Atık su arıtma sisteminin seçiminde karar destek sistemleri ve hayat boyu değerlendirme yaklaşımının kullanılması
Using decision support systems and life cycle assessment approach for selecting wastewater treament system
Yazar: MUSTAFA YILDIRIM
Danışman: PROF. DR. MEHMET BÜLENT TOPKAYA
Akdeniz Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / Çevre Mühendisliği Ana Bilim Dalı
Derece: Doktora, 2015
Konu: Çevre Mühendisliği = Environmental Engineering

Özet:
Atıksu arıtma tesisleri, alıcı ortamlarda ham atıksuyun deşarjı sonucu oluşabilecek çevresel bozulmaların engellenmesi amacıyla inşa edilmektedir. Atıksu arıtımı için çok çeşitli arıtma alternatifleri geliştirilmiş olup, bu arıtma alternatiflerinin inşaat, işletme ve bakım aşamalarında kendine özgü performans karakteristikleri (örn. materyal ve arazi kullanımı, enerji tüketimi gibi) ve çevresel etkileri (örn. sera gazı emisyonları, suya ve toprağa emisyonlar gibi) bulunmaktadır. Atıksu arıtma sistemlerinin çevresel etkileri değerlendirilirken, bütün bu aşamalarda oluşan etkiler dikkate alınmalıdır. 
Kentsel Atıksu Arıtma Yönetmeliğinde nüfusu 2000'den büyük yerleşim yerlerinde oluşan atıksuların arıtılması için atıksu arıtma tipleri belirlenmiştir. Ancak, Yönetmelikte nüfusu 2000'den küçük ve hassas bölgelere deşarjı bulunan yerleşim yerleri için sadece "uygun arıtma" koşullarına ulaşılması istenilmektedir. Uygun arıtma alıcı ortamın kalite hedeflerine bağlı olduğu kadar ülke koşullarının ilgili yasal mevzuatına da bağlı olmaktadır. Bu nedenle bu gibi yerlerde, atıksu arıtma alternatifinin belirlenmesinde karar vericilere destek olması amacıyla, sadece çıkış suyu karakteristiklerini değil, tesisin inşaat, işletme ve bakım esnasında oluşturduğu bütün çevresel etkileri dikkate alan bir karar destek sistemine ihtiyaç bulunmaktadır. 
Bu çalışmada, atıksu arıtma alternatifleri (vejetasyonlu arazi uygulaması, yapay sulak alan, dönen biyolojik disk, konvansiyonel aktif çamur sistemi, membran biyoreaktörü, uzun havalandırmalı aktif çamur sistemi ve stabilizasyon havuzu) deşarj ettiği bölge özelliklerine göre (az hassas, hassas) hayat boyu değerlendirme (HBD) yaklaşımı ile değerlendirilmiştir. Bu amaçla, alternatiflerin enerji tüketimleri, hammadde tüketimleri ve alternatiflerin bütün yaşamları boyunca oluşturdukları doğrudan ve dolaylı emisyonları envanter çalışması ile derlenmiş ve SimaPro 7.1 yazılımı ile çevresel etkileri değerlendirilmiştir. HBD çalışmasının sonucunun küresel ölçekte olması nedeniyle yerel ölçütlerin dikkate alınması için HBD sonuçlarını bünyesinde bulunduran Excel tabanlı bir karar destek aracı geliştirilmiştir. Araçta, Analitik Hiyerarşi Prosesi kullanılarak yerel koşullara göre HBD kategorilerine ağırlıklar atanmış ve kullanıcıya en uygun arıtma alternatifleri sunulmuştur.

Abstract:
Wastewater treatment systems are designed and used to minimize adverse impacts of the wastewater on the environment before discharging. Various treatment options for wastewater treatment have been developed and each of them has different performance characteristics (e.g. material and land usage, energy consumption) and environmental effects (e.g. greenhouse gas emission, water and soil emission) on construction, operation or maintenance phases. Assessing environmental impacts of wastewater treatment systems, all effects occurring on these phases should be taken into account.
Treatment alternatives for wastewaters from agglomerations of more than 2000 PE are determined in EU Urban Waste Water Treatment Directive. However, the effluents of wastewater treatment plants which are discharged to sensitive areas from agglomerations of less than 2000 PE must receive "appropriate treatment". Appropriate treatment depends on the quality objectives of the receiving waters as well as the relevant provisions of the member states. Therefore, a decision support tool which can assess not only effluent quality, also all environmental effects occurring on construction, operation or maintenance phases of the treatment alternatives to help stakeholders is needed. 
In this study, wastewater treatment options, such as vegetated land treatment, constructed wetlands, rotating biological contactor, conventional activated sludge treatment, membrane bioreactor, extended aeration and stabilization pond by which effluents are discharged to sensitive and less sensitive areas are evaluated by the life cycle assessment (LCA) approach. For this purpose, data related to energy usage, land requirement, raw material consumption, and released emissions from the life phases were collected with an inventory study and the environmental impacts were assessed by using SimaPro 7.1 LCA software. Because scale of the LCA results is global, an excel-based decision support tool that includes the LCA result is developed in order to meet local demands. Weight factors can be assigned on the LCA results according to local conditions by using Analytical Hierarchy Process and the most environmentally appropriate treatment option can be selected.