1 Aralık 2014 | TESİS 76. Sayı (Kasım 2014)

Entegre Doğal Atıksu Arıtma Sistemlerinin Teşvik Edilmesi için Karadeniz Bölgesi Ağı Projesi WASTEnet projesi, Karadeniz’e komşu paydaş ülkelerin kırsal bölgelerinde doğal arıtma yöntemlerini tanıtmak, geliştirmek ve uygulamak için mümkün olan en geniş kitleye ulaşmayı hedefleyen bir ortaklık ağı projesi.
Doç. Dr. Sibel Başakçılardan Kabakcı
Kimya Yük. Müh. Merve Nazlı Borand
Yalova Üniversitesi, Enerji Sistemleri Mühendisliği Bölümü

Günümüzde, atıksu yönetimini sağlamak için geleneksel atıksu arıtma sistemlerinin çevresel ve sosyal sınırlamalarını karşılayacak daha ekonomik ve etkinleştirilmiş atıksu arıtma teknikleri geliştirilmek istenmektedir. Mevcut durumda kullanılan geleneksel atıksu arıtma, enerji-yoğun ve kimyasal kullanımına bağımlı yöntemlerdir. Doğal süreçleri takip eden doğal arıtma yöntemleri ise sürdürülebilirlik ilkesine bağlı tasarlanır ve doğal süreçleri taklit ederler. 


Geleneksel arıtma sistemleri fiziksel, kimyasal ve biyolojik proseslerin bir kombinasyonunu sunar ve atıksuda bulunan katıları, organik maddeleri, nutrientleri giderir. Doğal arıtma sistemleri ise atıksuyun doğal degradasyonunu taklit ederek kirleticileri giderir. Doğal sistemler, doğal peyzajla veya bina tasarımlarıyla birleştirildiğinde, geleneksel bir arıtma sistemine kıyasla çevreye ve insana ilave faydalar sağlayabilir.
Doğal arıtma sistemlerinin yapılandırılmasında mekanik cihazlara ihtiyaç duyulmaz, ağırlıklı olarak doğal malzemeler kullanılır. Geleneksel arıtma sistemlerinde arıtma verimi kontrol edilebilse de prosesin herhangi bir yerinde aksaklık olduğunda arıtma yetersiz olabilir. Benzer şekilde beklenmedik aşırı yüklemelerde de etkin bir arıtma olmayabilir. Doğal arıtma sistemleri ise iklime duyarlıdır, akış ve kirlilik konsantrasyonlarındaki dalgalanmaya uyumlu, esnek ve dayanıklıdır. Ayrıca geleneksel arıtma sistemleri kadar iş gücü ve bakım-onarım maliyeti gerektirmez, uzmanlaşmış bir ekibe ihtiyaç duyulmaz. 


Doğal arıtma sistemleri genellikle dört ana başlık altında incelenir: “karasal arıtma yöntemleri”, “atıksu stabilizasyon havuzları”, “sucul bitki sistemleri” ve “yapay sulak alanlar”. Karasal arıtma yöntemleri, toprak üstünde ve toprak yapısının içinde gerçekleşen fiziksel, kimyasal ve biyolojik reaksiyonlara bağlıdır. Ön arıtmadan sonra  atıksu, ekili ya da ekili olmayan toprağa verilir. Yöntem kendi içinde, yavaş akış, hızlı süzülme ve arazi üstünde akış sistemlerinden ve bunların kombinasyonlarından meydana gelir. Yavaş akış ve arazi üstü akış metotlarında, bitki örtüsü ciddi bir arıtma bileşenini oluştururken, hızlı süzülmede, bitki örtüsü gerekli değildir. Atıksu stabilizasyon havuzlarında organik madde biyolojik olarak bozunur. Bakteri ve yosunların katkısıyla atıksu dengelenir ve patojenleri azaltılır. Genellikle atıksudaki organik madde daha kararlı hale dönüştürülür. Stabilizasyon havuzları, lagünler, olgunlaştırma, fakültatif, anaerobik, aerobik ve havalandırmalı havuzlar gibi birçok çeşidi içermektedir. Bu havuzlar farklı iklim şartlarında yalnız başına, değişik havuz tipleri seri halinde (bu sıralama genellikle anaerobik, fakültatif, ve olgunlaştırma) veya diğer atıksu arıtma sistemleriyle birlikte kullanılabilirler. Sucul bitki sistemleri stabilizasyon havuzlarına benzer, fakat aynı zamanda daha yüksek bitki ve hayvan türleriyle atıksuyu arıtır. Bu tür sistemler, suda yüzen bitkiler ve sualtında yaşayan bitkiler olarak ikiye ayrılabilir. Geniş  kök sistemleri, kirleticilerin giderilmesine katkı sağlayan mikro-organizma gelişimi için bir substrat oluşturur ve böylelikle mümkün olan en iyi arıtma sağlanır.





Yapay sulak alanlar, kirleticilerin giderilmesinde doğal sulak alanların prensibini taklit etmek için tasarlanmış insan yapımı, mühendislik sistemleridir. Atıksu arıtımını gerçekleştirmek için su, toprak, atmosfer ve mikro organizma etkileşimlerini esas alan bir dizi fiziksel, kimyasal ve biyolojik proses yer alır. Sulak alan bitkileri, organik maddelerin, besinlerin, ağır metallerin ve çeşitli toksik maddelerin giderilmesinde ve tutulmasında önemli bir rol oynar. Sıkça rastlanan saz (Phragmitesaustralis) ve büyük su kamışı (Typhalatifolia, T. Angustifolia), kirleticileri etkin olarak bünyesine alabilen bataklık türlerine en iyi örneklerdir ve yapay sulak alanlarda sıklıkla kullanılırlar.


Yapay sulak alanlar arasında en yaygın kullanılan sistemler serbest yüzey akışlı sistemler, yatay yüzeyaltı akışlı sistemler ve düşey yüzeyaltı akışlı sistemlerdir. Serbest yüzey akışlı sulak alan sistemleri, toprakla doldurulmuş (40 ile 60 cm derinlikli) sığ, geçirimsiz havzalar veya kanallar olup, doğal bitkilerin yetiştirildiği (sukamışı, kamış ve/veya hasır otları gibi) ve uygun giriş ve çıkış donanımlı yapılardır. Atıksu, 10 ile 30 cm veya bazı durumlarda 45 cm derinlikte akar ve atmosfere, rüzgara ve doğrudan güneş ışığına maruz kalır. Sulak alanın tabanında oksijensiz/anaerobik bölge etkindir. Yüzeye yakın aerobik bölge, bitkilerin rüzgarla hareket etmesiyle
atmosferik olarak yeniden
havalandırılarak oksijen kazanır. Atıksu, sulak alanda akarken eş zamanlı fiziksel, kimyasal ve biyolojik prosesler sayesinde kirleticiler giderilir. Su altındaki toprak katman anaerobik olsa da bitki kökleri, kompleks bir biyolojik ve kimyasal bir etkinlik ortamı üreterek söz konusu bölgeye oksijen bırakır.  Yatay yüzeyaltı akışlı yapay sulak alanlar, sucul bitkiler ekili ve büyük çakıl ve kum dolu kanallar olarak düşünülebilir. Yatak, 0.5-1 metre derinlikte (tanecik çapı 3-32 mm) ve sızmayı önlemek için sızdırmaz bir tabaka (kil ya da sızdırmaz jeomembran) ile kaplıdır. 


Atıksu, bitki kökleri ve rizomların etrafından akarken, sürekli gözenekli ortam yüzeyinin altında kalması sağlanır. Suyun akış yolunun maksimum olabilmesi için yatak, geniş ve sığ olmalıdır. Islak ve besin açısından zengin bir çevrede büyüyebilen, derin, geniş köklü herhangi bir bitkinin böyle sistemler için uygun olduğu söylenebilir. Düşey yüzeyaltı akışlı yapay sulak alanlar, sucul bitkilerin dikildiği filtre yataklarıdır. Atıksu, delikli borular sayesinde sulak alan yüzeyinden verilir. Su, yerçekimi sayesinde filtre matrisinden aşağı süzülür. Daha sonra, delikli borular ve havalandırma tüpleri içeren drenaj tabakasına, yani tabana ulaşır. Yatak, farklı boyut dağılımlı birçok tabakadan oluşur. Yatağın yanındaki ilk tabaka, drenaj için kullanılan çakıllar (minimum 20 cm kalınlıkta), üstünde tabakalar halinde çakıl ve kumdan (yüzey tabakası 10-30 cm kalınlıkta) oluşur. En üst tabaka ekilir ve geniş kökleri filtre ortamına ulaşabilen bitkilerin büyümesine izin verilir. Toplam derinlik 0.9 metre ile 1.20 metre arasında değişmektedir. İklime bağlı
olarak, Phragmites
australis, Typha latifolia ya da Echinochloa Pyramidalis ortak seçeneklerdir. 


1950’lerden bu yana yapılan araştırma ve uygulamalar, yapay sulak alanların güvenilir atıksu arıtma teknolojileri olduğunu göstermiştir. Güvenlik, güvenilirlik ve etkinlik ile ilgili çoğu endişeler çürütülmüştür. Son yıllarda yapılan çalışmalar, yapay sulak alanların soğuk iklim koşullarındaki performansının iyi olduğunu göstermiştir. Yapay sulak alanlar küçük uygulamalar için daha uygundur. Günümüzde yapay sulak alanların çeşitli endüstriyel atıksuların arıtılması için de kullanılması öngörülmektedir. 


Doğal arıtma sistemlerinin az maliyetle kurulması ve işletilmesi, kalifiye elemana ihtiyaç gerektirmemesi, onları avantajlı kılsa da hala uygulamada az kullanıldığı görülmektedir. Özellikle ekonomisi gelişmekte olan ülkelerde doğal arıtma sistemlerine ait uygulamaların çoğaltılması gereklidir. Bu uygulamaların geliştirilmesi için en iyi araçlardan biri de uluslararası projelerle çalışmaların desteklenmesidir. 


WASTEnet
Avrupa Birliği tarafından destek gören Karadeniz Havzası Sınır Ötesi İşbirliği Müşterek Operasyonel Programı (Blacksea Cross-Border Cooperation Joint Operational Programme) 2. Proje Teklif Çağrısı kapsamında hazırlanan A Black Sea Network Promoting Integrated Natural Wastewater Treatment Systems-WASTEnet isimli proje, Karadeniz’e komşu paydaş ülkelerin (Romanya, Gürcistan, Ermenistan, Ukrayna, Türkiye ve Yunanistan) kırsal bölgelerinde doğal arıtma yöntemlerini tanıtmak, geliştirmek ve uygulamak için mümkün olan en geniş kitleye ulaşmayı hedefleyen bir ortaklık ağı projesidir.


WASTEnet projesi, küçük yerleşim yerlerinde, özellikle kırsal ve dağlık bölgelerde, doğal arıtma yöntemlerinden biri olan yapay sulak alan teknolojisini çevre dostu, düşük maliyetli ve yenilikçi bir yöntem olarak tanıtmayı ve kullanımını yaygınlaştırmayı hedefler. Projenin süresi iki yıl olup, 1 Temmuz 2013 ile 30 Haziran 2015 tarihleri arasında gerçekleştirilecektir. Toplam 633.302,33 € olan proje bütçesinin yüzde 90’ı Karadeniz Havzası Programı tarafından eş-finanse edilmektedir. Projenin lider ortağı Kavala Belediyesi Su ve Kanalizasyon Kurumu-DEYAK (Yunanistan) olup, diğer ortaklar da Democritus Üniversitesi (Yunanistan), Amerikan Üniversitesi (Ermenistan), İlia Devlet Üniversitesi (Gürcistan), Tuna Deltası Ulusal Araştırma ve Geliştirme Enstitüsü (Romanya), Odessa Devlet İdaresi (Ukrayna), Eco-TIRAS Uluslararası Nehir Sahipleri Derneği, (Moldova), Türkiye’den Yalova Üniversitesi ve Kocaeli Su ve Kanalizasyon İdaresi Genel Müdürlüğü’dür. 


WASTEnet projesi, iki yıl içerisinde farklı başlıklar altında proje çıktıları vermek üzere şekillendirilmiştir. İlk olarak projenin web sayfası hazırlanmış (http://www.waste-net.info) ve sürekli güncel tutulacak şekilde dizayn edilmiştir.   Projede ayrıca tüm paydaş ülkelerde atıksu arıtma sistemlerinin ne ölçüde kullanıldığı, mevcut yasal yükümlülükler ve özelde doğal arıtma sistemlerinin kullanılması araştırılarak bir değerlendirme kitapçığı hazırlanmıştır. Kitapçık hem İngilizce hem de paydaş ülkelerin kendi dillerinde hazırlanmıştır. Ayrıca doğal arıtma sistemlerini tanıtan, dizayn parametrelerini anlatan ve maliyet analizine değinen bir eğitim materyali hazırlanmıştır. Bu materyal de hem İngilizce hem de paydaş ülkelerin kendi dillerinde yayınlanmıştır. Proje kapsamında ayrıca Ermenistan’da ve Yunanistan’da iki adet örnek yapay sulak alan uygulaması yapılacaktır. Yapılacak olan uygulama çalışmaları da yine web sayfasında paylaşılacaktır. 


Geziler düzenleniyor
WASTEnet projesi süresince Moldova, Romanya ve Ermenistan’da çalışma gezileri yapılmıştır. Erme-nistan’da gerçekleşen çalışmada, doğal arıtma tesislerini tanıtan ve farklı uygulamalardan örnekler gösteren bir günlük seminer verilmiş ve uygulama çalışması yapılacak olan sulak alan ziyaret edilmiştir. Benzer bir çalışma 1-3 Aralık 2014 tarihlerinde Kocaeli’de gerçekleştirilecektir. Çalışmanın birinci günü, yapay sulak alanlarla ilgili bir çalıştay düzenlenecek olup, ikinci gün ise Kocaeli Balçık Köyü’nde bulunan yapay sulak tesisine saha ziyareti yapılacaktır. Projenin son altı ayında ise benzer çalışma gezileri Gürcistan ve Ukrayna’da gerçekleşecektir. 
Projenin final organizasyonu “Sustainable Solutions to Wastewater Management: Maximizing the Impact of Territorial Co-operation” isimli bir uluslararası konferans olup, 19-21 Haziran 2015’te Kavala’da gerçekleştirilecektir.