Endüstriyel atık su arıtma tesislerinde su ayak izi ve enerji hesabı
Water footprint and energy calculation in industrial waste water treatment plants
Yazar: ESRA KALYA
Danışman: DOÇ. DR. ALPER ALVER
Aksaray Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / Çevre Mühendisliği Ana Bilim Dalı
Derece: Yüksek Lisans, 2022
Konu: Çevre Mühendisliği = Environmental Engineering
Dizin: Endüstriyel atık su = Industrial waste water

Özet:
Su, tüm canlılar için yaşam kaynağıdır. Sanayileşme ve diğer insan faaliyetleri sonucunda her gün milyonlarca metreküp su kirlenmektedir. Üretim ve tüketim süreçlerinin hepsinde de su kullanımı vardır. Dolayısıyla su kullanımı sonucunda evsel ve/veya endüstriyel atık su oluşumu söz konusudur. Kirlilik yükü fazla olan atık suların direkt olarak doğal sisteme deşarjı geri dönüşü olmayan çevresel tahribatlara sebep olmaktadır. Bu sebeple atık su arıtma tesislerinin suyun sürdürülebilirliği üzerinde olumlu etkisi tartışılmazdır. Atık su arıtma tesisleri belli üretim/işlem faaliyetleri sonucu bünyelerine gelen atık suyun, kirlilik yüklerini alıcı ortam deşarj standartlarına düşürmek için arıtım yapan tesislerdir. Dolayısı ile bu tesislerde kirliliği asimile etmek/proses işleyişi için bir yandan da yüksek hacimlerde su ve enerji kullanılmaktadır. Bu durum su ve enerji tasarrufu için iyileştirme çalışmaları yapma ihtiyacı doğurmuştur. Gelişen teknoloji, artan çalışmalar ile su kıtlığı senaryoları göz önüne alındığında Atık su arıtma tesisleri atık suyun sadece yasal limitlere uygun bir şekilde alıcı ortamlara deşarjından ziyade atık suyun tekrar tesis içi proseslerde kullanılabilir kalitede arıtılması gibi alternatif çözümler hedeflenmektedir. Önceki yıllarda suyun sadece arıtılarak deşarj edilmesi bir çözüm olarak görülürken artan su sorunları, insanlığı yeni ve kalıcı çözümler üretmeye mecbur kılmıştır. Mevcut sorunların azaltılması ve önlenmesi için ''Su Ayak İzi'' yaklaşımı önemli bir atılım olacaktır. Öyle ki arıtım ile doğaya büyük katkı sağlayan atık su arıtma tesisleri yapılacak su ayak izi çalışmaları ve bu çalışmalar neticesinde belirlenecek yönetim ve sürdürülebilirlik stratejileri ile çevreye katkısı artacaktır.
Su ayak izi; bir ürün veya hizmetin üretimden tüketiciye ulaşıncaya kadar sarf etmiş olduğu doğrudan ve dolaylı su miktarlarının toplamını ifade eder. Su doğrudan ve dolaylı olmak üzere 2 şekilde tüketilmektedir. Musluktan akan görünen su haricinde ürünlerin üretimi, lojistiği ve enerji kullanımı kaynaklı su tüketimi gibi nedenlerle de yüksek oranlarda su tüketilmektedir. Bu tüketim ''Dolaylı Kullanım'' olarak adlandırılmaktadır. Su ayak izi bu yaklaşımın yanında tüketilen su miktarlarının kaynağı ile de ilgilenmektedir. Ürün/hizmetin tüketiciye ulaşıncaya kadar tüketmiş olduğu su miktarı yeraltı veya yüzeysel su kaynaklarından temin ediliyorsa, kullanılan su; Mavi Su Ayak İzi olarak değerlendirmektedir. Kullanım yağmur suyu kaynaklı ise Yeşil Su Ayak İzi, üretimden tüketiciye ulaşıncaya kadar kirlenen su miktarının alıcı ortam standartlarına asimile edilmesi için gerekli tatlı su miktarı ise Gri Su Ayak izi olarak değerlendirilir. Bunların toplamı Toplam Su Ayak İzini ifade eder. Atık su arıtma tesislerinde yapılacak su ayak izi değerlendirmeleri ile yoğun su ve enerji kullanımına uygulanabilir çözümler getirilebilir. Buradan hareketle çalışmada, Kocaeli ilinde bulunan endüstriyel nitelikli bir atık su arıtma tesisi iki yıl süre ile izlendi. Tesis giriş ve çıkış kirletici konsantrasyonları, alıcı ortam kalite limitleri açısından değerlendirildi. İki senelik izleme sonucu elde edilen verilerden hareketle tesisin su ayak izi hesaplandı. Yapılan hesaplamalarda tesis, su ve enerji sürdürülebilirliği bakımından yorumlandı. Yapılan hesaplamalar gösteriyor ki tesis su ayak izinin yüksek oranını enerji kullanımı oluşturmaktadır. Bu durum enerjinin su ile ne kadar yakından bağlantılı olduğunu gösterir niteliktedir. Buna karşılık tesisin arıtım sürecince sarf etmiş olduğu doğrudan ve dolaylı toplam su miktarı, tesisin arıtım ile beraber alıcı ortamda asimile olmaktan korunan su miktarından düşüktür. Tesis arıtım süresince belli oranda su tüketimine neden olmaktadır ancak arıtım ile alıcı ortamda asimile olmaktan koruduğu su miktarı bu değerleri geride bırakmış ve tesis suyun sürdürülebilirliği açısından verimli olduğunu göstermiştir.

Abstract:
Water is the source of life for all living things. As a result of industrialization and other human activities, millions of cubic meters of water are polluted every day. There is also the use of water in all production and consumption processes. Therefore, there is a formation of domestic and / or industrial wastewater as a result of water use. The direct discharge of wastewater with an excessive pollution load into the natural system causes irreversible environmental destruction. For this reason, the positive effect of wastewater treatment plants on the sustainability of water is indisputable. Wastewater treatment plants are facilities that treat wastewater that enters their bodies as a result of certain production / processing activities in order to reduce pollution loads to the receiving environment discharge standards. Therefore, these facilities use high volumes of water and energy on the one hand to assimilate pollution / process functioning. This situation has led to the need to carry out improvement works to save water and energy. Considering the developing technology, increasing studies and water scarcity scenarios, alternative solutions such as waste water treatment plants, usable quality treatment of wastewater in on-site processes, rather than just discharging wastewater into receiving environments in accordance with legal limits, are aimed at. In previous years, only the purification and discharge of water was seen as a solution, while increasing water problems forced humanity to create new and permanent solutions. The "Water Footprint" approach to reducing and preventing existing problems will be an important breakthrough. So much so that the contribution to the environment will increase with the water footprint studies of wastewater treatment plants that make a great contribution to nature with treatment and the management and sustainability strategies that will be determined as a result of these studies.
Water footprint refers to the sum of the direct and indirect amounts of water that a product or service consumes from production until it reaches the consumer. Water is consumed in 2 ways, direct and indirect. In addition to the water that seems to flow from the tap, water is consumed at high rates for reasons such as water consumption caused by the production of products, logistics and energy use. This consumption is called "Indirect Use". In addition to this approach, the water footprint also deals with the source of the amounts of water consumed. If the amount of water consumed by the product/service until it reaches the consumer is supplied from underground or surface water sources, the water used is considered as Jul Water Footprint. The Yesil Water Footprint is considered to be if the use is caused by rainwater, and the amount of fresh water required to assimilate the amount of contaminated water from production to consumer standards is considered to be the Gray Water Footprint. Their sum refers to the Total Water Footprint. Applicable solutions to intensive water and energy use can be brought with the water footprint evaluations to be carried out in wastewater treatment plants. Based on this, an industrial wastewater treatment plant located in Kocaeli Province was monitored for two years in the study. The concentrations of pollutants at the entrance and exit of the facility were evaluated in terms of the receiving environment quality limits. Based on the data obtained as a result of two years of monitoring, the water footprint of the facility was calculated. In the calculations made, the facility was interpreted in terms of water and energy sustainability. The calculations made show that the high rate of the water footprint of the facility is energy use. This situation shows how closely energy is connected with water. In contrast, the total amount of direct and indirect water consumed by the plant during the treatment process is lower than the amount of water protected from being assimilated in the receiving environment along with the treatment of the plant. The facility causes a certain amount of water consumption during the treatment period, but the amount of water it protects from being assimilated in the receiving environment by the treatment has exceeded these values and the facility has shown that it is efficient in terms of water sustainability.