TARIMDA GERİ KULLANIM TEKNOLOJİLERİ, TOPRAK

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.

sayesinde, atıksuyun kalitesinde ilave bir
iyileştirme sağlanmakta ve suyun talebin fazla
olduğu
dönemlerde
kullanılmak
üzere
depolanması mümkün olmaktadır.
 TAS
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.
Kentsel
Yerleşim
Alanı
İnfiltrasyon Havuzları
1
Atıksu
Arıtma Tesisi Çıkış Suyu
Atıksu Arıtma Tesisi
Gerikazanım Kuyuları
2
5
3
4
Toprakta Arıtıllan Su
TAAS Bileşenleri
Akarsu
TAAS Çıkış Suyu
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
toprağın bünyesi
konuşlandırıldığı
• 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 kuru2 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
konsantrasyonlarının azaltılması
madde
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??