Biyolojik ve İleri Biyolojik Atıksu Arıtma Tesislerinin Karbon Ayak İzinin Yaşam Döngüsü Temelinde Belirlenmesi
LCA-based Carbon Footprint of Biological and Advanced Biological Wastewater Treatment Plants
Yazar: Taner Çankaya, Simge; Pekey, Beyhan
Dergi: Duzce University Journal of Science and Technology, Vol. 11 No. 4, 2023
Anahtar kelimeler: Engineering ; Mühendislik ; Atıksu arıtma tesisi,Karbon ayak izi,Küresel ısınma potansiyeli,Yaşam döngüsü değerlendirme ; Wastewater treatment,Carbon footprint,Global warming potential,Life cycle Assessment.

Atıksuda bulunan kirleticileri gidererek temiz çıkış suyu üretmek için tasarlanan ve inşa edilen atıksu arıtma tesisleri (AAT), kentsel sistemler için temel gereksinimdir. Söz konusu tesisler ham atıksuyun alıcı ortamlara deşarjı nedeniyle oluşabilecek çevresel etkilerin azaltılmasını sağlamaktadır. Buna karşılık, faaliyetleri sürecinde gerek kaynak tüketimleri (su, elektrik gibi) gerekse emisyon oluşturmaları (metan, nitroz oksit gibi) nedeniyle bu tesislerin çevresel açıdan sürdürülebilirliklerinin değerlendirilmesi önem taşımaktadır. Bu çalışmada, farklı özellikler taşıyan bir adet biyolojik (klasik aktif çamur prosesi) ve bir adet ileri biyolojik (A2/O prosesi) atıksu arıtma tesisinin işletilmesi sürecinin karbon ayak izi yaşam döngüsü yaklaşımı ile hesaplanmış ve karşılaştırılmıştır. Karbon ayak izi, yaşam döngüsü değerlendirmesi (YDD)’nde küresel ısınma potansiyelinin (KIP) bir göstergesidir. Çalışma kapsamında SimaPro 9.2 yazılımı ve IPCC 2013(100a) etki değerlendirme metodu kullanılmıştır. Gerçekleştirilen etki değerlendirme sonucunda, A2/O prosesine sahip atıksu arıtma tesisinin küresel ısınma potansiyeli 1,64 kg CO2 eşd/m3.atıksu, klasik aktif çamur prosesine sahip atıksu arıtma tesisinin küresel ısınma potansiyeli ise 1,23 kg CO2 eşd/m3.atıksu olarak hesaplanmıştır. Envanter analizi sonuçları araştırıldığında, değerlendirmenin yapıldığı atıksu arıtma tesislerine bağlı ortaya çıkan KIP etkisinin metan (CH4) ve nitroz oksit (N2O) emisyonları ile ilişkili olduğu belirlenmiştir. Arıtma tesisi ünitelerinin KIP üzerindeki etkileri karşılaştırıldığında, biyolojik arıtma ünitesinin KIP üzerindeki katkısının en yüksek olduğu belirlenmiştir. Atıksu arıtma tesislerinin işletilmesi sürecindeki proseslerin (su geri kazanımı, arıtma çamuru bertarafı, direkt sera gazı oluşumu, arıtılmış atıksuyun alıcı ortama deşarjı, kimyasal madde tüketimi, nakliye ve elektrik tüketimi) etkileri değerlendirildiğinde ise arıtma çamuru bertarafı için seçilen yöntemin ve elektrik tüketiminin küresel ısınma potansiyeli etki kategorisi üzerinde önemli ve belirleyici olduğu tespit edilmiştir.

Wastewater treatment plants (WWTP), designed and built to produce clean effluent by removing pollutants from wastewater, are the basic requirement for urban systems. These plants reduce the environmental impacts that may occur due to the discharge of raw wastewater into receiving environments. On the other hand, it is important to evaluate the environmental sustainability of them due to consumption of resources (such as water, electricity) and emitting emissions (such as methane, nitrous oxide) during their activities. In this study, the carbon footprint of the one biological (classical activated sludge process) and one advanced biological (A2/O process) wastewater treatment plant with different characteristics was calculated and compared with the life cycle approach. Carbon footprint is an indicator of global warming potential (GWP) in life cycle assessment (LCA). Within the scope of this study, SimaPro 9.2 software and IPCC 2013(100a) impact assessment method were used. As a result of the impact assessment the GWP of the wastewater treatment plant with the A2/O process was calculated as 1.64 kg CO2 eq/m3.wastewater, and the GWP of the wastewater treatment plant with the classical activated sludge process was calculated as 1.23 kg CO2 eq/m3.wastewater. When the results of the inventory analysis were investigated, it was determined that the GWP impact category was related to the methane (CH4) and nitrous oxide (N2O) emissions in wastewater treatment plants. When the contribution of treatment plant units on GWP impact category were compared, the contribution of the biological treatment unit was determined as the highest. Considering the impacts of the processes (water recovery, sewage sludge disposal, direct greenhouse gas emissions, discharge of treated wastewater to the receiving environment, chemical consumption, transportation and electricity consumption) during operational stage of wastewater treatment plants, it was determined that the method chosen for treatment sludge disposal and electricity consumption are important and decisive on the GWP impact category.