Tc. Bartin üNİversitesi MÜhendiSLİk faküLtesi
Yüklə 261,12 Kb.
|
TC. BARTIN ÜNİVERSİTESİ MÜHENDİSLİK FAKÜLTESİ ÇEVRE MÜHENDİSLİĞİ BÖLÜMÜ DOĞAL ARITIM YÖNTEMLERİ VE SULAK ALANLARIN İRDELELENMESİ BİTİRME TEZİ FATMA AK MAHMUT TINGIR MURAT HÜSEYİN ÜNSAL OSMAN BALCI TEZ DANIŞMANI : YRD. DOÇ. DR. ÜLKÜHAN YAŞAR HAZİRAN 2013 KABUL :Fatma Ak, Murat Hüseyin Ünsal, Mahmut Tıngır, Osman Balcı tarafından hazırlanan ’’DOĞAL ARITIM YÖNTEMLERİ VE SULAK ALANLARIN İRDELELENMESİ” başlıklı bu çalışma jürimiz tarafından değerlendirilerek, Bartın Üniversitesi, Çevre Mühendisliği Bölümü Bitirme Tezi olarak oybirliğiyle kabul edilmiştir. ....../06/2013 Başkan: .................( )............................. (.........) …….......... Üye : .................( )............................. (.......) ... .......( )...... Üye : ................( ) ..........( )........ _________________________________________________________________________ ONAY : Yukarıdaki imzaların, adı geçen öğretim üyelerine ait olduğunu onaylarım. …./…./2013 YRD.DOÇ.DR. Çevre Mühendisliği Bölümü Bakanı “Bu tezdeki tüm bilgilerin akademik kurallara ve etik ilkelere uygun olarak elde edildiğini ve sunulduğunu; ayrıca bu kuralların ve ilkelerin gerektirdiği şekilde, bu çalışmadan kaynaklanmayan bütün atıfları yaptığımı beyan ederim.” FATMA AK MURAT HÜSEYİN ÜNSAL MAHMUT TINGIR OSMAN BALCI TEŞEKKÜR Tezimizin hazırlanması aşamasında yardımlarını esirgemeyen ve her türlü destek olan danışman hocamız Yrd. Doç. Dr. Ülkühan YAŞAR’ a emeklerinden dolayı teşekkür ederiz. TEŞEKKÜR Çalışmamız boyunca bize yardımcı olan sevgili ailelerimize maddi ve manevi desteklerinden dolayı teşekkür ederiz. İÇİNDEKİLER TEŞEKKÜR………………………………………………………….………………………3 ÖZET…………………………………………………………………………….……………9 1.GİRİŞ……………………………………………………………………………………….10 1.1.Stabilizasyon Havuzları………………………………………………………..….11 1.2.Arazide Araştırma………………………………………………………………...11 1.3.Yeraltına Sızdırma………………………………………………………………...11 1.4.Buharlaştırma Havuzları…………………………………………………..……...12 1.5.Doğal sulak Alanlar……………………………………………………………....12 1.6.Yapay Sulak Alanlar…………………………………………………………..….12 2.ATIK SUYUN ÖZELLİKLERİ………………………………………………………..…13 2.1. Fiziksel Özellikler………………………………………………………………..13 2.1.1.Katı Maddeler………………………………………………………………..…13 2.1.2.Koku………………………………………………………………………….....14 2.1.3.Sıcaklık…………………………………………………………………….....…14 2.2.Kimyasal Özellikler……………………………………………………………….14 2.2.1.BOI……………………………………………………………...………………14 2.2.2.KOI……………………………………………………………………...………15 2.2.3.TOK……………………………………………………………………………..15 2.2.4.TeOİ…………………………………………………………………………….15 2.2.5.Toplam oksijen İhtiyacı…………………………………………………………15 2.2.6.Azot – Fosfor……………………………………………………………………16 2.3.Biyolojik Özellikler…………………………………….…………………………16 3.SULAK ALAN KAVRAMI VE SINIFLANDIRILMASI………………………………16 4. YAPAY SULAK ALANLARIN TARİHÇESİ………………………………………….18 4.1.Dünya’daki Sulak Alan Tarihçesi…………………………………………….…..18 4.2.Türkiye’deki Sulak Alan Tarihçesi……………………………………………….19 5.YAPAY SULAK ALANLARDA SU KALİTESİ İYİLEŞTİRİLMESİ...........................20 5.1.Yapay Sulak Alanların Avantaj ve Dezavantajları…………………………….....20 5.2.Yapay Sulak Alan Sınıflandırması………………………………………………..21 5.2.1. Serbest YüzeyAkışlı Sistemler………………………………………………....22 5.2.2.Yüzeyaltı Akışlı Sistemler……………………………………………………...22 6. ÇALIŞMADA KULLANILAN BİTKİLER………………………………….………….25 6.1.Su Mercimeği (Lemna minor L.)……………………………………….…………25 6.2.Su Sümbülü (Eichharnia crassipes L.)…………………………...………………26 6.3.Su Kamışı (Typha latifolia L.)…………………………………………….………27 6.4.Zakkum (Nerıum oleander L.)…………………………………....………………28 6.5.Saz (Phagmites australis L. )……………………………………………………..29 6.6. Hasır Sazı (Bulrush)…………………………………………….………………..30 6.7.Japon Şemsiyesi (Cyperusalter natifolius L.)…………………………………….31 7.YAPAY SULAK ALANLARDA KİRLİLİKLERİN GİDERİMİ………………………35 7.1.BOI Giderimi…..…………………………………………………………………35 7.2.AKM Giderimi…………...……………………………………………………….36 7.3. Azot Giderimi…………………………..………………………………………..37 7.4. KOI Giderimi..……………………………..……………………………………38 7.5. Fosfor Giderimi……………………………..…………………………………...39 8.SULAK ALANLARIN TÜRKİYE’DEKİ BAZI UYGULAMALARI………………….40 8.1.Viranşehir………………………………………………………………………....42 8.2. Paşaköy Arıtma Tesisi İçinde İnşaa Edilmiş Yapay Sulak Alan………………...43 8.3. Ömerli’deki Baraj Suyunu Koruma Amaçlı İnşaa Edilen Pilot Ölçekli Yapay Sulak Alan …………………………………………………………………………………………..…...43 8.4.İzmir-Torbalı-Korucuk Köyü Yapay Sulak Alan Tesisi………………………………….44 8.5.İzmir-Torbalı-Çakırbeyli Köyü Yapay Sulak Alan Tesisi…………….………………….44 8.6.Manisa-Akhisar-Sakarya köyü Yapay Sulak Alan Tesisi………………………………...44 9.DÜNYA’DAN YAPAY SULAK ALAN ÖRNEKLERİ…………………………………44 9.1.Amerika,Pensilvanya……………………………………………………………...45 9.2.Avustralya……………………………………………………………………...…45 9.3.Çek Cumhuriyeti………………………………………………………………….46 9.4.İsviçre……………………………………………………………………………..46 9.5.İsrail……………………………………………………………………………….47 10.SONUÇ VE ÖNERİLER…………………………………………………………………48 11.KAYNAKLAR……………………………………………………………………………49 12.ÖZGEÇMİŞ………………………………………………………………………………51 ŞEKİL LİSTESİ Şekil 1.1. Doğal Sulak Alanlar……………………………………………………………….12 Şekil 2.1. Atık sularda Mevcut Katı Maddelerin Sınıflandırılması………………………..…14 Şekil 3.1. Organik madde konsantrasyonunu gösteren parametrelerin birbirleriyle karşılaştırılması……………………………………………………………………………….16 Şekil 4.1 2003-2010 tarihlerinde ülkemizdeki sulak alanların durumu…………………..….19 Şekil 4.2. Yıllara göre yürürlükte olan sulak alan koruma bölgelerimiz…………………..…20 Şekil 5.1 Serbest su yüzeyli yapay sulak alanlarda gerçekleşen etkin arıtım mekanizmaları...21 Şekil 5.2 Yüzey akışlı sistemler………………………..………………………….………….23 Şekil 5.3 (a)Yatay akışlı, (b)Düşey akışlı sistem…………………………………….……….23
Şekil 6.4 Zakkum…………………………………………………………………………….29 Şekil 6.5 Saz………………………………………………………………………………….30 Şekil 6.6 Hasır sazı……………………………………………………..……………………31 Şekil 6.7 Japon şemsiyesi…………………………………………..………………………...31 Şekil 8.1 Vahşi çöp depolama alanı öncesi………………………………………………….42 Şekil 8.2 Çöp Depolama Sahası Kurutuldan Sonra…………………………………………42 Şekil 8.3 Yapım Çalışmaları……………………………………………………………....….43 Şekil 8.4 Çalışma sonrası………………………………………………………………….…44 Şekil 9.1 Alkali madeni drenajı için yapılmış yüzey akışlı bir arıtma……………………..…45 Şekil 9.2 Evsel atıksular için yapılmış yüzey akışlı yapay sulak alan……………………..…45 Şekil 9.3Evsel atıksu için yapılmış yatay akışlı yapay sulak alan………………………...….46 Şekil 9.4 Evsel atık su için yapılmış bir yapay sulak alan…………………………………..46 Şekil 9.5 Tel Aviv yakınlarında Yarkon Nehri kenarında kullanılmakta olan yüzey altı akışlı sistem…………………………………………………………………………………….…..47 Şekil 9.6Kibutz Lotan yapay sulak alan havuzları………………………………………..…47
Tablo 6.1 Sulak Alanlarda Yetiştirilen Bitkiler………………………………….…………..32 Tablo 7.1 Sulak alanlarda Gerçekleşen Giderim Mekanizmaları……….……………………35 Tablo 9.1 Dünyadan Örnekler 1975-1991……………………………………………………44 ÖZET Anahtar kelimeler: Doğal Arıtım Yöntemleri, Sucul Bitkiler, Yapay Sulak Alanlar Klasik arıtma ve su depolama yöntemlerinin yanında dünyada yavaş yavaş yaygınlaşan bitkilerle atık su arıtma ve depolama yöntemi, diğer arıtma sistemlerinin tüm özelliklerini içinde barındırır. Klasik yöntem arıtım sistemlerde giderim fiziksel, kimyasal ve biyolojik olarak sağlanmaktadır. Suyun özelliği ve kirlilik derecesine göre bu yöntemlerden en az ikisi tercih edilmelidir. Bu da her biri için ayrı bir tesis anlamına gelmektedir. Maliyetin artması söz konusudur. Bu çalışmada doğal arıtım yöntemleri incelenerek sulak alanların literatür taramasının yapılması ve sucul bitkiler aracılığı ile arıtımın nasıl gerçekleştiği ortaya konulmuştur. Evsel nitelikli atık suların direk deşarj edilmeden önce biyolojik olarak arıtımla avantajları ve dezavantajları belirlenmiş olup, birçok sulak alan bitkisi ile araştırması yapılmıştır. Kurulan havuzlara ekilen bitkiler suların içinde biriken mikroorganizmaları ve diğer canlıları kendisine çeker. Suda bulunan bir çok canlı organizma bu bitkilerin etrafında toplanır. Bitkilerin hasat edilmesi ile atık su deşarj standartlarında olur ve deşarjda sıkıntı olmadan alıcı ortama verilir. 1.GİRİŞ Artan dünya nüfusu, beraberinde sanayinin gelişmesi, endüstri teknolojilerinin hızla kullanımının artması bu teknolojiden kaynaklı ortaya çıkan atıkların kirlilik derecesi önemlidir. Endüstri tesisleri ve evlerden gelen atık sulak alanların arıtılmadan direk deşarj, yüzey sularının ve yer altı sularının kirlenmesine neden olur. Doğada meydana gelen kendini temizleme olayları milattan önce ki yıllardan beri bilinmektedir. Günümüz sorunu olarak su kirliliği artışı gün geçtikçe artarak devam etmektedir. Tatlı su kaynaklarımız hızlı bir şekilde azalmaktadır. Yakın zamana kadar musluklardan akan su içilebilirken artık günümüzde özellikle büyük kentlerde içilememektedir. Bundan birkaç yıl öncesine kadar evlerde su arıtıcılarıyla arıtılabilen sular şimdi, organik kirliliğin dışında arsenik ve kurşun gibi bazı inorganik kirleticiler nedeniyle evlerde arıtılması zorlaşmıştır. Bu nedenle kentlerde dağıtılan şebeke sularının bazı özel yöntemlerle arıtılması gerekmektedir. Çevre bilincinin artması ile kirli suların sadece kalabalık yerlerde ve sanayi kuruluşları etrafında değil, küçük yerleşim alanlarında, tatil köylerinde, otel, motelgibi yerlerde de arıtma sistemi gerektiğinin bilincine ulaşılmıştır. Arıtma tesisi atık sularının kirlilik derecesi bünyesinde taşıdığı aşırı derecedeki Azot(N), Fosfor(P), Karbon(C) gibi elementlerin giderimi ile belirlenir. Atık suyun bünyesinde sınır değerin üzerinde olmaması halinde sucul bitkilerin büyümesi ve gelişmesi için bu besi maddelerine (nütrient) ihtiyaç vardır. Limit değerin üzerinde olan bu besi maddeleri sucul ekosistemin bozulmasına neden olur. Atık suların alıcı ortamlara verilmeden önce arıtılması gerekmektedir. Arıtma işlemlerinin fiziksel ve kimyasal yoldan yapılmasının yanı sıra bu teknolojinin pahalı olması, teknik personel ihtiyacı gerekli enerji ihtiyacı düşünüldüğünde maliyeti fazladır. Bunun yanı sıra günümüz teknolojisi olan maliyeti az, teknik personel ihtiyacı olmayan doğal arıtım yöntemi kullanılmaya başlamıştır. Atık suların nütrient gideriminde daha kolay ve işletilmesi zor olmayan ve minimum maliyet gerektiren yöntemdir. Bu yöntemde genel olarak doğal ortamlarda yetişen sucul bitkiler kullanılmaktadır. Bitkilerle doğal arıtmada üç işlem gerçekleşirken tek bir sistemle olur. Kurulan havuzlara konulan bitkiler, suların içinde biriken mikroorganizmaları ve diğer canlıları kendisine çeker. Suda ne kadar mikrop ve canlı organizma varsa hepsi bu bitkilerin etrafında toplanır. Mikroptan arındırılmış su ise ana havuzdan diğer bir havuza aktarılır. İkinci bir süzme işleminden sonra su, üçüncü havuza aktarılır. Bu işlemlerden geçen atık sular, rahatça doğaya bırakılabilir yada denizlere ve göletlere deşarj edilmek istenirse bitkilerle arıtılmış olan bu sular kısa bir işlemden sonra içme suyu olarak da kullanılabilir. Evsel atık sular ve fabrikalardan gelen kimyasal içerikli atık sular bu sistem sayesinde iyi kalitede ve tekrar kullanılabilir hale getirilir. Atık su kullanıma dönüştürüldüğü için, uzmanlar bu yöntemi sıfırdan su elde etme olarak değerlendirmektedir. Kullanılan doğal artım yöntemleri şunlardır(Doğal Arıtım Ankara).
Stabilizasyon havuzları, en basit işletilmesi kolay arıtma sistemleridir. Bu havuzlarda enerji mekanik teçhizat, yetişmiş işletme elemanına ihtiyaç yoktur. Bu arıtma yönteminde atık sular ön arıtma ünitelerinden sonra havuzlara alınır. İşletilmesi basit, çamur miktarı az, sıcak ve ılıman bölgeler için uygun olması sistemin avantajıdır. Ancak yukarıda belirtilen üstünlüklerin yanında geniş araziye ihtiyaç duymaları dezavantajıdır. Stabilizasyon havuzları havalı, havasız, fakültatif olarak üçe ayrılır(Anonim A, 2010). 1.2.Arazide Arıtma Arıtma seviyesi, yüzey sularına deşarj sistemi için gerekli arıtma seviyesinden daha düşüktür. Arazide arıtma azot ve fosfor giderimi gerektirmediğinden daha uygundur. Arazide arıtma ekonomik ve kolay bir yöntem olması yönünden atık suların arıtılmasında küçük yerler için hızla uygulanmaya başlayan bir yöntemdir(Anonim A, 2010). 1.3. Yeraltına Sızdırma Atık suların geçirimli tabakaya verilerek yer altı sularına karışıncaya kadar gerçekleşen arıtma yöntemidir. Gelen atık sular yeraltında biriken sularla seyrelerek arıtım gerçekleşir(Anonim A, 2010). 1.4 Buharlaştırma Havuzları Tarımsal kaynaklı pestisit gübre ve tuzlardan korumaya yardımcı olur. Güneş yardımıyla uygulanabilir ağır metal giderimde de kullan bu sistem güç santrallerinde endüstrilerde metal sanayisinde kullanılmaktadır(Anonim A, 2010). 1.5. Doğal Sulak Alanlar Doğal sulak alanlar doğanın kendi oluşumu sırasında meydana gelen sucul ekosistemler olarak bilinmektedir. Alıcı ortamların bir parçası olarak kabul edilmektedir. Atık su deşarjları doğal sulak alanları iyileştirilmesi için kullanılmaktadır(Karpuzcu, 1994).Doğal alanlara ikincil ya da ileri düzeyde arıtılmış atık sular deşarj edilir. Arıtım kapasitesini iyileştirmek için geliştirme ekosistemi tahrip edeceğinden bu yöntemden kaçınılmalıdır. Şekil 1.1 de görüldüğü gibi doğal sulak alanlar ekosistemin bir parçası olup bir çok su canlısına ev sahipliği yapar. 
.
1.6. Yapay Sulak Alanlar Yapay sulan alan sistemler, doğal sulak alan sistemleri model alınarak tasarlanan ortamlarda bitkiler yoluyla atık suların arıtılmasına dayanır. Evsel ve endüstriyel atık su arıtımı için klasik arıtmalara göre az enerji, yatırım, işletme maliyetleri düşük,işletme kolay, çamur oluşumu az atık su arıtma sistemidir. Özellikle nüfusu az kırsal bölgelerde noktasal kaynaklı kirliliği gidermek için önerilen arıtma yöntemidir (Anonim A, 2010). Bu sistem canlılar ve doğal malzemeler üzerine kurulu bir teknolojidir. Ana birleşenleri bitkiler, toprak ve sudu. Oluşturulmuş havuzlarda atık suyun filtre edilmesi, filtre ortamındaki mikroorganizmalarla su arıtılması gerçekleştirilir(Yetik, 2008 ). Yapay sulak alanlarda bakterilerin ortak yaşamı ile organik maddeler ayrıştırılmaktadır. Bu olaylar sırasında hem aerobik hem de anaerobik solunum gerçekleşmektedir.
En önemli fiziksel özelliklerden biri toplam katı maddedir. TKM askıda katı madde ve filtre edilebilen katı maddelerden oluşur. Diğer fiziksel özellikler ise koku, sıcaklık ve renktir. 2.1.1Katı maddeler Atık suda ki ortalama katı madde konsantrasyonu 500 mg/L’dir. Katı maddelerin yaklaşık yarısı çözünmüş halde, dörtte biri askıda ve dörtte biride çökebilir durumdadır. Orta kirlilikte bir atık suda, askıda katı maddelerin yaklaşık %75’i ve filtre edilebilen katı maddelerin yaklaşık %40’ı organik karakterdedir. Toplam katı madde şekil 2.1 de görüldüğü gibi askıda katı madde ve filtre edilebilen katı madde olarak ikiye ayrılır (Öztürk ve ark.,2008). 
Şekil 2.1 Atık sularda mevcut katı maddelerin sınıflandırılması (Öztürk ve ark., 2008) 2.1.2 Koku Atık suda var olan organik maddeler bozunarak kokuya sebep veren gazları ortaya çıkartmaktadır. En belirgin kokulardan biri hidrojen sülfürdür. Yağlar ve petrol gibi maddeler koku problemine yol açabilmektedir. 2.1.3 Sıcaklık Kış aylarında atık su sıcaklığı havadan daha sıcaktır. Bu sıcaklık artarsa reaksiyon hızı da doğru orantılı şekilde artar. 2.2.Kimyasal Özellikler 2.2.1. Biyolojik oksijen ihtiyacı (BOİ) Biyokimyasal oksidasyon sırasında harcanan oksijen miktarı ele alınır ve buna BOI denir. Diğer bir tanımla kanalizasyon ve endüstrilerin atık sularında bulunan bakteriler oksijenle çürüyebilen maddeleri aerobik parçalamaya uğratır. Bu parçalamada çürüyebilen maddeler kararlı hale dönüşür ve bu dönüşme sırasında kullanılan oksijen miktarına BOİ denir. Normalde 20 günde tamamlandığı kabul edilir fakat büyük bir kısmı 5 günde tamamlanmaktadır. BOİ sonuçları:
2.2.2 Kimyasal oksijen ihtiyacı (KOİ) KOİ suda ki yükseltgenebilir maddelerin kimyasal yolarla oksitlenmeleri için gerekli oksijendir. Potasyum dikromat kullanılarak ölçülür. KOİ özellikle endüstri atık sularında kullanılmaktadır. Çok kısa sürede sonuç verir. 2.2.3 Toplam organik karbon (TOK) Düşük seviyede organik maddelerin ölçümü için uygun bir parametredir. Bir numuneyi yüksek sıcaklıkta bir fırına enjekte ederek saptanmaktadır.BOİ5/TOK= 1-1,6 alınabilir(Anonim A, 2010). 2.2.4. Teorik Oksijen İhtiyacı (TeOİ) Numunenin kimyasal formülü bilinmekte ise içindeki karbonun oksitlenebilmesi için gerekli oksijen miktarı bulunabilir. TeOİ, KOİ ve BOİ'den büyüktür. Çünkü KOİ’de bile, kimyasal olarak oksitlenemeyen bir miktar karbonlu madde bulunmaktadır(Öztürk, 2008 ). 2.2.5. Toplam Oksijen İhtiyacı (TOİ) Numune platinle katalizlenen bir yanma odasına konularak oksijen verilmesiyle sarf edilen bu oksijen miktarına bulmaya dayanmaktadır. Şekil 3.1 de atık suların kirlilik parametrelerinin belirleme yöntemleri verilmiş ve oksijen ihtiyaçlarına göre sıralanmıştır (Öztürk, 2008). 
Şekil3.1 Organik madde konsantrasyonunu gösteren parametrelerin birbirleriyle karşılaştırılması.(Öztürk, 2008) 2.2.6. Azot - Fosfor Mikroorganizmalar ve bitkiler için gerekli olmakla birlikte nutrient olarak adlandırmaktadır. Sularda fosfor ve fosfat olarak bulunur. Biyolojik aktivitenin gerçekleşmesi için karbon/ azot/fosforun belli oranlarda bulunması gerekmektedir. Alıcı ortamda gerekli kontroller sağlanamadığında alg, yosun gibi problemlere yol açmaktadır. 2.3. Biyolojik Özellikler Organik maddeleri parçalamada ve stabilizasyonunda bakterilerin önemli görevleri vardır. Koliformlar kaynakların kirlenmesinin göstergesi olarak kullanılmaktadır(Şener, 2008). Yüklə 261,12 Kb. Dostları ilə paylaş:
|