Sustainability assessment for a large water treatment plant via life cycle approach

Önümüzdeki yıllarda artan nüfus nedeniyle su arıtma tesislerinden kaynaklanan çevresel etkiler büyüyecektir. Bu nedenle, sürdürülebilirliği bir çevre koruma stratejisi olarak algılayan tüm gelişmiş ülkeler enerji kullanımı ve çevre koruma etkinliğini arttırmaya çalışmaktadırlar. Türkiye'de İstanbul en fazla şehirleşme ve endüsriyel büyümenin gözlendiği şehirdir. Bu çerçevede bu çalışmanın ana amacı İstanbul'da yer alan bir su arıtma tesisinin çevre etkilerinin yaşam döngüsü değerlendirmesi yaklaşımı kullanılarak ortaya koyulmasıdır. Bu çalışmada Büyükçekmece Gölü'nden aldığı suyu arıtan, İstanbul'un batısında bulunan Büyükçekmece Su Arıtma Tesisi'nin çevresel etkileri yaşam döngüsü ile araştırılmıştır. Sistem sınırları ve fonksiyonel birim tanımlandıktan sonra tesisten bir yıl süre ile veri toplanmıştır. Tesiste kullanılan maddeler ve elektrik tüketimi 1 m3 arıtılmış su için ortaya koyulmuştur. Sistem sınırları ana ve yan arıtma proseslerinden oluşmaktadır. Su giriş ve çıkışı için kullanılan pompalar, havalandırma ünitesi, yavaş / hızlı karıştırma, çökeltme, filtrasyon, dezenfeksiyon ve depolama tankı tesisteki ana süreçlerdir. Bunların yanı sıra tesiste kimyasalların karıştırılması, çamur susuzlaştırma, ters yıkama ve çamur pompalama gibi birçok alt süreç de yer almaktadır. Ham suyun arıtımında kimyasal olarak alüminyum sülfat, polielektrolit, aktif karbon ve klor kullanılmaktadır. Ayrıca çalışma kapsamında işletme / izleme sistemi ve vanalar da ele alınmıştır. Yaşam döngüsü değerlendirme yaklaşımı aracı olarak GaBi 7.3 yazılımı kullanılmıştır. Süreçler ve madde, enerji girdi-çıktıları su arıtma tesisinin sistem sınırına bağlı olarak GaBi 7.3 yazılımında oluşturulmuştur. Her işlemdeki girdi ve çıktı, yaşam döngüsü değerlendirmesi uyarınca belirlenmiştir. Envantör verilerinin girilmesinden sonra, GaBi 7.3 yazılımı tüm veri girişini normalize edip dengelemektedir. Bu yazılımda birçok çevresel etki kategorisi bulunmaktadır. Bu çalışmada, çevresel etkileri değerlendirmek için Leiden Üniversitesi Çevre Çalışmaları Merkezi'nin geliştirdiği CML 2001 yöntemi seçilmiştir. Sonuçlar çalışmanın amacına göre yorumlanmıştır. GaBi yazılımı ile değerlendirilen etki kategorileri, Küresel Isınma Potansiyeli, Asitleşme Potansiyeli, Ötrofikasyon Potansiyeli, Ozon Tabakası Azalma Potansiyeli, Abiyotik Element Tükenme Potansiyeli, Abiyotik Fosil Tükenme Potansiyeli, Tatlı Su Ekotoksisitesi Potansiyeli, İnsan Toksisitesi Potansiyeli, Deniz Suyu Ekotoksisitesi Potansiyeli, Fotokimyasal Ozon Oluşturma Potansiyeli, Karasal Ekotoksisite Potansiyeli olarak sıralanabilir. İncelenen su arıtma tesisinin çevresel etkileri literatür değerlerine uygundur. KIP ve ÖP'ye en yüksek katkı, çıkış pompaları, klorlama ve giriş pompalarından gelmektedir. AP'ye ana katkılar ise çıkış pompaları, pıhtılaşma-yumaklaştırma ünitesi, klorlama ve giriş pompalarından kaynsaklanmaktadır. Çıkış ve giriş pompaları ile klorlama aşamaları OTAP'ye ana katkıyı oluşturmaktadır. AETP klorlama kaynaklıdır. Çıkış pompaları, klorlama, giriş pompaları; koagülasyon-flokülasyon ve havalandırma safhaları AFTP'de önemli paylara sahip proseslerdir. TSEP'e ana katkı, çıkış pompaları, koagülasyon-flokülasyon, klorlama, giriş pompaları ve havalandırma kaynaklıdır. Çıkış pompaları, klorlama ve giriş pompaları esas olarak İTP, KEP ve DSEP'den sorumlu aşamalardır. FOOP'ye ana katkıda bulunan unsurlar, çıkış pompaları, koagülasyon-flokülasyon, klorlama ve giriş pompalarıdır. Sonuçlar, elektrik kullanımının çevresel etkilerin başlıca kaynağı olduğunu göstermektedir. Büyükçekmece Su Arıtma Tesisi, güç kaynağı olarak şebekeden alınan elektriğini kullanmaktadır. Bu nedenle, çevresel etkilerdeki elektrik kaynağına bağlı değişimi göstermek için şebeke kaynaklı elektrik yerine yenilenebilir enerji kaynakları kullanıldığında ve Türkiye enerji üretimi ortalaması kullanıldığında sonuçların nasıl değiştiğine bakılmıştır. Sonuçlar, rüzgar enerjisi kullanımının çevresel etkileri en aza indirdiğini, güneş enerjisinin sonuçları düşürdüğünü fakat ortalama bir etkileri olduğunu fosil yakıt kullanımının ise en fazla etkiye yol açtığını göstermiştir. Çevresel yükü en aza indirgemek için rüzgar veya güneş enerjisi kullanımı iyi bir çözüm olabilir. Bu çalışmada ayrıca kimyasalların tesise taşınmasının sonuçlara etkisi de incelenmiştir. Kimyasalların taşınmasında, miktar, mesafe ve taşıma rotasının etkili olduğu fakat kimyasalların taşınmasının toplam sonuçlara etkisinin %2'den az olduğu görülmüştür. Ayrıca giriş/çıkış pompalarının veriminin çevresel etki kategorilerine etkisini belirlemek için pompa verimleri değiştirilerek sonuçlar hesaplanmış ve pompa verimleri %80'den %85'e çıkarıldığında elektrik tüketimindeki düşüşün sonucu olarak tüm etki kategorilerinde düşüş görülmüştür.