler Atıksu Geri Kazanım Teknolojileri Atıksu geri kazanım örnekleri Sonuçlar

Suyun Önemi Su; yaşayan bütün canlılar için en önemli doğal kaynaklardan biridir. İnsan kullanımı, ekosistem kullanımı, ekonomik kalkınma, enerji üretimi, ulusal güvenlik gibi suyun gerekli olduğu birçok alan vardır.

Suyun Önemi • Canlıların yaşaması için gerekli temel unsurlar hava, su, ısı, ışık ve besindir. • Bu unsurların başında oksijen ve su gelir. Kısaca su hayattır denilebilir. Yani su yoksa hayat da yok demektir. • İnsan yalnız su içerek yaklaşık 5 hafta hayatını sürdürebildiği halde, susuzluğa ancak 7-12 gün dayanabilir.

Su kaynaklar覺

K/J Co, 2005

Su Kıtlığının Dağılımı

Su kıtlığı • Dünya’da kişi başına su tüketimi yılda ortalama 800 m3 civarındadır. • Dünya nüfusunun yaklaşık % 20’sine karşılık gelen 1.4 milyar kişi yeterli içme suyuna, 2.3 milyar kişi ise sağlıklı suya ulaşamamaktadır. • Bazı tahminler, 2025 yılından itibaren 3 milyardan fazla insanın su kıtlığı ile yüz yüze geleceğini göstermektedir. • Dünya Gıda ve Tarım Teşkilatı (FAO-Food and Agriculture Organization) göre, 1995 yılında su kıtlığı ve su stresi yaşayan nüfusun dünya nüfusuna oranı sırası ile % 29 ve % 12 iken, 2025 yılında bu oranların % 34 ve % 15’e yükselmesi beklenmektedir (WWFTürkiye, 2008). Ionics

Su kıtlığı olan bölgeler • 2001 yılı itibari ile 18 ülke su kıtlığı problemi ile karşı karşıyadır: – Ortadoğu ve Kuzey Afrika ülkeleri – Bazı Avrupa ve Asya ülkeleri

• 2025 yılında bu sayının 29 ve 2050 yılında 54 ve bu şartlarda yaşamak zorunda kalan nüfusun da 3.76 milyara yükselmesi beklenmektedir. • 2050’de 9.4 milyar olması beklenen dünya nüfusunun % 40’ı su sıkıntısı çekecektir. • Su kıtlığının yanında, suyun kaliteside çok önemlidir.

Ionics

Dünya’da Kişi Başına Kullanılabilir Su Potansiyeli Durum

Su Kaynağı (m3/kişi/yıl)

1995

2025

Nüfus (milyon)

Dünya Nüfusuna Oranı (%)

Nüfus Dünya (milyon) Nüfusuna Oranı (%)

Su Kıtlığı Var

< 500 500-1 000

1 077 587

19 10

1 783 624

25 9

Su Stresi Var

1 000-1 700

669

1 077

>1 700

3 091

3 494

241

296

5 665

100

7 274

100

Su Yeterli Sınıflandırma Dışı Toplam

(WWF-Türkiye, 2008)

Türkiye’de durum

Türkiye

• Ekonomik olarak kullanılabilir kısım düşünüldüğünde, kişi başına yıllık su miktarı 1500 m3 civarında olmaktadır. • Kişi başına yıllık 1,000 – 2,000 m3 suyu bulunan ülkeler su stresi altında bulunuyor demektir. • Bu sınıflandırmaya göre Türkiye su stresi altındaki ülkeler arasında bulunmaktadır.

Esenyel, O., 2001. Water potential of Turkey and its use

Türkiye • Türkiye’de bölgesel su probemi vardır. • Bazı bölgelerde yeterli su var iken bazı bölgelerde su bulunmamaktadır. • Su bulunmayan bölgeler için alternatif çözümler araştırılmalıdır.

Türkiye’de Nüfusa ve Yıllara Göre Kişi Başına Düşen Su Miktarı(m3)

Tatlı Su Kaynaklarının Sektörel Kullanımı (%) Sektör

Dünya Gelişmiş Gelişmekte Az Gelişmiş Avrupa Ülkeler Olan Ülkeler Ülkeler

Türkiye

Tarım

67-70

Sanayi

22- 23

İçme ve Kullanma

8- 10

(WWF-Türkiye, 2008)

Su, dolaylı olarak da beslenme üzerinde etkilidir. Artan nüfusun ve azalan tarım alanlarının yarattığı beslenme sorunları, “Sulu Tarım uygulaması” ile çözülmeye çalışılmaktadır.

Su kıtlığına çözümler • Su dağıtım sistemlerinin yenilenmesi ( su kayıplarının azaltılması) • Su tasarrufu • Evsel ve endüstriyel atıksuların geri kazanılması ve deniz suyunun arıtılması • Hangi kalitede su gerekli ise o kalitede suyun sağlanması (içme suyu, yıkama suyu, sulama suyu, endüstriyel su v.b.)

E. Drioli

Su temini alternatifleri Desalinasyon

Havzalar aras覺 su transferi

At覺ksu geri kazan覺m覺

Mevcut kaynaklar

Dünya Bankası verilerine göre: • Su tasarrufu, yeni kaynak üretmeye göre en iyi çözümdür. • Desalinasyon, havzalararası su transferi, atıksu geri kazanımı vb kaynaklar araştırıldıktan sonra en son alternatif olarak gündeme girmelidir.

Atıksu geri kazanımı • Geri kazanılan atıksu miktarı, – 2005 – 19.4 milyon m3 – 2010 – 33.7 milyon m3 – 2015 – 54.5 milyon m3

Market Research Report, 2005-2015

Atıksu geri kazanımı Atıksu geri kazanım endüstrisi, desalinasyona göre daha hızlı gelişmektedir. Bunun sebepleri: • ABD, Avrupa ve Avustralya’nın geri kazanımı desteklemesi. • Çin, Ortadoğu ve Kuzey Afrika ülkelerinde atıksu alt yapının tamamlanmaya başlaması. • Atıksu arıtma (daha çok membran teknolojilerinde) maliyetinin azalması.

Market Research Report, 2005-2015

Atıksu geri kazanım yöntemleri

Doğrudan ve Dolaylı geri kullanım

At覺ksu geri kazan覺m tesisinin yeri

Atıksu Geri Kazanımının Tarihçesi • Dünya’daki geri kazanım uygulamaları yeni değildir ve çok eskilere dayanmaktadır. • Ancak, modern geri kazanım uygulamaları 1960’lı yıllardan sonra başlamıştır. • 1960’lı yıllarda, atıksu arıtma teknolojisindeki gelişmelerle birlikte modern geri kazanım uygulamaları da başlamıştır.

Atıksu Geri Kazanımının Tarihçesi Zaman

Yer

Uygulama

1960

Sacramento, ABD

Kaliforniya’da atıksu geri kazanımı teşvik edilmeye başlanmıştır.

1962

Los Angeles, ABD

Arıtılmış atıksuyun yer altına sızdırılması projesi başlamıştır.

1962

La Soukra, Tunus

Arıtılmış atıksuyun başlamıştır.

1965

San Diego, ABD

1965

İsrail

1975

Fountain Valley, ABD (Water Factory 21)

1977

Irving, ABD

1977

St.Petersburg, FL, ABD

1977

Tel Aviv, İsrail

Dan Region Projesi: Arıtılmış atıksu yeraltına deşarj ediliyor ve kuyularla çekilip 100 km uzaklıktaki bölgelerin sulaması yapılıyor.

1984

Tokyo, Japonya

Evsel atıksu arıtma çıkışından gelen arıtılmış atıksu, ikinci bir şebeke ile büyük iş merkezlerinin tuvalet sifonlarında kullanılmıştır.

1989

Girona, İspanya

Golf sahalarının sulaması gerçekleştirilmektedir.

1999

Adelaine, Avustralya

Avustralya’nın en büyük gerş kazanım uygulaması olan 120000 m3/günlük evsel atıksu arıtma tesisi çıkışı tarımsal sulamada kullanılmıştır.

2002

Singapur

NEWater projesi başlamıştır. Ters osmoz çıkışı direkt olarak şebekeye verilmektedir.

yeraltına

deşarjı

sulamada

kullanılması

Arıtılmış atıksular ile beslenen göller balıkçlık ve yüzmeye açılmıştır. İkincil arıtma çıkışı bitki sulamasında kullanılmaya başlamıştır. Arıtılmış atıksuların kullanma suyu temin edilen yeraltı kuyularına beslenmesine başlanmıştır. Arıtılmış atıksu ikinci bir şebeke kullanılmaya başlanmıştır.

ile

yeşil

alan

sulamasında

Büyük bir atıksu geri kazanım projesi başlatılmıştır.

Endüstriyel geri kazanım • Geri kazanım tarihçesi çok eskilere dayanmaktadır. • USA da, arıtılmış ve klorlanmış evsel atıksular, çelik endüstrisinde 1940 larda geri kullanılmaya başlanmıştır. • İlk bilimsel uygulama 1956 yılına dayanmaktadır. Japonya’da, endüstriyel su kanununda, yeraltı suyunun kullanımına sınırlandırmalar getirilmiştir. Bu durum, geri kazanıma olan önemi artırmıştır. • Şu anda Japonya’da geri kazanım miktarı % 80’ler seviyesindedir.

Avrupa’da endüstriyel geri kazanım için • Avrupa’da endüstriyel geri kazanım için membran teknolojilerine harcanan bütce, 2000 yılında 198 milyon $, 2007 yılında 382 milyon $ a yükselmiştir.

Atıksu Geri Kazanım Yönetmelikleri Yıl

Uygulama

1918

Kaliforniya Halk Sağlığı tarafından, ‘Atıksuların sulamada kullanımı’ ile ilgili olarak ilk yönetmelik ortaya konmuştur.

1952

İsrail’deki ilk yönetmelik

1973

WHO standardı (100 FK/100 ml, numunenin % 80’nin de)

1978

Kaliforniya’daki atıksuların geri kullanımı yönetmeliği (2.2 TK/100 ml)

1978

Israil yönetmeliği (12 FK/100 ml, numunenin % 80’nin de, 2.2 FK/100 ml, numunenin % 80’nin de)

1983

Dünya Bankası Raporu

1983

Florida (USA) yönetmeliği (Sıfır E. coli/ 100 ml)

1984

Arizona (USA) yönetmeliği: (1 virus/40 l) ve Giardia (1 cyst / 40 l)

1985

Feachem raporu

Atıksu Geri Kazanım Yönetmelikleri Yıl

Uygulama

1985

Engelberg raporu

1989

WHO standardı (1000 FK/100 ml, < 1 nematod yumurtası/l)

1990

Texas yönetmeliği (75 FK/100 ml)

1991

WHO ve US EPA’ya göre Fransa yönetmeliği

1992

EPA yönetmeliği (Sıfır FK/100 ml (7 günlük ortalama, bütün numunelerde en fazla 14 FK/100 ml))

2000

Kaliforniya yönetmeliği revize edildi

2003

WHO tarafından arıtılmış atıksuyun yeraltına deşarjı raporu

2004

EPA yönetmeliği revize edildi. (Sıfır FK/100 ml (7 günlük ortalama, bütün numunelerde en fazla 14 FK/100 ml))

2006

WHO yönetmeliği revize edildi.

Türkiye – Teknik Usuller Tebliği Sulama suyu sınıfı

Kalite kriterleri

Sınıf su (çok iyi)

II. Sınıf su (iyi)

III. Sınıf su (kullanıl abilir)

IV. Sınıf su (ihtiyatla kullanılma lı)

V. sınıf su (zararlı) uygun değil

EC25x106

0-250

250-750

750-2000

2000-3000

> 3000

Değişebilir Sodyum Yüzdesi (% Na)

< 20

20-40

40-60

60-80

> 80

Sodyum Adsorbsiyon oranı (SAR)

< 10

10-18

18-26

> 26

Sodyum karbonat kalıntısı meq/l mg/l

> 1.25 < 66

1.25-2.5 66-133

> 2.5 > 133

Klorür (Clˉ), meq/l mg/l

0-4 0-142

4-7 142-249

7-12 249-426

12-20 426-710

> 20 > 710

Sülfat (SO4=) meq/l mg/l

0-4 0-192

4-7 192-336

7-12 336-575

12-20 575-960

> 20 > 960

Toplam tuz konsantrasyonu (mg/l)

0-175

175-525

525-1400

1400-2100

> 2100

Bor konsantrasyonu (mg/l)

0-0.5

0.5-1.12

1.12-2.0

> 2.0

Sulama suyu sınıfı*

C1S1

C1S2, C2S2, C2S1

C1S3, C2S3, C3S3, C3S2, C3S1

NO3ˉ veya NH4+ mg/l

0-5

5-10

10-30

30-50

> 50

0-2

2-20

20-100

100-1000

> 1000

Fekal Koliform

1/100 ml

C1S4, C2S4, C3S4, C4S4, C4S3, C4S2, C4S1

Türkiye – Teknik Usuller Tebliği

EPA Yönetmeliği (2004) Geri kazanım türü

Arıtma tipi

Geri kazanılmış suyun kalitesia

Her türlü yeşil alan sulaması (Parklar, golf sahaları vb.)

-İkincil arıtma -Filtrasyon -Dezenfeksiyon

-pH=6-9 -BOİ5 < 10 mg/l -Fekal koliform: 0/100 ml

Yüzeysel ve yağmurlama sulama ile sulanan ve ham olarak doğrudan yenilebilen her tür gıda ürünü

-İkincil arıtma -Filtrasyon -Dezenfeksiyon

-pH=6-9 -BOİ5 < 10 mg/l -Fekal koliform: 0/100 ml

Çim üretimi ve kültür tarımı gibi halkın girişinin kısıtlı olduğu yerler

-İkincil arıtma -Dezenfeksiyon

-pH=6-9 -BOİ5 < 30 mg/l -AKM < 30 mg/l -Fekal koliform < 200 ad/100 ml -Bakiye klor > 1 mg/l

Meyve bahçeleri ve üzüm bağları gibi ürünlerin salma sulama ile sulanması

-İkincil arıtma -Dezenfeksiyon

-AKM < 30 mg/l -pH=6-9 -BOİ5 < 30 mg/l -Fekal koliform < 200 ad/100 ml -Bakiye klor > 1 mg/

Otlak hayvanları için mera ve tarla sulaması

-İkincil arıtma -Dezenfeksiyon

-AKM < 30 mg/l -pH=6-9 -BOİ5 < 30 mg/l -Fekal koliform < 200 ad/100 ml -Bakiye klor > 1 mg/l

-Bulanıklık < 2 NTU -Bakiye klor > 1 mg/l

EPA Yönetmeliği (2004) Geri kazanım türü

Arıtma tipi

Geri kazanılmış suyun kalitesia

Balık tutma, yüzme gibi su ile temasın olduğu durumlar

-İkincil arıtma -Filtrasyon -Dezenfeksiyon

-pH=6-9 -BOİ5 < 10 mg/l -Fekal koliform: 0/100 ml

Estetik amaçlı olarak kullanılan ve insanlar ile suyun temas etmesinin mümkün olmadığı durumlar

-İkincil arıtma -Dezenfeksiyon

-AKM < 30 mg/l -pH=6-9 -BOİ5 < 30 mg/l -Fekal koliform < 200 ad/100 ml -Bakiye klor > 1 mg/l

Beton üretimi

-İkincil arıtma -Dezenfeksiyon

-AKM < 30 mg/l -pH=6-9 -BOİ5 < 30 mg/l -Fekal koliform < 200 ad/100 ml -Bakiye klor > 1 mg/l

Endüstriyel soğutma suyu

-İkincil arıtma -Dezenfeksiyon

-AKM < 30 mg/l -pH=6-9 -BOİ5 < 30 mg/l -Fekal koliform < 200 ad/100 ml -Bakiye klor > 1 mg/l

Yapay ve doğal sulak alanlar (Minimum bu standartların sağlanması gerekir.)

-İkincil arıtma -Dezenfeksiyon

-BOİ5 < 30 mg/l -AKM < 30 mg/l -Fekal koliform < 200 ad/100 ml -Bakiye klor > 1 mg/l

Kullanım olmayan deşarj

Yere bağlı (Minimum ikincil arıtma)

Yere bağlı olarak değişmekte

-İkincil arıtma -Filtrasyon -Dezenfeksiyon -İleri arıtma sistemleri

-pH=6.5-8.5 -TOK < 3 mg/l -Bulanıklık < 2 NTU -Fekal koliform: 0/100 ml -Bakiye klor > 1 mg/l -İçme suyu standartlarının sağlanması

suyu yeraltı

maksatlı suyuna

Kullanım suyu maksatlı yeraltı suyuna deşarj

-Bulanıklık < 2 NTU -Bakiye klor > 1 mg/l

WHO Yönetmeliği (2006) Maruz kalma senaryosu

Log patojen giderimi*

Helmint yumurtası sayısı /l

Marul Soğan Kısıtlamalı sulama

6 7

≤1 ≤1

Mekanik ağırlıklı İşçi ağırlıklı Merkezi damlama sulama

3 4

≤1 ≤1

Yüksek boylu bitkiler Küçük boylu bitkiler

2 4

≤1 ≤1

Kısıtlamasız sulama

Avustralya (1999) Sınıf

Kullanım maksadı

Mikrobiyolojik kalite (E.Coli/100 ml)

Kimyasal/Fiziksel kriter

Arıtma tesisi prosesi tipi

-Kısıtlamasız sulama (direkt olarak yenen bitkiler) -Su ile temas olması -Bahçe sulama -Araba sulama

<10 (Gerektiği durumda virüs, protozoa ve helminth giderimi istenebilir.)

Bulanıklık ≤ 2 NTU BOİ ≤ 20 mg/l Kimyasal içeriği kullanıma uygun olmalıdır.

İkincil+ filtrasyon+ dezenfeksiyon

-Su ile ikincil temas halinde -Kısıtlamalı sulama -Mera-otlak sulama -Yangın suyu

<100 (Gerektiği durumda virüs, protozoa ve helminth giderimi istenebilir.)

BOİ ≤ 20 mg/l AKM ≤ 30 mg/l Kimyasal kullanıma olmalıdır.

İkincil+ dezenfeksiyon

-Su ile temasın olmaması halinde -Kısıtlamalı sulama -Mera-otlak sulama

<1000 (Gerektiği durumda virüs, protozoa ve helminth giderimi istenebilir.)

BOİ ≤ 20 mg/l AKM ≤ 30 mg/l Kimyasal kullanıma olmalıdır.

-Kısıtlamalı sulama -Meyve bahçelerinin sulanması --Mera-otlak sulama

<10000 (Gerektiği durumda helminth giderimi istenebilir.)

Kimyasal kullanıma olmalıdır.

içeriği uygun

İkincil+ dezenfeksiyon

Avusturalya • Atıksu geri kazanımı ve Desalinasyon konusu tartışılıyor. • Yapıp yapmamayı halkın referandumuna bile sorulması düşünüldü. Ancak vazgeçildi. • Hem atıksu geri kazanımı hem desalinasyon hem de havzalar arası su transferi beraber planlanıyor.

Avrupa ülkelerinde Geri Kazanım Yönetmeliği bulunan ülkeler: Güney Kıbrıs Fransa İtalya İspanya

Güney Kıbrıs BOİ5 (mg/l)

AKM (mg/l)

Bütün bitkiler

10a

10b

5a 15b

İkincil+ filtrasyon+ dezenfeksiyon

-Halkın sınırsız girdiği alanlar -Pişirilerek yenilen bitkiler

10a 15b

50a 100b

İkincil+ filtrasyon+ dezenfeksiyon

-Halkın sınırlı girdiği alanlar

20a 30b

30a 45b

200a 1000b

İkincil+ > 7 gün depolama (veya filtrasyon) + dezenfeksiyon

-Hayvan yemi için otlak

20a 30b

30a 45b

1000a 5000b

İkincil+ > 7 gün depolama (veya filtrasyon) + dezenfeksiyon

Endüstriyel bitkiler

50a 70b

3000a 10000b

İkincil+ dezenfeksiyon

Sulama Maksadı

Fekal koliform (MPN/100ml)

Bağırsak nematodu (Sayı/l)

Arıtma ihtiyacı

Avrupa 羹lkelerinde Geri Kazan覺m oranlar覺

İspanya • 700 desalinasyon tesisi ile 1.5 milyon m3 deniz suyu arıtılıyor. • 29 yeni tesis ile kapasitenin 3 milyon m3 e cıkması planlanıyor. • Geri kazanılan atıksu debisi 1 milyon m3

Japonya Parametreler

Toplam koliform (Sayı/100 ml)

Tuvalet sifon suyu Yeşil alan sulama

Alıcı ortama

1000*

Bakiye klor, mg/l

Yeterli miktarda

≥0.4

Bulanıklık, NTU

≤10

BOİ, mg/l

≤10

5.8-8.6

*Kaliforniya’daki kriterler 2.2 TK/100 ml’dir.

Geri kazanım türünün değişimi

ABD • Atıksu geri kazanımı (Water Factory 21 projesi) • Özellikle Kaliforniya’da Desalinasyon projeleri var. Projeler yürürlüğe girdiğinde, % 6’nı karşılayacak. • Teksas, Florida eyaletlerinde de desalinasyon mevcut.

İsrail Parametreler

Sınıf C Meyveler, konserve yapılan sebzeler, soyulmuş sebzeler, golf sahaları, (kısıtlamalı kullanım)

Sınıf D Parklar, yeşil alanlar, pişmeden yenen yiyecekler

BOİ5, mg/l

AKM, mg/l

Kolifrom sayısı /100 ml

250

1.2 (% 80’ninde) 2.2 (%50’sinde)

Bakiye klor, mg/l

0.15

0.5

İsrail’de atıksu geri kazanımı 450

Miktar, Mm3/yıl

400 350

100

Toplam atıksu Arıtılan atıksu Geri kazanılan atıksu Geri kazanım oranı

90 80 70

300

250

200

150

100

0 1960

1970

1980 1990 Zaman

2000

0 2010

500

Kimyasal Sınıflandırma -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++ ve Mg++ iyonlarının toplam konsantrasyonu -Toplam katı madde, organik madde yükü ve yağ gres gibi yüzen maddelerin miktarı -Patojen organizmaların miktarı

Diğer Parametreler

-Toplam katı madde, organik madde yükü ve yağ gres gibi yüzen maddelerin miktarı -Patojen organizmaların miktarı

Bölgesel özellikleri • 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 kullanılması 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.

Askıda katı madde: • Askıda katı madde, sulama sistemini tıkadığı için önemlidir. • Konvansiyonel atıksu arıtma tesisi çıkışında AKM konsantrasyonu, 5-25 mg/l aralığında değişmektedir. • Üçüncül arıtma uygulandığında, 10 mg/l’nin de altına düşmektedir. • Bir çok sulama sisteminde, 30 mg/l’nin altındaki AKM konsantrasyonları tolere edilebilir durumdadır. • Bununla birlikte, sulama sisteminin tıkanmasında AKM yanında, sıcaklık, güneş ışığı ve debi gibi diğer faktörlerde rol oynamaktadır.

Tuzluluk: • Tuzluluk, su veya topraktaki tuzların toplu olarak belirtilmesidir. Toplam çözünmüş madde (TÇM) şeklinde ölçülmektedir. Elektriksel iletkenlik (EC), (dS/m veya µS/m olarak ölçülür) TÇM’in bir diğer gösterim tarzıdır. TÇM ve EC arasında, • EC < 5 dS/m ise TDS ≈ EC x 640 • EC > 5 dS/m ise TDS ≈ EC x 800 • şeklinde bir ilişki vardır. • Tuzluluk arttıkça, toprağın suyu ile bitki hücresi zarı arasındaki osmotik gradyan azalmaktadır. • Bitki, topraktaki tuzlu suyu seyreltmek için kendi hücresindeki suyu toprağa geri bırakmakta ve bu durum bitkinin gelişmesini önlemektedir.

Tuzluluk: • TDS değerinin 500 mg/l’den küçük olduğu durumlarda bitkilerde herhangi bir etki gözlenmemiştir. • 500-1000 mg/l aralığında ise hassas bitkiler etkilenebilir. • 1000-2000 aralığında ise bir çok bitki bundan etkilenmektedir ve dikkatli bir yönetim gerekmektedir. • Genellikle, 2000 mg/l’nin üzerindeki TDS değerine sahip sulama suları ise tuzluluğa toleranslı bitkiler için geçirgen zeminlerde kullanılabilir. • Topraktaki tuzluluk oranı, drenaj suyunun sürekli ve düzenli bir şekilde tabandan çekilmesi halinde kararlı hale gelmektedir. • Topraktaki tuzluluk oranının kontrol edilmesinde, drenaj sistemi çok önemlidir.

Bitkiler ve tuzluluğa olan hassaslıkları Hassaslık*

Bitki ismi Toleranslı

Orta toleranslı

Orta hassas

Hassas

TDS > 2000 mg/l

TDS:1500-2000 mg/l

TDS:1000-1500 mg/l

TDS: 500-1000 mg/l

Tarla bitkileri Arpa

√ √

Fasulye Mısır Pamuk

√ √

Börülce

√

Keten

√ √

Yulaf

√

Pirinç √

Çavdar Şeker pancarı

√

Şeker kamışı

√

Sorgum

√

Soya fasulyesi

√

Buğday

√

Bitkiler ve tuzluluğa olan hassaslıkları Hassaslık*

Bitki ismi Toleranslı

Orta toleranslı

Orta hassas

Hassas

TDS > 2000 mg/l

TDS:1500-2000 mg/l

TDS:1000-1500 mg/l

TDS: 500-1000 mg/l

Sebzeler √

Enginar Kuşkonmaz Kızmızı pancar

√ √ √

Lahana

√

Havuç Kereviz

√

Salatalık

√

Marul

√

Soğan

√

Patates

√

Ispanak

√

Kabak

√

Domates

√

Şalgam

√

Bitkiler ve tuzluluğa olan hassaslıkları Hassaslık*

Bitki ismi Toleranslı TDS > 2000 mg/l

Orta toleranslı TDS:1500-2000 mg/l

Orta hassas TDS:1000-1500 mg/l

Hassas TDS: 500-1000 mg/l

Çayır bitkileri Yonca Bermuda çimi Çayır otu (fescue) Fokstail (çimen) Harding çimi Meyve bahçesi Sesbania (çiçek) Sudan çimi Bakla Buğday çimi Badem Kayısı Böğürtlen Hurma Üzüm Portakal Şeftali Erik Çilek

√ √ √ √ √ √ √ √ √ √ Meyveli ağaçlar √ √ √ √ √ √ √ √ √

Sodyum adsorpsiyon oranı: • Sodyum adsorpsiyon oranı, toprak bünyesindeki suda ve sulama suyunda sodyumun baskın iyon olduğu durumu göstermektedir. • Yüksek sodyumlu durumlarda, toprak partikülleri birbirinden ayrılmaktadır. Bu durumda, topraktaki porozite azalmakta ve büyük boşluklar tıkanmaktadır. Böylelikle, su ve havanın toprak içine nüfuzu engellenmektedir. • Sodyum oranı, sodyum adsorbsiyon oranı (SAR) (Konsantrasyonlar, meq/l cinsindendir.) ile gösterilmektedir. SAR, suyun sodyum (veya benzer alkaliler) açısından zararlılığının bir ölçüsü olarak kullanılmakta ve aşağıdaki şekilde hesaplanmaktadır. • Na SAR

Ca + Mg 2

Sodyum adsorpsiyon oranı: •

SAR değeri yerine son zamanlarda, revize edilerek tadil edilmiş SAR değeri (SARtad) olarak önerilmiştir. Burada, Ca+2 çözünürlüğünün, sudaki HCO3 konsantrasyonuna bağlı olarak değişkenliği dikkate alınarak Cax değeri kullanılmaktadır. Cax, HCO3/Ca ve EC’ye bağlı olarak değişmektedir.

• • • • • • • •

SARTad =

Ca x + Mg 2 Bu ifadedeki, Na+, Mg+2 ve Cax konsantrasyonları da meq/l cinsindendir. Ancak, pratik olarak SAR ve SARtad arasında çok önemli bir farklılık yoktur. SAR daha yaygın olarak kullanılmaktadır. SAR yerine, SARtad değerinin kullanılması, su kalitesi ve topraktaki kimyasal karakteristiklerinin, kalsiyum dengesini bozabileceği durumlarda tavsiye edilmektedir. Yüksek alkaliniteli sular, konsantrasyon dengesini bozabilmekte ve yüksek SARtad değerleri vermektedir. SAR ve EC’nin bilinmesi ile topraktaki sızma problemi konusunda bilgi sahibi olunabilmektedir. Topraktaki kalsiyum oranının, mağnezyuma göre daha yüksek olması tavsiye edilmektedir. Topraktaki geçirimliliği düzenlemek üzere, kalsiyum sülfat (CaSO4) kullanılmaktadır. Kalsiyum sülfat, toprağa direkt olarak veya sulama suyu içerisine karıştırılarak uygulanabilmektedir.

SAR ve ECâ&#x20AC;&#x2122;nin infiltrasyon Ăźzerindeki etkisi

Özgül iyon toksisitesi: • Geri kazanılmış sudaki bir çok iyon, yüksek konsantrasyonlarında bitki üzerinde birikebilmektedir. • Sodyum, klorür ve bor bunların başlıcalarıdır. • Sodyum toksisitesi, yapraklara zarar vermektedir. Bu durum, avokado ve bazı meyve ağaçlarında (kayısı, kiraz, şeftali) gözlemlenmiştir. • Klorür de benzer şekilde zarar vermektedir. Klorürün etkisi daha çok kavak gibi ağaçlarda olmaktadır. • Sebze ve tarla bitkileri, SAR değeri çok yüksek değilse, sodyum ve klorürden etkilenmemektedir.

Değişik bitkilerin sulama suyunda bulunan sodyuma toleransı Toleransı

SAR değeri

Bitki

Durum

Çok hassas

2-8

Yaprak döken meyve Yaprakta yanma ağaçları, turunçgiller, avokado

Hassas

8-18

Fasulyeler

Büyümenin engellenmesi, bodur kalma

Orta toleranslı

18-46

Yonca, yulaf, pirinç

Nütrient ve toprak yapısından dolayı büyümenin engellenmesi ve bodur kalma

Toleranslı

46-102

Buğday, kaba yonca, Zayıf toparak yapısından dolayı arpa, domates, büyümenin engellenmesi ve şeker pancarı, bodur kalma değişik çimen türleri

Bitkilerin yapraklarına zarar veren klorür konsantrasyonları Hassaslık

Hassas

Klorür konsantrasyonu, mg/l < 178

Etkilenen bitki

Badem, kayısı, erik

Orta hassas

178-355

Üzüm, biber, patates, domates

Orta toleranslı

355-710

Kaba yonca, arpa, mısır, salatalık

Toleranslı

> 710

Karnabahar, pamuk, susam, sorgum, şeker pancarı, ayçiçeği

Bor • •

•

Bor, bitki büyümelerinde gerekli dozdan yüksek olduğunda zarar vermekte, yaprak yanması ve sararması gibi etkiler ile kendini göstermektedir. Ülkemizde bazı yörelerde bor elementinin taşıdığı önem dolayısıyla, Kimyasal sınıflandırmada verilen sulama suyu sınıflamalarına ek olarak bitkilerin bora dayanıklılığını göz önünde bulunduran ek bir arıtılmış atıksu sulama suyu sınıflandırmasına gerek duyulmaktadır. Aslında, bütün bitkilerin normal gelişmeleri için az bir miktar bora ihtiyaçları vardır. Ancak borun bitkilere gerekli miktarı ile zehirlilik seviyesi arasında çok dar bir sınır vardır ve bu sınır bitki türlerine göre değişmektedir. Toprakta veya sulama suyunda kritik sınırların üstünde bor bulunması bitki yapraklarında sararma, yanma ve yarılmalara, olgunlaşmamış yapraklarda dökülme ve büyüme hızının yavaşlaması ile verimde azalmaya neden olmaktadır.

Bitkilerin bora karşı dayanıklılık dereceleri Bitki ismi

Arpa Fasulye Mısır Pamuk Yer fıstığı Yulaf Sorgum Şeker pancarı Buğday

Hassaslık* Toleranslı Orta toleranslı Orta hassas Bor: > 4.0 mg/l Bor: 2.0-4.0 mg/l Bor: 1.0-2.0 mg/l Tarla bitkileri √ √ √ √

√ √

Hassas Bor < 0.5-1.0 mg/l √ √

√

Bitkilerin bora karşı dayanıklılık dereceleri Bitki ismi Toleranslı Bor: > 4.0 mg/l Enginar Kuşkonmaz Kızmızı pancar Lahana Havuç Kereviz Salatalık Marul Soğan Patates Domates Şalgam Kaba yonca Arpa (at yemi) Börülce

√ √

Hassaslık* Orta toleranslı Orta hassas Bor: 2.0-4.0 mg/l Bor: 1.0-2.0 mg/l Sebzeler √ √ √ √

√ √

Hassas Bor < 0.5-1.0 mg/l

√ √ √

√

√ Yem bitkileri √ √

Bitkilerin bora karşı dayanıklılık dereceleri Hassaslık*

Bitki ismi Toleranslı

Orta toleranslı

Orta hassas

Hassas

Bor: > 4.0 mg/l

Bor: 2.0-4.0 mg/l

Bor: 1.0-2.0 mg/l

Bor < 0.5-1.0 mg/l

Meyveli ağaçlar Kayısı

√

Böğürtlen

√

Üzüm

√

Portakal

√

Şeftali

√

Erik

√

Eser elementler • Eser elementler, ortamda çok düşük konsantrasyonlarda bulunan elementlerdir. • Eser elementlerin bitkiler üzerindeki etkisi, konsantrasyonuna bağlı olarak değişmektedir. • Bu elementlerden yüksek konsantrasyonlarda alındığında, yaprakların zarar görmesi veya büyümede gerileme gibi etkiler görülebilmektedir. • Evsel atıksulardaki eser elementlerin konsantrasyonu, genellikle düşük miktarlardadır. • Ancak, evsel atıksulara endüstriyel deşarjlar olduğu durumda, konsatrasyonlar yükselebilmektedir.

Maksimum ağır metal ve toksik elementlerin konsantrasyonları

Elementler

Birim alana verilebilecek maksimum toplam miktarlar, kg/ha

İzin verilen maksimum konsantrasyonlar

pH değeri 6.0-8.5 arasında olan killi zeminlerde 24 yıldan daha az sulama yapıldığında, mg/l 20.0

Alüminyum (Al)

4600

Her türlü zeminde sürekli sulama yapılması durumunda sınır değerler mg/l 5.0

Arsenik (As)

0.1

2.0

Berilyum(Be)

0.1

0.5

Kadmiyum (Cd)

0.01

0.05

Krom (Cr)

0.1

1.0

Kobalt (Co)

0.05

5.0

Bakır (Cu)

190

0.2

5.0

Florür (F)

920

1.0

15.0

Demir (Fe)

4600

5.0

20.0

Kurşun (Pb)

4600

5.0

10.0

Lityum (Li)1

2.5

Mangan (Mn)

920

0.2

10.0

Molibden (Mo)

0.01

0.052

Nikel (Ni)

920

0.2

2.0

Selenyum (Se)

0.02

Vanadyum (V)

0.1

1.0

Çinko (Zn)

1840

2.0

10.0

Geri kazanılmış evsel atıksulardaki tahmini eser madde konsantrasyonları Elementler, mg/l

İkinci arıtma

Üçüncül arıtma

Aralık

Ortalama

<0.005-0.023

<0.005

<0.001

<0.1-2.5

0.7

Kadmiyum (Cd)

<0.005-0.15

Krom (Cr)

Tavsiye edilen değer*

Ters osmoz

Kısa süreli

Uzun süreli

0.00045

0.10

10.0

0.3

0.17

0.75

2.0

<0.005

<0.0004

0.0001

0.01

0.05

<0.005-1.2

0.02

<0.01

0.0003

0.10

20.0

Bakır (Cu)

<0.005-1.3

0.04

<0.01

0.015

0.20

5.0

Civa (Hg)

<0.002-0.001

0.0005

0.0001

Molibden (Mo)

0.001-0.018

0.007

0.01

0.05

Nikel (Ni)

0.003-0.6

0.004

<0.02

0.002

0.2

2.0

Kurşun (Pb)

0.003-0.35

0.008

<0.002

0.002

5.0

20.0

Selanyum (Se)

<0.005-0.02

<0.005

<0.001

0.0007

0.02

0.05

0.004-1.2

0.04

0.05

2.0

10.0

Arsenik (As) Bor (B)

Çinko (Zn)

Nütrientler • Geri kazanılmış atıksu, sulama için faydalı olan nütrientleri içermektedir. • Geri kazanılmış atıksuda bulunan üç ana nütrient, azot, fosfor ve potasyumdur. • Azot ve fosfor, arıtılmış atısuda yeterli miktarlarda bulunurken, bitki büyümesini etkilemektedir. • Bununla birlikte, potasyum konsatrasyonu düşük olmasına karşın, bitki büyümesini daha az etkilemektedir.

Mikrobiyolojik kalite • Arıtılmış suyun sulamada kullanılması için iki değişik mikrobiyolojik sınıf oluşturulmuş olup, bu kritler minimum gereksinimleri sağlamaktadır. • Ticari olarak işlenmeyen gıda ürünleri ve park, bahçe gibi kentsel alanların sulanmasında, hem yenen ürün ile su temas ettiği hem de park, bahçe gibi alanlarda insanların çim ve bitkiler ile teması olabileceği için çok iyi kalitede sulama suyu gerekmektedir. • Bu durumda, sulama suyunda fekal koliform bulunmamalıdır ve mikrobiyolojik kalitesi çok iyi kontrol edilmelidir (Fekal koliform değeri hiç bir zaman 14 ad/100 ml’yi geçmemelidir). • Bunun yanında, ticari olarak işlenen gıda ürünleri (Meyve bahçeleri ve üzüm bağları), çim üretimi ve kültür tarımı gibi halkın girişinin kısıtlı olduğu yerler ve otlak hayvanları için mera ve saman yetiştiriciliğinde, sulama suyunun mikrobiyolojik kalitesi daha düşük kalitede olabilmektedir. • Bu durumda fekal koliform değeri, 200 ad/100 ml’den küçük olmalı (30 günlük ortalama değer) ve hiç bir zaman 800 ad/100 ml’yi geçmemelidir.

Sulama Sisteminin Seçimi Sulama yöntemi

Seçimi etkileyen faktörler

Arıtılmış atıksu durumlar

sulaması

Salma sulama

Düşük maliyet Tam seviyelendirme gerekmemektedir. Düşük sulama verimi Düşük halk sağlığı koruması

Çalışanların korunması gerekmektedir.

Karık usulü sulama

Düşük maliyet Seviyelendirme gerekebilir. Düşük sulama verimi Orta halk sağlığı koruması

Düşük arıtma verimi ve çalışanların korunması gerekmektedir. Uygun bitki seçimi yapılmalıdır.

Kenar sulaması

Nisbeten düşük maliyet Seviyelendirme gerekir. Düşük sulama verimi Orta halk sağlığı koruması

Düşük arıtma verimi ve çalışanların korunması gerekmektedir. Bitki kısıtlaması yapılmalıdır.

Yağmurlama sulama

Orta-yüksek maliyet Seviyelendirme gerekmemektedir. Orta sulama verimi Düşük halk sağlığı koruması

Su kaynakları, yollar ve evlere uzaklığına dikkat edilmelidir.

Damlatmalı sulama

Yüksek maliyet Seviyelendirme gerekmemektedir. Yüksek sulama verimi Yüksek halk sağlığı koruması

Özel

için

özel

bir koruma gerektirmemektedir. Deliklerin tıkanmaması için su kalitesine dikkat edilmelidir. Yönetimine daha fazla dikkat edilmelidir.

Sulama sisteminin türü, bitki türü, su kalitesi ve miktarı, yerel özellikler ve maliyeti ile değişebilmektedir.

Damlatmalı sulamada tıkanmayı etkileyen su kaliteleri Parametreler

Kullanımında zarar derecesi

Birimler Yok

AKM

mg/l

Az – orta

Tehlikeli

< 50

50-100

> 100

7-8

TDS

mg/l

< 500

500-2000

> 2000

Mangan

mg/l

< 0.1

0.1-1.5

> 1.5

Demir

mg/l

< 0.1

0.1-1.5

> 1.5

H2S

mg/l

< 0.5

0.5-2.0

> 2.0

Bakteri sayısı

sayı/l

< 10000

10000-50000

> 50000

At覺ksu Geri Kazan覺m Teknolojileri

Konvansiyonel parametrelerde çıkış kaliteleri Parametreler

Arıtma sistemleri

Birim Ham atıksu

Kon. aktif çamur

Kon. aktif çamur + filtrasyon

BNR*

BNR+ filtrasyon

Membran biyoreaktör (MBR)

Kon. aktif çamur + mikrofiltrasyon + ters osmoz

AKM

mg/l

120400

5-25

2-8

5-20

1-4

BOİ

mg/l

110350

5-25

5-20

5-15

1-5

<1-5

KOİ

mg/l

250800

40-80

30-70

20-40

20-30

<10-30

<2-10

Amonyum iyonu

mg N/l

12-45

1-10

1-6

1-3

1-2

<1-5

<0.1

Toplam azot

mg N/l

20-70

15-35

3-8

2-5

<10

Toplam fosfor

mg P/l

4-12

4-10

4-8

1-2

<0.3-5

<0.5

mg/l

270860

500700

<5-40

TDS

Miroorganizma giderme verimleri Arıtma sistemleri İkincil arıtma

Birincil arıtma

Üçüncül arıtma

İleri arıtma

Ön çöktürme

Aktif çamur

Damlatmalı filtre

Filtrasyon

Mikrofiltrasyon

Ters osmoz

<0.1-0.1

0-2

0.8-2

0-1

1-4

4-7

Salmonella

<0.1-2

0.5-2

0.8-2

0-1

1-4

4-7

Cyryptosporidium

0.1-1

0-3

1-4

4-7

0-3

2-6

<0.1

0.6-2

0-1

0-2

4-7

Fekal koliform

Giardia Enterik virus

0-0.8

At覺ksu geri kazan覺m teknolojileri

Atıksu Geri Kazanım Teknolojileri a) Tarımsal sulama Izgara

Izgara

Kum tutucu

Ön çöktürme

Aktif çamur sistemi

Dezenfeksiyon (UV)

Filtrasyon

Dezenfeksiyon (UV)

Atıksu Geri Kazanım Teknolojileri b) Yeşil alan sulama Izgara

Kum tutucu

Ön çöktürme

Azot giderimli aktif çamur sistemi

Mikrofiltra syon (MF)

Dezenfeksiyon (UV)

Atıksu Geri Kazanım Teknolojileri c) Dinlenme maksatlı kullanılan sulak alanları besleme

Izgara

Kum tutucu

Ön çöktürme

Azot ve fosfor giderimini içeren MBR

Dezenfeksiyon (UV)

Atıksu Geri Kazanım Teknolojileri d) Dolaylı kullanım suyu (Yeraltı suyuna veya yüzeysel sulara deşarj) Izgara

Kum tutucu

Ön çöktürme

Ters osmoz

Azot giderimli aktif çamur sistemi

Mikrofiltrasyon (MF)

Dezenfeksiyon (UV)

Atıksu Geri Kazanım Teknolojileri e) Endüstriyel soğutma suyu Izgara

Kum tutucu

Ön çöktürme

Azot giderimli aktif çamur sistemi

Mikrofiltra syon (MF)

Dezenfeksiyon (UV)

Atıksu Geri Kazanım Teknolojileri e) Endüstriyel proses suyu Izgara

Kum tutucu

Ön çöktürme

Nanofiltrasyon

Azot giderimli aktif çamur sistemi

İyon değişimi

Filfiltrasyon

Dezenfeksiyon (UV)

襤leri ar覺tma Reuse

CAS

Filter

UV NF/RO Reuse

MF/UF

NF/RO

Reuse NF/RO

MBR

MBR+RO

Desalinasyon & Su geri kazan覺m覺

Desalinasyon & Su geri kazanımı • Geri kazanım maliyeti: 30 US cent/m3 (Tony Fane, 2007) • Desalinasyon maliyeti: 50 – 70 US cent/m3 (Tony Fane, 2007)

Evsel at覺ksu geri kazan覺m 繹rnekleri

Atıksu geri kazanımı

Water Factory 21

Orange County (2.5 milyon kişi)

19000 m3/gun 32500 m3/gun

1975 yılından beri devrede 34000 m3/gun

At覺ksu geri kazan覺m覺 Water Factory 21

RO membranlar覺

Orange County = Yeni Sistem

Orange County = Yeni Sistem Su UV karıştırma

Mikrofiltrasyon Ters Osmoz

Biyolojik atıksu arıtma tesisi çıkışı

Asit ilavesi

H2O2

Yeraltına deşarj

Arizona = Scottsdale (Water Campus)

Sulaibiya WWT ve geri kazanım tesisi • Kapasite - 375,000 m³/gün

Sulaibiya WWT

Knops et al, IWA Membrane Conf. 2007

Sulaibiya WWT and geri kazanım tesisi maliyeti • Toplam maliyet 60 US cents/m³ • 20 US cents/m³ arıtılmış atıksudan gelmektedir.

Tokyo

OHGAKI, Shinichiro, The University of Tokyo

Singapore

OHGAKI, Shinichiro, The University of Tokyo

NEWater

Panel review, June, 2002

Wulpen – Belgium Avrupa’nın dolaylı atıksu geri kazanım tesisi

E. Drioli

Sonuçlar • Atıksuların geri kazanımı konusundaki çalışmalar büyük bir hız kazanmıştır. Bir çok ülke, bu konudaki yönetmeliklerini tamamlamış olup bir kısım ülkeler ise mevcut yönetmeliklerini revize etme yolundadır. • Genel olarak uygulanan iki değişik kalite kriteri bulunmaktadır. Bunlar, kısıtlamalı ve kısıtlamasız kullanımdır. Bu sınıflandırma, ham olarak yenen gıda ürünleri ve yenmeyen gıda ürünleri veya su ile temas olması ve olmaması şeklinde de yapılabilir. • Uygulanan teknolojilere bakıldığında, sulama maksatlı bir kullanım söz konusu olacak ise dezenfeksiyon öncesinde ikincil arıtma ve/veya filtrasyon yeterli olmaktadır.

Sonuçlar • Arıtılmış atıksu, doğrudan veya dolaylı olarak kullanım maksatlı olarak geri kullanılacak ise bu durumda daha ileri filtrasyon tekniklerinin (günümüzde en çok kullanılan yöntem membran sistemine dayanan ters osmoz membranlarıdır.) kullanılması gerekmektedir. • Arıtma maliyetlerinin azalması ve arıtma teknolojilerinin daha da gelişmesi ile birlikte arıtılmış atıksular, gelecekte insan yaşamında daha daha fazla yer teşkil edeceklerdir.

Teşekkürler