An analysis on grey water source separation as an alternative for conventional wastewater management using the case of Kocaeli Yenikent neighborhood

Birleşmiş Milletler tarafından yayınlanan Dünya Nüfus Tahminleri Raporuna göre, dünya nüfusunun önümüzdeki 13 yıl içerisinde bir milyar kişiden fazla artış göstereceği ve bu artışın 2030 yılına kadar 9 milyara, 2050 yılına kadar 10 milyara ve hatta 2100 yılına kadar 11 milyara yakın olacağı öngörülmektedir. Hızla artan dünya nüfusu ve kentleşmeye karşılık gezegenin tabi yapısından kaynaklı, su kaynakları sabit kalmakta ve gün geçtikçe su sıkıntısı global bir sorun halini almaktadır. Sanılanın aksine su kaynakları yönünden zengin gözükmesine rağmen, UNESCO ve DSI tarafından yayınlanan raporlar, ülkemizin de su sıkıntısı sorununu halihazırda yaşadığını ve fiziksel su kıtlığı sınırına yaklaşmakta olduğunu göstermektedir. Yaşanan bu su sıkıntısını en aza indirmenin yollarından öncelikli olanı, doğal su kaynaklarının korunması ve daha verimli bir şekilde kullanılması olmakla beraber, son yıllarda atıksu alternatif bir su kaynağı olarak görülmeye başlanmıştır. Konvansiyonel atıksuyun geri kazanımının yanı sıra, evsel atıksuyun daha verimli biçimde yeniden kullanılmasını mümkün kılan sürdürülebilir atıksu yönetim alternatifleri mevcuttur. Bunlardan biri evsel atıksularda akım ayırımı uygulamaları olmakla birlikte bu konsept çerçevesinde evsel atıksuyun gri su ve siyah su olmak üzere iki ya da EcoSan akımları olarak da bilinen gri su, sarı su ve kahverengi su olmak üzere üç akıma halinde, kaynağında ayrı ayrı toplanması mümkündür. Gri su akımı, tuvalet atıksuları dışında kalan duş/banyo, lavabolar, çamaşır makinesi, ve bulaşık makinesinden kaynaklanan evsel atıksuyun beraber, teker teker ya da farklı kombinasyonlarla toplanması sonucu oluşmaktadır. Duş/banyo ve lavabodan toplanan gri su zayıf gri su akımını oluşturuken; çamaşır makinesi, bulaşık makinesi ve mutfak lavabolarından kaynaklanan gri suları kuvvetli gri su olarak tanımlanmaktadır. Evsel atıksuya kıyasla daha düşük kirlilik potansiyeline sahip olması ve hacimsel olarak evsel atıksuyun %70-75'ine tekabül etmesi sebebiyle gri su alternatif bir su kaynağı olarak görülmektedir. Bu çalışmada, gri su akım ayrımı konseptinin çevresel, finansal ve sosyal sürdürülebilirlik kapsamında, teknik ve ekonomik uygulanabilirliği ve toplumsal kabul edilebilirliği açısından mevcut bir yerleşim alanı örneği üzerinden incelenmesi hedeflenmiştir. Sürdürülebilir bir alternatif su kaynağı olarak gri su akımı, gri su ve alt akımlarının karakterizasyonu değerlendirilmiş, tipik konsantrasyonlardan oluşan kılavuz değerler belirlenmiştir. Benzer şekilde gri su arıtma yöntemleri, son kullanım alanları ve bu son kullanım alanlarına yönelik dünya genelinde mevcut olan kalite kriterleri detaylı olarak incelenmiştir. Türkiye genelinde ve Kocaeli ili özelinde mevcut atıksu yönetim sistemi, konvansiyonel atıksu yönetimi ve geri kazanım açısından değerlendirilmiş, mevcut uygulama örnekleri derlenmiştir. Seçilen çalışma alanı örnek alınarak, gri su geri kazanım sistemlerinin hayata geçirilmesi için izlenecek adımlar;- Uygulama alanının seçimi, - Gri su ve alt akımlarına ait hacim ve karakterizasyonun tespit edilmesi/öngörülmesi,- Potansiyel kullanım alanlarının ve bu alanlara ait su tüketim miktarlarının belirlenmesi, - Son kullanım alanlarına yönelik kalite kriterlerinin seçilmesi,- Uygun arıtma metodunun seçimi ve boyutlandırılması olarak belirlenmiştir. Örnek çalışma alanı için belirlenen gri su akımları ve potansiyel kullanım alanları hacim ve kalite açısından karşılaştırılarak; sifon, soğutma, yeşil alan sulama, yol ve araç yıkama gibi son kullanım alanlarını içeren dört farklı senaryo oluşturulmuştur. Söz konusu senaryolar teknik ve ekonomik uygulanabilirliği ve toplumsal kabul edilebilirliği açısından değerlendirilmiştir. Senaryoların finansal değerlendirilmesi yapılırken, seçilen arıtma yöntemlerine ilişkin ilk yatırım ve işletme maliyetleri hesaplanmıştır. İlk yatırım maliyetleri bina içi tesisatı, arıtılmış gri su dağıtım hatları ve arıtma üniteleri yatırım maliyetlerinden oluşurken; işletme maliyetleri elektrik ve kimyasal giderlerini içermektedir. Senaryoların ilk yatırım maliyetleri, mevcut benzer konvansiyonel sistemlerin ilk yatırım maliyetleriyle kıyaslanmıştır. Çalışma alanındaki mevcut atıksu yönetim sistemi ve senaryoların uygulanması halinde gerçekleşecek alternatif sistemlere ilişkin akım şemaları ve su dengeleri oluşturularak, su bütçeleri çıkarılmıştır. Mevcut atıksu yönetim sisteminin işletme maliyeti açısından analizi ve senaryoların hayat geçirilmesi halinde oluşacak gri su geri kazanım sistemlerine ilişkin işletme maliyetlerinin karşılaştırmalı analizi bu akım şemaları ve su bütçeleri kullanılarak yapılmıştır. Her bir senaryo için yapılmış olan finansal değerlendirme kapsamında, senaryolara ilişkin geri ödeme/amortisman süreleri hesaplanmıştır. Benzer şekilde oluşturulan akım şemaları ve su dengeleri üzerinden temiz su rezervlerinden ne oranda tasarruf edilebileceği irdelenmiştir. Gri su geri kazanım uygulamalarını sosyal sürdürülebilirlik açısından değerlendirmek adına anket çalışması yapılarak, toplumun su sıkıntıları ve gri su hakkında mevcut bilinç düzeyi ölçülmüş, kullanıcılar tarafından gri su geri kazanım sistemlerinin ne derece kabul göreceği irdelenmiştir. Çalışma neticesinde, gri suyun kaynağında toplanıp arıtılarak yeniden kullanılması sonucu, yalnızca içme suyu kalitesine getirilmiş su rezervlerinden değil, atıksu yönetim sistemleri işletme maliyetlerinden de tasaruf sağlanacağı bilgisine ulaşılmıştır. Senaryolar kapsamında su tüketimi açısından yapılabilecek tasarruf %100'ü aşabilirken, işletme maliyetleri açısından özellikle seçilen arıtma yöntemine bağlı olarak %15- 35 arası tasarruf yapılabileceği görülmüştür. Amortisman sürelerinin ise, geri kazanılacak gri su miktarı arttıkça kısaldığı ve gri suyun kaynağına yakın mesafelerde kurulmuş sanayi kuruluşlarında değerlendirilmesinin finansal açıdan en avantajlı senaryo olduğu sonucuna varılmıştır. Senaryolar kapsamında, gri suyun ilk akla gelen yerinde kullanım metodu olan tuvalet rezervuarlarında yeniden kullanımının, yeni yapılacak binalar için daha uygun olduğu ve yapılacak yatırımın geri ödeme peryodlarının 1 yıl kadar olduğu görülmüştür. Bunların yanı sıra, yapılan çalışma neticesinde gri su geri kazanım sistemlerinin hayata geçirilmesinde izlenecek metod ve sistematiği içeren bir kılavuz oluşturularak, bireysel ve endüstriyel kullanıcılar ile yerel idarelerin kullanımına sunulmuştur.