Orta Doğu Teknik Üniversitesi Çevre Mühendisliği Bölümü 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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

TAS Toprak Akifer Sistemleri

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.

TAS Tanım TAS kısmen arıtılmış atıksuyun topraktan sızdırılarak akiferin yapay beslenimini sağlayan ve bu esnada da atık suyun kalitesini iyileştiren düşük teknolojili ileri arıtım sistemleri olarak tanımlanabilir.

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.

TAS Temel Bileşenler-I TAS beş 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.

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

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)

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.

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.

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.

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.

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

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

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.

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)

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.

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.

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.

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.

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.

SORULAR??