TARIMDA GERİ KULLANIM TEKNOLOJİLERİ, TOPRAK-AKİFER SİSTEMLERİ: ARITIM VE YERALTINDA DEPOLAMA

1. TARIMDA GERİ KULLANIM TEKNOLOJİLERİ, TOPRAK-AKİFER SİSTEMLERİ: ARITIM VE YERALTINDA DEPOLAMA Y. Doç. Dr. Ayşegül Aksoy Prof. Dr. Kahraman Ünlü Orta Doğu Teknik Üniversitesi Çevre Mühendisliği Bölümü MEDAWARE, ANKARA 2005

2. ANA BAŞLIKLAR • Giriş • Sulama amaçlı geri kazanılmış sudaki önemli parametreler • Arıtım teknolojisi seçiminde sulama ile ilgili faktörler • Dezenfeksiyon • Başarılı örnekler • TAS Tanım ve Amaç • TAS Temel Bileşenler • TAS İşletimi • Sistem Hidroliği • Sistem Prosesleri ve Parametreler • Sonuç ve Öneriler

3. Giriş • MEDAWARE projesi kapsamında çeşitli ülkelerde geri kazanılmış atıksuyun tarımsal sulamada başarı ile uygulandığı sistemler incelendi • Farklı ülkeler farklı standartlar kullandığı için kullanılan teknolojilerde ve ulaşılan geri kazanılmış su kalitesinde farklılık söz konusu

4. Sulama için Kullanılan Geri Kazanılmış Atıksudaki Önemli Parametreler • Patojenler • Tuzluluk • Sodyum • Eser elementler (Zn, Cd, Ni, vd.) • Klor • Besin maddeleri (N, P)

5. Arıtım Teknolojisi seçiminde sulama ile ilgili faktörler • sulama teknikleri • Yağmurlama • Damlama • Salma, vd. • ürün çeşidi • Endüstriyel bitkiler • Çiğ yenen sebzeler • Meyva ağaçları, vd.

6. Arıtım Teknolojileri • İncelenen örneklerde en çok kullanılan arıtım teknolojileri • İkincil arıtım + filtrasyon + dezenfeksiyon • Stabilizasyon havuzları, lagünler, olgunlaştırma havuzları • TAS (Toprak Akifer Sistemleri) • En önemli faktör başarılı dezenfeksiyon elde edilmesi

7. Dezenfeksiyon • Sulama için sadece bakteri değil, protozoa ve helmit uzaklaştırılması gerekmektedir • Klasik klorlama teknikleri bu amaçla yetersiz kalabilmektedir

8. Dezenfeksiyon Metodları • Kimyasal Metodlar • Klor • Ozon • Fiziksel metodlar • UV • Membran sistemleri • Biyolojik metodlar

9. Başarılı Örnekler • A.B.D.  6.4 Mm3/gün atıksu geri kazanımı (CA, AZ, FL, TX) FL 2010 yılında günlük geri kullanılan atıksu miktarını 4 milyar m3’e çıkarmayı hedefliyor. • Avustralya  toplam ihtiyacın %11’i geri kazanılmış atıksu • Tunus  toplam ihtiyacın %10’u geri kazanılmış atıksu

10. Adelaide, Avustralya (The Virginia Pipeline Project) • Toplam geri kazanılan atıksu: 30 Mm3/yıl • Arıtma sistemi: ön çöktürme + damlatmalı filtre + DAF/F (çözünmüş hava ile flotasyon ve filtrasyon) (Akifer ve rezervuar depolama sistemleri eklenecek) • Kullanım: sebze sulaması • Arıtılmış su kalitesi • FK : 38/100 ml • AKM : 11 mg/l • Sulanan alan: 20,000 ha

11. Almeria, İspanya • Toplam geri kazanılan atıksu: 11.7 Mm3/yıl • Arıtma sistemi: Aktif çamur, filtrasyon, ozonlama • Kullanım: sebze sulaması • Arıtılmış su kalitesi • BOİ5 : 35 mg/L • AKM : < 30 mg/L • TK : < 100 /100 mL • Helmit yumurtası : 0 • Sulanan alan: 3000 ha

12. Clermont Ferrand, Fransa • Toplam geri kazanılan atıksu: 3.65 Mm3/yıl • Arıtma sistemi: Aktif çamur, stabilizasyon havuzları • Kullanım: yonca sulaması • Arıtılmış su kalitesi • FK : 90/100 ml • Enterococci : 24/100 ml • Sulanan alan: 750 ha

13. Hayfa, İsrail (Kishon Programı) • Toplam geri kazanılan atıksu: 35 Mm3/yıl • Arıtma sistemi: Aktif çamur ve damlatmalı filtre + klorlama + mevsimsel depolama • Kullanım: (kısıtlı) pamuk, yenmeyen bitkiler • Arıtılmış su kalitesi • FK : 1/100 ml • TK : 2/100 ml • BOİ : 8.2 mg/l • AKM : 20.7 mg/l • NO3 : 14.7 mg/l • NH3 : 15.2 mg/l • PO4 : 15.0 mg/l • Sulanan alan: 15,000 ha

14. İsrail • %25’lik toplam ihtiyaç geri kazanılmış atıksudan karşılanıyor • Toplanmış ve arıtılmış suyun %75’i tarımda kullanılıyor • İncelenen sistemler içinde en başarılı örnekleri kapsamakta • Kapasite • Geri kazanılmış atıksu kalitesi • Akdeniz bölgesine uygunluk • Uygulama çeşitliliği

15. Dan Bölgesi, Tel Aviv, İsrail • Toplam geri kazanılan atıksu: 120 Mm3/yıl • Arıtma sistemi: Biyolojik arıtma (nitrifikasyon ve denitrifikasyonlu aktif çamur + stabilizasyon havuzları) + TAS + depolama havuzları • Kullanım: (kısıtsız) pamuk, ayçiçeği, meyva ve sebzeler, vd. • Arıtılmış su kalitesi • FK : 1/100 ml • TK : 1/100 ml • BOİ : < 0.5 mg/l • AKM : 1 mg/l • TN : 0.4 mg/l • TP : 0.08 mg/l • Sulanan alan: 16,000 ha

16. TASToprak Akifer Sistemleri

17. TAS Giriş • Su kıtlığı Dünya’nın kurak ve yarıkurak bölgelerinde önemli bir sorundur. Bu bölgelerde, TAS atıksu gerikazanım ve gerikullanımında yaygın olarak benimsenen ve uygulaması hızla artan bir seçenek olarak öne çıkmaktadır. • TAS sayesinde, atıksuyun kalitesinde ilave bir iyileştirme sağlanmakta ve suyun talebin fazla olduğu dönemlerde kullanılmak üzere depolanması mümkün olmaktadır.

18. TAS Tanım TAS kısmen arıtılmış atıksuyun topraktan sızdırılarak akiferin yapay beslenimini sağlayan ve bu esnada da atık suyun kalitesini iyileştiren düşük teknolojiliileri arıtımsistemleri olarak tanımlanabilir.

19. TAS Amaç • TAS nin ana amacı, • organik madde, patojen ve nütriyent giderimi yapılarak atıksuyun kısmen de olsa ileri düzeyde arıtımı, • yeraltı suyunun beslenmesi ve suyun akiferde mevsimsel olarak depolanması, • iyileştirilen suyun kuyular aracılığıyla geri kazanılarak yeniden kullanımının sağlanmasıdır.

20. TAS Temel Bileşenler-I • TASbeş ana bileşenden oluşmaktadır: • atıksu arıtma tesisinden gelen çıkış suyu isale hattı, • kısmen arıtılmış suyun toprağa sızdırıldığı infiltrasyon havuzları, • infiltrasyon havuzlarının hemen altında bulunan, arıtımın ağırlıklı olarak sağlandığı toprak tabakası, • suyun mevsimsel olarak depolandığı ve arıtımın kısmen devam ettiği akifer, • depolanan suyun geri kullanımını sağlayan geri kazanım kuyuları.

22. TAS İşletimi-I • Sistemin önemli performans ölçütleri: • toplam atıksu infiltrasyon miktarı • toplam organik madde, nütriyent ve patojen giderim verimi

23. TAS İşletimi-II • Sistem performans ölçütlerini kontrol eden en önemli faktörler: • toprak tipi • ıslak kuru döngü süreleri • atıksu kalitesi (TAS ne giriş öncesi arırtım düzeyi)

24. Sistem Hidroliği-Toprak I • İnfilrasyon havuzlarının konuşlandırıldığı toprağın bünyesi • yeteri kadar yüksek geçirgenliğe sahip, • filtrasyon ve arıtım için uygun nitelikte olmalıdır. • Dolayısiyle, en uygun toprak bünyesi ince kum, tınlı kum ve kumlu tın aralığında olan bünyelerdir.

25. Sistem Hidroliği-Toprak II • Toprak tabakasının altındaki serbest akifer • yeteri kadar derinde yer almalı, • infiltrasyon esnasında su tablasının aşırı yüselmesine yol açmayacak transmissiviteye sahip olmalı, • granüler malzemeden oluşmalıdır.

26. Sistem Hidroliği-Islak Kuru Döngü • İnfilrasyon havuzlarındaki atıksu yüklemesi, arzu edilen • infiltrasyon hızını, ve • toprak havalanmasını • sağlayacak sıklık ve süredeki ıslak-kuru döngüleri içerecek şekilde programlanmalıdır.

27. Sistem Hidroliği-Tipik Değerler I • Islak-kuru dögü uygulamaları için tipik değerler (iklim, toprak ve atıksu kalitesine bağlı olarak): • Süre: 8 saaat kuru-16 saat ıslak dan 2 hafta kuru-2 hafta ıslak a, • Hidrolik yükleme hızı: 15 m/yıl dan 100 m/yıl a, • Su derinliği: 20 cm den 100 cm ye kadar değişebilmektedir.

28. Sistem Hidroliği-Tipik Değerler II Arzu edilen su kalitesinin temini için, atıksuyun sistem içerisindeki taşınım mesafesi ve bekleme süresi uygun olmalıdır. Taşınım mesafesi  100 m Bekleme süresi  30 gün

29. Sistem Hidroliği-Tipik Değerler III Atıksu üretimi = 100 L/kişi/gün Hidrolik yükleme hızı = 50 m/yıl Nüfus = 100.000 Gerek duyulacak infiltrasyon havuzu alanı  7 ha

30. Sistem Hidroliği-Atıksu Kalitesi TAS ne uygulanan atıksu tipik olarak konvensiyonel birincil veya ikincil arıtımdan geçmiş atık sudur. TAS ne giren atıksu kalitesi açısından en önemli parametere askıda katı maddedir.

31. Sistem Prosesleri ve Parametreler-I • TAS deki başlıca giderim prosesleri: • filtrasyon (askıda katı madde, patojenler) • nitrifikasyon/denitrifikasyon (azot) • biodegradasyon (organik bileşikler) • kimyasal çökelme (fosor) • adsorpsiyon (ağır metal)

32. Sistem Prosesleri ve Parametreler-II • Arıtılmış suyun sulama amaçlı kulanılmasında • patojenlerin (parazit,virus, bakteri) giderilmesi • azot, askıda katı ve organik madde konsantrasyonlarının azaltılması • önem arz etmektedir. • TAS bu işlevleri yerine getirmekte oldukça başarılıdır.

33. Sistem Prosesleri – Azot I • Atık sudaki başlıca azot türleri • organic, amonyum ve nitrat azotu • ikincil çıkış suyundaki azotun büyük çoğunluğu amonyum azotu; nitrifikasyon olması halinde nitrat azotu halinde. • TAS çıkış suyundaki azotun türü ve konsantrasyonunun kontrolu uygun hidrolik yükleme hızı ve ıslak kuru döngü süresinin seçimiyle mümkündür.

34. Sistem Prosesleri – Azot II • Örneğin; • kısa ıslak, kısmen uzun kuru döngü (ör., 2 gün ıslak 5 gün kuru) uygulaması amonyum azotunun tamamen nitrifiye (amonyum  nitrat) olmasını sağlayabilir, • orta derecede uzun ıslak ve kuru döngü (ör., 1-2 hafta ıslak 1-2 hafta kuru) uygulaması, nitrifikasyon-denitrifikasyon ardalaması sayesinde ciddi azot giderimi sağlayabilir.

35. Sonuç ve Öneriler I • Dünyadaki örnekleri değerlendirildiğinde, TAS uygulaması kurak ve yarı kurak iklim kuşaklarında oldukça etkin kullanılmaktadır. Ülkemizde de Ege, Akdeniz, İç Anadolu ve Güneydoğu Anadolu bölgeleri TAS uygulması için oldukça uygundur.

36. Sonuç ve Öneriler II • TAS uygulamalarının Turkiye’de yaygın hale getirilmesi ile • atıksuyun ekonomik olarak ileri arıtımı ve ülkemizin YAS kaynaklarının beslenmesinde geri kullanımı sağlanabilir, • çevresel ve ekonomik açıdan ciddi olumlu katkılar sağlanabilir.

37. SORULAR??