Suya duyarlı kent uygulamaları: İstanbul Ataköy atıksu toplama havzası örneği
Water sensitive city practices: Istanbul Ataköy wastewater collection catchment example
Yazar: HATİCE KAPLAN
Danışman: PROF. DR. ALİ FUAT AYDIN
İstanbul Teknik Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / Çevre Mühendisliği Ana Bilim Dalı / Çevre Bilimleri, Mühendisliği ve Yönetimi Bilim Dalı
Derece: Yüksek Lisans, 2020
Konu: Çevre Mühendisliği = Environmental Engineering

Özet:
Su, korunarak gelecek nesillere aktarılması gereken ancak her geçen gün tüketim miktarı artan en önemli doğal kaynağımızdır. Özellikle kentlerde hızla artan nüfus ve iklim değişikliğinin etkileri, su kaynakları üzerindeki baskıyı artırmakta ve sürdürülebilirliğin önündeki en büyük risk olarak karşımıza çıkmaktadır.
Ayrıca yoğun kentleşmenin beraberinde getirdiği geçirimsiz yüzeyler, yağmursularının yeraltına sızamadan yüzeysel akışa geçmesine, dolayısıyla taşkın hadiselerinin yaşanmasına sebep olmaktadır.
Bu sebeplerle günümüz koşullarında mevcut kaynakların etkin kullanımıyla güvenli su temininin sağlandığı, atıksuların çevreye ve halk sağlığına zarar vermeden uzaklaştırıldığı, konvansiyonel yağmursuyu sistemlerinin uygulandığı kentsel su yönetim anlayışı yetersiz kalmaya başlamıştır.
İklim değişikliğinin olası risklerine karşı kentsel altyapı direncinin artırıldığı, doğaya uyum sağlayan yöntemler ile su döngüsünün sürekliliğinin sağlandığı, daha yeşil ve daha yaşanabilir bir kentsel su yönetimi yaklaşımı arayışı neticesinde Avustralya kent yetkilileri tarafından "Suya Duyarlı Kent" kavramı geliştirilmiştir.
Bu tez kapsamında Suya Duyarlı Kent çerçevesinde ulaşılmak istenen hedeflerden, ulusal ve uluslararası uygulamalardan bahsedilmiştir.
Sürdürülebilir yağmursuyu yönetim sistemlerinin (yeşil çatılar, yağmur bahçeleri, yağmursuyu hendekleri, ekolojik dere koridorları, geçirimli yüzeyler) özellikle iklim değişikliği etkilerine direnç noktasında kentler için sağladığı faydalar üzerinde durulmuştur.
Arıtılmış atıksuların yeniden kullanım kriterleri ve kullanım amacına yönelik uygulanacak arıtma teknolojilerinin seçimi konularında ulusal ve uluslararası mevzuat değerlendirilmiştir.
Ülkemizde arıtılmış atıksuların yeniden kullanımını düzenleyecek yasal mevzuatın hazırlanıp yürürlüğe konulması gerektiği vurgulanmıştır. Türkiye'de sulamada yeniden kullanılacak arıtılmış atıksularda aranan özelliklerin Dünya Sağlık Örgütü Standartları ile uyumlu olarak "Atıksu Arıtma Tesisleri Teknik Usuller Tebliği"nde yer aldığı ancak diğer kullanımlar için ulusal herhangi bir standart bulunmadığı belirtilmiştir. Amerika ve gelişmiş Avrupa ülkelerinde olduğu gibi ülkemizde de arıtılmış suyun ne amaçla kullanılacağı hususunun belirlenmesinin bir an önce yapılması gerektiği vurgulanmıştır.
Dünya genelinde kullanılan suyun %18'inin sanayide tüketildiği göz önünde bulundurulduğunda arıtılmış atıksuların farklı proseslerde soğutma suyu olarak kullanılabilirliğinin önemi anlaşılmaktadır.
Bu sebeple geri kazanılmış suların özellikle endüstrilerde soğutma suyu olarak kullanımında, elverişli su kalitesinin hangi arıtma sistemleri ile elde edileceği araştırılmış olup ikincil arıtma ile filtrasyon ve dezenfeksiyon proseslerinin yeterli olduğu sonucuna varılmıştır. Ancak potansiyel insan teması göz önünde bulundurulduğunda nanofiltrasyon, ters osmoz, iyon değiştirici ve karbon adsorbsiyonu gibi ileri artım teknolojilerinin uygulanmasının gerekebileceği unutmamalıdır.
Ayrıca toprağın arıtma özelliğinden faydalanıldığı, kentsel alanlarda büyük hacimli su depolama kapasitesi sağlanarak suya duyarlı kentsel tasarım, entegre kaynak yönetimi, sürdürülebilir drenaj sistemleri ve yeşil altyapı hedeflerine ulaşılmasında önemli bir yere sahip olan akifer besleme yöntemleri üzerinde durulmuştur.
Sürdürülebilir yağmursuyu yöntemleri, arıtılmış atıksuların yeniden kullanımı ve akifer depolama sistemlerinin uluslararası ölçekteki en iyi uygulamaları incelenmiştir. Ayrıca ulusal düzeyde yapılan çalışmalardan örnekler verilmiştir.
Suya Duyarlı kent olma yolunda atılabilecek adımlardan biri olan, yağmursuyu, gri su ve arıtılmış atıksu kullanımı ile doğal kaynakların korunarak sürdürülebilirliğin sağlanmasını esas alan, su döngüsü uygulamaları "İstanbul Ataköy Atıksu Toplama Havzası" üzerinden örneklendirilmiştir.
Arıtılmış atıksuların endüstrilerde kullanılabilme olanağı iki seçenek üzerinden değerlendirmiştir. İlk seçenekte mevcut Ataköy İleri Biyolojik Atıksu Arıtma Tesisi geri kazanım ünitesinden çıkan arıtılmış atıksuların, aynı havza içerisinde muhtelif konumlarda faaliyet gösteren endüstrilere proses ve/veya soğutma suyu olarak kullanılmak üzere basınçlı hatlarla iletilmesinin fayda maliyet analizi yapılmıştır.
Arıtılmış atıksuların bu çalışmaya konu olan 13 adet endüstriyel tesiste soğutma suyu/kazan suyu olarak kullanılması halinde elde edilebilecek tasarruf miktarının sistemin yatırım maliyetini 5 yılda geri ödeyebileceği sonucuna varılmıştır.
İkinci seçenekte ise havza içerisinde bir ileri atıksu arıtma tesisi planlanması halinde tesis çıkış sularının; metal kaplama, tekstil, plastik vb. sanayi kolları başta olmak üzere 37 kooperatiften 35'inin aktif olarak faaliyet gösterdiği İkitelli Organize Sanayi Bölgesi'ne basınçlı hatlar vasıtasıyla iletilerek proses ve/veya soğutma suyu olarak endüstrilerde yeniden kullanılabilirliği değerlendirilmiştir.
Öncelikle bölgede İSKİ tarafından yeni bir arıtma tesisi planlanmasının sebebi; bölgedeki dere ana toplayıcı hatları kapasitesinin artan nüfus karşısında yetersiz kalması ve atıksuların bir kısmının atıksu tüneli vasıtasıyla söz konusu arıtma tesisine yönlendirilmek istenmesidir.
Ayrıca, Kanalistanbul projesinin uygulamaya geçirilmesi halinde iptal edilecek olan Küçükçekmece Ön Arıtma Tesisi Havzası atıksularının bir kısmı Ataköy İleri Biyolojik Atıksu Arıtma Tesisi'ne iletilmek zorunda kalacak, bu durum da mevcut arıtma tesisinin kapasitesini zorlayacaktır. Bu durumda yine Başakşehir bölgesinin atıksularının toplanarak atıksu tüneli ile Esenler Askeri Bölgesi'nde planlanacak olan atıksu arıtma tesisine mansaplanması ve Ataköy İBAAT'ın yükünün azaltılması hedeflenmektedir.
Bu çalışma ile hem Ataköy İleri Biyolojik Atıksu Arıtma Tesisi'ne iletilen debi ve yükün azaltılması hem de arıtılmış atıksuların yeniden kullanılmasıyla sürdürülebilirliğe katkı sağlanması amaçlanmıştır.
Aynı zamanda Ataköy İBAAT geri kazanım ünitesinden çıkan arıtılmış atıksuyun, ilave ters osmoz işlemine tabi tutulduktan sonra bölgedeki yeraltı suyunun beslenmesi amacıyla kullanılabilirliği üzerinde durulmuş ancak sistemin yüksek işletme maliyetlerini de beraberinde getirdiği görülmüştür.
Başakşehir ve Bakırköy ilçelerinde örnek alınan iki site ile Bağcılar ilçesindeki bir ticaret merkezinin (İSTOÇ) çatı sularının toplanarak yeniden kullanımı yoluyla elde edilebilecek ekonomik/çevresel tasarrufların tespitleri ve kıyaslamaları yapılmıştır.
Yağmursuyu ve gri su uygulamaları ile ilgili bu çalışmaya konu olan üç örnek bölgeden bir yılda toplanabilecek yağmursuyu ile ortalama günlük 835.916 kişinin kullanma suyu ihtiyacının karşılanabileceği görülmüştür. Söz konusu uygulamalar ile su tasarrufundan elde edilecek kazanç ile sistemin kurulabilmesi için gereken yatırım maliyeti kıyaslandığında kısa vadede ekonomik ve sürdürülebilir faydalar sağladığı sonucuna varılmıştır.
Ayrıca, "Suya Duyarlı Kent" yönetiminin nihai hedefi olan nesiller arası eşitlik ve iklim değişikliğine karşı dayanıklılığın tesis edilmesinde; entegre havza yönetimi anlayışının, mevcut su dağıtım tesislerinin akılı şebekelerle yönetilmesinin, kayıp ve kaçakların azaltılarak su kaynaklarının verimli kullanımının, kontrolsüz yeraltı suyu çekilmesinin önlenmesinin, geçirimli yüzeylerin artırılarak sel ve su baskınlarının önüne geçilmesinin, yağmursuyu hasadı, gri su, mor şebeke uygulamaları ile suyun tekrar tekrar kullanımının sağlanmasının önemi vurgulanmıştır.
Netice itibariyle, tek elden su döngüsünü yöneterek mavi ile yeşilin bütünleştiği, insanların beton kanallarla sudan uzak tutulduğu değil de suyla temas ettiği, yağmursuyu depoları ve gri su kullanımı ile sudan tasarruf edilirken peyzaj özelliğinden, estetik değerinden faydalanıldığı "Suya Duyarlı" bir yönetim stratejisine geçilmesi gün geçtikçe daha da önem kazanmaktadır.
Suya duyarlı şehirler günümüzde henüz mevcut olmamakla birlikte dünyanın birçok ülkesinde stratejik amaç olarak su yönetim sürecine dahil edilmektedir. Örneğin Singapur'da suya duyarlılığı arttırmak için NEWater, Singapur ABC gibi birtakım programlar geliştirilmekte olup ülkemizde de özellikle İstanbul gibi büyük kentlerimizde Suya duyalı kent olma yolunda adımların atılmasının gerekliliği vurgulanmıştır.

Abstract:
Water is our most important natural resource, which must be preserved and transferred to future generations, but the amount of consumption is increasing day by day. Especially in cities, the rapidly increasing population and the effects of climate change increase the pressure on water resources and emerge as the biggest risk to sustainability.
In addition, impermeable surfaces, together with intense urbanization, cause rainwater to pass to the surface flow without leaking underground, and thus, flooding events occur.
For these reasons, in today's conditions, the understanding of urban water management, in which safe water is provided with the effective use of existing resources, wastewater is removed without harming the environment and public health, and conventional rainwater systems are applied, has become inadequate.
As a result of the search for a greener and more livable urban water management approach, in which the resistance of urban infrastructure against the possible risks of climate change is increased, the water cycle is ensured with methods that adapt to nature, the concept of "Water Sensitive City" has been developed by Australian city authorities.
Within the scope of this thesis, the objectives, national and international practices, which are desired to be reached within the framework of the Water Sensitive City, are mentioned.
The benefits of sustainable rainwater management systems (green roofs, rain gardens, rainwater swales, ecological corridors for the rivers, permeable surfaces) for cities, especially at the point of resistance to the effects of climate change, were emphasized.
National and international legislation on reuse criteria of treated wastewater and selection of treatment technologies to be applied for the purpose of use were evaluated.
It was emphasized that the legal legislation that will regulate the reuse of treated wastewater in our country should be prepared and put into effect.
The characteristics of the treated wastewater will be reused for irrigation in Turkey in accordance with World Health Organization standards "Wastewater Treatment Plant Technical Procedures Notification" was mentioned in n.However, it is stated that there is no national standard for other uses.
It was emphasized that determining the purpose of using treated water in our country, as in America and developed European countries, should be done as soon as possible.
Considering that 18% of the water used in the world is consumed in the industry, the importance of the use of treated wastewater as cooling water in different processes is understood.
For this reason, it has been researched with which treatment systems the recycled water will be used as cooling water, especially in industries, and it has been concluded that secondary treatment and filtration and disinfection processes are sufficient. However, considering the potential human contact, advanced treatment technologies such as nanofiltration, reverse osmosis, ion exchangers and carbon adsorption may need to be applied.
In addition, water-sensitive urban design, integrated resource management, sustainable drainage systems and groundwater recharging methods, which have an important place in achieving the goals of green infrastructure, are emphasized by providing large-volume water storage capacity in urban areas where the purification feature of the soil is used.
Sustainable stormwater methods, reuse of treated wastewater, and international best practices of aquifer storage systems have been studied. In addition, examples from national studies are given.
Water cycle practices, which are one of the steps that can be taken towards becoming a water sensitive city, based on ensuring sustainability by protecting natural resources with the use of rainwater, gray water and treated wastewater, are exemplified through the "Istanbul Ataköy Wastewater Collection Catchment".
The possibility of using treated wastewater in industries has been evaluated through two alternatives. In the first option, benefit cost analysis was carried out to deliver the treated wastewater from the Ataköy Advanced Biological Wastewater Treatment Plant (ABWWTP) recycling unit to pressured lines to be used as process and / or cooling water to industries operating in various locations within the same catchment.
It was concluded that the amount of savings that can be achieved if the treated wastewater is used as cooling water / boiler water in 13 industrial plants subject to this study can pay back the investment cost of the system in 5 years.
In the second option, if an advanced wastewater treatment plant is planned within the catchment, the plant outlet waters; metal plating, textile, plastic etc. Reusability in industries as process and / or cooling water has been evaluated by transmitting it via pressurized pipes to İkitelli Organized Industrial Zone, where 35 of 37 cooperatives, especially in industrial branches, are active.
First of all, the reason why a new treatment plant is planned by ISKI in the region; The capacity of the stream main collector pipes in the region is insufficient in the face of the increasing population and some of the wastewater is wanted to be directed to the treatment plant through the wastewater tunnel.
In addition, some of the wastewater of the Küçükçekmece Pre-Treatment Plant, which will be canceled in case the Kanalistanbul Project is put into practice, will have to be delivered to the Ataköy ABWWTP, which will strain the capacity of the existing treatment facility. In this case, it is aimed to collect the wastewater of the Başakşehir region and downstream the wastewater treatment plant to be planned in the Esenler Military District and to reduce the load of Ataköy ABWWTP.
With this study, it is aimed to contribute to sustainability by both reducing the flow and load transmitted to Ataköy ABWWTP and reuse of treated wastewater.
At the same time, the usability of the treated wastewater from the Ataköy ABWWTP recovery unit to groundwater recharging in the region after subjecting it to additional reverse osmosis was emphasized, but it was observed that the system brought high operating costs.
The economic and environmental savings that can be achieved through the collection and reuse of roof waters of a commercial center (İSTOÇ) in Bağcılar district and two sites, which were taken as examples in Başakşehir and Bakırköy districts, were determined and compared.
It has been observed that the daily water need of 835,916 people can be met by rainwater that can be collected in one year from the three sample regions subject to this study on rainwater and gray water applications. Comparing the income from water savings with these practices and the investment cost required to establish the system, it is concluded that they provide economic and sustainable benefits in the short term.
In addition, in the establishment of intergenerational equality and resilience against climate change, which is the ultimate goal of the "Water Sensitive City" management; the importance of integrated watershed management approach, managing the existing water distribution facilities with smart grids, reducing the losses and leakages, efficient use of water resources, preventing uncontrolled use of groundwater, preventing flooding by increasing the permeable surfaces, reusing of water by stormwater harvesting, gray water, purple network applications was emphasized.
As a result, the transition to a "Water Sensitive" management strategy, in which the blue and green are integrated by managing the water cycle from a single source, where people are not kept away from water with concrete channels, but where people are in contact with water, rainwater tanks and gray water are used to save water while benefiting from the landscape feature and aesthetic value. It becomes more and more important as it goes on.
Although water sensitive cities do not exist today, they are included in the water management process as a strategic goal in many countries of the world. For example, in Singapore, some programs such as NEWater, Singapore ABC are being developed in order to increase the sensitivity to water, and the necessity of taking steps towards becoming a city that is sensitive to water is emphasized in our country, especially in our big cities such as Istanbul.