1

Türkiye’de Atıksuların Yeniden Kullanımı

Prof.DrProf.Dr. G. Gööksel N. Demirerksel N. DemirerÇÇevre Mevre Müühendislihendisliğği Bi Bööllüümmüü

Orta DoOrta Doğğu Teknik u Teknik ÜÜniversitesiniversitesi

Alman Su Ortaklığı Günü

17 Mart 2011, Ankara

Motivasyon

� Konvansiyonel su kaynakları yakın gelecekte su ihtiyacınıkarşılayamaz duruma gelecektir.

� Atıksuların yeniden kullanımı sadece bu soruna bir çözüm oluşturmakla kalmayıp, aynı zamanda sürdürülebilirlik çabalalarının vazgeçilmez bir ögesidir.

2

What is the Wastewater Reuse?

To reclaim effluent from wastewater treatment plants and to reuse for beneficial uses.

� Potential areas of wastewater reuse:

•Irrigation (landscape)•Agriculture (edible crops)•Boiler feed water•Cooling water make-up•Process water

� Benefits of wastewater reuse:

• To mitigate water shortage problems• To beneficially utilize nutrients in wastewater for crop production• To reduce potential pollutant loadings• To utilize wastewater as alternative water resources and reduce new water resources development• To stimulate water industries by expanding wastewaterreclamation projects

� Drawbacks of wastewater reuse:

• Health hazard risks and ‘Food Safety Concerns’• High initial and operational costs

� Almost any technology can be applied for water and wastewater reuse.

Typical examples are:

� Precipitation & Sedimentation

� Biological Treatment

� Filtration

�Membrane Filtration

� Ion Exchange

� Reverse Osmosis

� Disinfection

�In order to determine which wastewater reuse technologies can be used, the relevant constraints must be considered:

� Environmental constraints

�Mechanical constraints (Corrosion, Scaling, Biological Growth)

� Cost constraints (Chemical and Capital costs)

Wastewater Reuse Technologies and Constraints

Biological processes + settlingDissolved organics and nutrients removal

Reverse osmosis, ion exchange and evaporatorsDissolved solids removal

Chlorination and UV disinfection systemsDisinfection

Solids contact clarifiers, hot and warm limesofteners, ion exchange softeners, and cross flow microfiltration

Metals, Silica and Hardness Removal

TechnologiesGoal

3

Situation in Turkey

Surface and Ground Water Supply

The total, technically and economically usable surface and ground water potential of Turkey is around 110 billion m3, with 95 billion m3 (86%) coming from rivers located within Turkish borders, 3 billion m3 (3%) from external rivers originating outside the country borders and 12 billion m3

(11%) from groundwater resources. Dilek F., Imamoglu I., Surucu G. and Gokcay C.F., 2007. A Sustainable Waste Water Management Project: MEDAWARE, Conference on Environment: Survival and Sustainability, 19-24 February 2007, Near East University, Nicosia-Northern Cyprus 310-328.

Water demand

Turkey can be classified as a country facing potential water stress.The available amount of water per capita is 1735 m3, the overall potential around 3690 m3 per capita. The estimated sectoral distribution of annual water requirements realized for 2008 and estimated for 2023 are given below:

22 billion m3 (20 %)22 billion m3 (20 %)5 billion m3 (11 %)5 billion m3 (11 %)Industrial UseIndustrial Use

2023202320082008

72 billion m3 (64 %)72 billion m3 (64 %)34 billion m3 (74 %)34 billion m3 (74 %)IrrigationIrrigation

18 billion m3 (16 %)18 billion m3 (16 %)7 billion m3 (15 %)7 billion m3 (15 %)Drinking WaterDrinking Water

112 billion m3 112 billion m3 46 billion m3 46 billion m3 TOTALTOTALhttp://www.dsi.gov.tr/topraksu.htm

Situation in Turkey

Waste Water Statistics and Waste Water Treatment in Turkey

The total number of settlements with urban wastewater treatment plants (UWWTPs) serving for populations in excess of 3 000 capita in Turkey is 138. Most of these treatment plants (70 %) employ secondary or biological treatment while only 7% employs advanced treatment or nutrient removal. The UWWTPs employing only physical treatment is about 1/4th of the total. In most cases, the effluents of these plants end up with sea discharges.

According to the 2001 Turkish State Institute of Statistics (SIS) figures, 35% of the total population is being served by urban wastewater treatment plants in Turkey This figure is increasing year by year as it was mere 20% in 1994.

Biological, 96, 70%

Physical, 32, 23%

Advanced, 10, 7%

Fatta, D., Arslan-Alaton, I., Gokcay, C., Rusan, M. M., Assobhei, O., Mountadar, M., and Papadapoulos, A. (2005), Wastewater Reuse: Problems and Challenges in Cyprus, Turkey, Jordan and Morocco, European Water, 11/12, 63-69.

4

Situation in Turkey

Provinces of Turkey and distribution of the country ’s UWWTPs

Situation in Turkey

Atıksu Arıtma Tesisi ile Hizmet Veren Belediyeler (ÇOB, 2009)

5

Situation in Turkey

Atıksu Arıtma Tesisleri Arıtma Türü

13%

73%

14%

İleri Arıtma Biyolojik Arıtma Fiziksel Arıtma

Belediyelere Ait Atıksu Arıtma Tesislerinin Arıtma Türü (%) (Atıksu Arıtımı Eylem Planı 2008-2012, ÇOB)

Situation in Turkey Wastewater Reuse

The reuse of treated wastewaters in agriculture is poorly practiced in Turkey. The wastewater reuse is accomplished through “direct” and “indirect” irrigation. “Direct” is to mean the reuse of effluents directly in agriculture for irrigation, whereas “indirect”indicates reuse through a receiving body.

Eskisehir WWTP (24,820,000 m3/year) and Gaziantep WWTP (73,000,000 m3/year) effluents are directly being used in irrigation of farm land of 50,000 and 80,000 hectares, respectively.

In the two reuse practices effluents do not conform with the recognized reuse standards. As a result the highest gastrointestinal disease rate is observed in Gaziantep province of Turkey as shown in below figure.

Incident risk distribution related to waterborne diseases for Turkey

6

Wastewater Reuse Standards-Previous

The ‘Technical Aspects Bulletin’ (Official Gazette dated 7.1.1991, no. 20748), linked to the Turkish Water Pollution Control Regulation has been issued in 1991 to stipulate irrigation water standards for reuse of waters in agriculture.

> 40> 404040353530303030TemperatureTemperature

< 6 or >9< 6 or >96.5 6.5 –– 996.5 6.5 –– 8.58.56.5 6.5 –– 8.58.56.6 6.6 –– 8.58.5pHpH

> 100> 1006060454530302020Suspended Solid Matter (mg/l)Suspended Solid Matter (mg/l)

> 200> 200100 100 –– 20020050 50 –– 10010025 25 –– 50500 0 –– 2525BOD5 (mg/l)BOD5 (mg/l)

> 1000> 1000100 100 –– 1000100020 20 –– 1001002 2 –– 20200 0 –– 22Fecal Coliforms** (per 100ml)Fecal Coliforms** (per 100ml)

> 50> 5030 30 –– 505010 10 –– 30305 5 –– 10100 0 –– 55NO3NO3-- or NH4+, mg/lor NH4+, mg/l

> 2> 21.12 1.12 –– 220.5 0.5 –– 1.121.120 0 –– 0.50.5Boron concentration (mg/l)Boron concentration (mg/l)

> 2100> 210014001400--21002100525525––14001400175 175 –– 5255250 0 –– 175175Total Total saltsalt concentration (mg/l)concentration (mg/l)

> 20> 20> 960> 960

12 12 –– 2020575 575 –– 960960

7 7 –– 1212336 336 –– 575575

4 4 –– 77192 192 –– 336336

0 0 –– 440 0 –– 192192

Sulphate (SO4Sulphate (SO4--), meq/l), meq/lmg/lmg/l

> 20> 20> 710> 710

12 12 –– 2020426 426 –– 710710

7 7 –– 1212249 249 –– 426426

4 4 –– 77142 142 –– 249249

0 0 –– 440 0 –– 142142

Chloride (ClChloride (Cl--), meq/l), meq/lmg/lmg/l

V. ClassV. Class(detrimental, (detrimental, unusable)unusable)

IV. ClassIV. Class(usable with caution)(usable with caution)

III. ClassIII. Class(usable)(usable)

II. ClassII. Class(good)(good)

I. ClassI. Class(very good)(very good)

Irrigation Water ClassIrrigation Water Class

Quality CriteriaQuality Criteria

Summary of some of the most crucial parameters for reuse in Technical Aspects Bulletin

Wastewater Reuse Standards-Current

ATIKSU ARITMA TES İSLERİ TEKN İK USULLER TEBL İĞİ

20 Mart 2010, Sayı : 27527, http://www2.cevreorman.gov.tr/yasa/t/27527.doc

Sulamada geri kullanılacak arıtılmış atıksuların sınıflandırılması bu yönetmelikle geri kazanım türü, arıtma türü, geri kazanılmış suyun kalitesi, izleme periyodu ve uygulama mesafesine göre incelenmektedir. Arıtılmış atıksular 2 sınıfa ayrılmışlardır;

Sınıf A:a-Tarımsal sulama: Ticari olarak işlenmeyen gıda ürünlerib-Kentsel alanların sulanması

Sınıf B:a-Tarımsal sulama: Ticari olarak işlenen gıda ürünlerib-Girişi kısıtlı sulama alanlarıc- Tarımsal sulama: Gıda ürünü olmayan bitkiler

pH, BOİ5, AKM, Fekal koliform, Bulanıklık ve Bakiye klor sınır değerleri verilmiştir.

7

Açıklamalar:

- Tarımsal sulamada tavsiye edilen ağır metal analizlerine dikkat edilmelidir.

- Standarları sağlamak üzere filtrasyon öncesinde koagülant ilavesi yapılabilir.

- Geri kullanılacak arıtılmış atıksu renksiz ve kokusuz olmalıdır.

- Virüs ve diğer parazitlerin yok edilmesi için daha uzun dezenfeksiyon temas süreleri kullanılabilir.

- Arıtılmış atıksu dağıtım sisteminde (en son uygulama noktasında) bakiye klor değeri 0.5 mg/L’nin üzerinde olmalıdır.

- Virüs ve diğer parazitlerin yok edilmesi için daha uzun dezenfeksiyon temas süreleri kullanılabilir.

- Yüksek nütrient içeriği besinleri büyüme aşamasında etkileyebilir.

İçme suyu temin

edilen kuyulara en

az 50 m mesafede

-pH: Haftalık-BOİ

5: Haftalık

-Bulanıklık:

Sürekli

-Koliform: günlük

-Bakiye klor:

sürekli

-pH=6-9

-BOİ5 < 20 mg/L

-Bulanıklık < 2 NTUf

-Fekal koliform: 0/100 mLg,h

-Bazı durumlarda, spesifik

virüs, protozoa ve helmint

analizi istenebilir.

-Bakiye klor > 1 mg/Li

-İkincil arıtmac

-Filtrasyond

-Dezenfeksiyone

a)Yüzeysel ve yağmurlama

sulama ile sulanan ve ham

olarak direkt olarak

yenilebilen her tür gıda ürünü

b)Her türlü yeşil alan sulaması(Parklar, golf sahaları vb.)

a-Tarımsal sulama: Ticari olarak işlenmeyen gıda ürünleril

b-Kentsel alanların sulanması

Sınıf A

Uygulama

mesafesibİzleme periyoduGeri kazanılmış suyun

kalitesiaArıtma tipiGeri kazanım türü

Açıklamalar:

-Tarımsal sulama için tavsiye edilen limitlerde gözönünde bulundurulmalıdır.

-Püstkürtmeli sulama yapılıyor ise AKM < 30 mg/L olmalıdır.

-Yüksek nütrient içeriği besinleri büyüme aşamasında etkileyebilir.

-Süt hayvanlarının meralara girişi sulama yapıldıktan 15 gün sonra olmalıdır. Bu süre kısa olması gerektiği durumlarda, fekal

koliform değeri en fazla 14 ad/100 mL olabilir.

-İçme suyu temin

edilen kuyulara en

az 90 m mesafede.

-Yağmurlama

sulama yapılıyor ise

halkın bulunduğu

ortama en az 30 m

mesafede

-pH: Haftalık-BOİ

5: Haftalık

-AKM: günlük

-Koliform: günlük

-Bakiye klor: sürekli

-pH=6-9

-BOİ5 < 30 mg/L

-AKM < 30 mg/L

-Fekal koliform < 200 ad/100

mLg,j,k

-Bazı durumlarda, spesifik

virüs, protozoa ve helmint

analizi istenebilir.

-Bakiye klor > 1 mg/Li

-İkincil arıtmac

-Dezenfeksiyone

a)Meyve bahçeleri ve üzüm

bağları gibi ürünlerin salma

sulama ile sulanmasıb)Çim üretimi ve kültür tarımıgibi halkın girişinin kısıtlıolduğu yerler

c)Otlak hayvanları için mera

sulaması

a-Tarımsal sulama: Ticari olarak işlenen gıda ürünlerim

b-Girişi kısıtlı sulama alanlarıc- Tarımsal sulama: Gıda ürünü olmayan bitkiler

Sınıf B

aAksi belirtilmedikçe, arıtılmış atıksu kalitesini belirtmektedir. bSu kaynalarını ve dolayısıyla insanları arıtılmış atıksuyun etkisinden korumak için konuluş bir sınırlamadır.cİkincil arıtma, aktif çamur sistemleri, biyodisk, damlatmalı filtreler, stabilizasyon havuzları, havalandırmalı lagünleri vb içerebilir. dKum filtreleri veya mikrofiltrasyon ile ultrafiltrasyon gibi membran filtreler olabilir.eDezenfektant olarak klor kullanılması, diğer dezenfeksiyon yöntemlerinin de kullanımını kısıtlamaz.fTavsiye edilen bulanıklık değeri dezenfeksiyon öncesinde sağlanmalıdır. Hiç bir zaman 5 NTU’yu geçmemelidir. Bulanıklık yerine AKM’nin kullanıldığı durumlarda, AKM değeri 5 mg/L’nin altında olmalıdır.g7günlük ortalama değerleri karakterize eder. hFekal koliform değeri hiç bir zaman 14 ad/100 mL’yi geçmemelidir. iBakiye klor değeri 30 dk temas süresi sonrasındaki değeri kazakterize etmektedir. jFekal koliform değeri hiç bir zaman 800 ad/100 mL’yi geçmemelidir. kStabilizasyon havuzları fekal koliform değerini dezenfeksiyon olmadan da sağlayabilir.lİleri arıtma uygulanmalıdır.

mTicari olarak işlenen gıda ürünleri halka satılmadan önce patojen mikroorganzmaların öldürülmesi için fiziksel veya kimysal bir işlemden geçirilen ürünlerdir.

8

Sulama suyunun kimyasal kalitesi için ise ele alınan parametreler sırasıyla Tuzluluk-İletkenlik, Toplam çözünmüş madde, Geçirgenlik – SAR (Sodyum Adsorpsiyon Oranı), Özgül iyon toksisitesi- Sodyum, Klorür, Bor’dur. Bu parametreler kullanımdaki zarar derecelerine göre 1. Sınıf su (yok), 2. Sınıf su (az-orta), ve 3. Sınıf su (tehlikeli) değerlendirilmişlerdir.

> 3.00.7-3.0< 0.7mg/LBor (B)

> 350140 –350

> 100

< 140

< 100

mg/L

mg/L

Yüzey sulamasıDamlatmalı sulama

Klorür (Cl)

> 93-9

> 70

< 3

< 70

mg/L

mg/L

Yüzey sulamasıDamlatmalı sulama

Sodyum (Na)

Özgül iyon toksisitesi

< 0.2

< 0.3

< 0.5

< 1.3

< 2.9

0.7-0.2

1.2-0.3

1.9-0.5

2.9-1.3

5.0-2.9

EC ≥ 0.7

≥ 1.2

≥ 1.9

≥ 2.9

≥ 5.0

0-3

3-6

6-12

12-20

20-

40

SARTad

Geçirgenlik

>2000500-2000< 500mg/LToplam çözünmüş Madde

>3000700-3000< 700µS/cmİletkenlik

Tuzluluk

Tehlikeli(III. sınıf su)

Az – orta(II. sınıf su)

Yok(I. sınıf su)

BirimlerParametreler

Kullanımında zarar derecesi

Reuse of Treated Wastewaters in Central, Eastern, SouthEastern, Western Blacksea and Mediterranean Regions in Turkey

Direct / FieldDirect / FieldEmen PlainEmen Plain2.828.7502.828.750Bor Municipality WWTPBor Municipality WWTP

IndirectIndirectDamsa StreamDamsa Stream32.850.00032.850.000Urgup Municipality Biological WWTPUrgup Municipality Biological WWTP

Direct / FieldDirect / FieldDrainage CanalDrainage Canal1.356.0481.356.048Kadinhani Municipality WWTPKadinhani Municipality WWTP

Indirect / FieldIndirect / FieldBulasan StreamBulasan Stream1.095.0001.095.000Ilgin Municipality WWTPIlgin Municipality WWTP

Indirect / Field and Feed Indirect / Field and Feed PlantPlant

Karasu CreekKarasu Creek32.850.00032.850.000Kayseri WWTPKayseri WWTP

DirectDirectAras RiverAras River2.185.6202.185.620Igdir Municipality WWTPIgdir Municipality WWTP

Indirect / FieldIndirect / FieldS. CreekS. Creek73.000.00073.000.000GASKI WWTPGASKI WWTP

Indirect / FieldIndirect / FieldPorsuk StreamPorsuk Stream24.820.00024.820.000ESKI WWTPESKI WWTP

Indirect / FieldIndirect / FieldAnkara StreamAnkara Stream192.695.545192.695.545ASKI Ankara WWTPASKI Ankara WWTP

IndirectIndirectKarasu CreekKarasu Creek9.125.0009.125.000Aksaray Municipality WWTPAksaray Municipality WWTP

IndirectIndirectAyas CreekAyas Creek11.000 (Winter) 11.000 (Winter) 219.000 (Summer)219.000 (Summer)

Yumurtalik Municipality Packet WWTPYumurtalik Municipality Packet WWTP

Indirect / FieldIndirect / FieldKozan StreamKozan Stream278.000278.000Kozan Municipality WWTPKozan Municipality WWTP

Irrigation Status/TypeIrrigation Status/TypeReceiving BodyReceiving BodyDischarge (m3/year)Discharge (m3/year)Name of Treatment PlantName of Treatment Plant

Celal F. Gokcay, "Water Information Systems of Turkey & EMWIS", Seminar on 15 December 2005, DSI Conference Hall, Ankara http://www.uest.gr/medaware/workshops-seminars.htm

Wastewater Reuse Related Work in Turkey – Selected Examples

9

Arslan-Alaton I. Et al, 2007. Reuse potential of urban watewater treatment plant effluents in Turkey: a case study on selected plants, Desalination, 215, 159-165.

Wastewater Reuse Related Work in Turkey – Selected Examples

Intensified Cooperation (IntenC): Promotion of German-Turkish Higher

Education Research

AGRICULTURAL REUSE OF WATER AND NUTRIENTS

FROM

WASTEWATER TREATMENT IN TURKEY

PARTNERS

Middle East Technical University, Turkey

Technical University of Braunschweig , Germany

Wastewater Reuse Related Work in Turkey – Selected Examples

10

11

Wastewater Reuse Related Work in Turkey – Selected Examples

United Nations (UN) Joint Programme

“MDG-F – 1680: ENHANCING THE CAPACITY OF TURKEY TO ADAPT TO CLIMATE CHANGE”

“UNIDO Eco-efficiency Programme”

Executing Agencies:Executing Agencies:

Technology Development Foundation of Turkey (TTGV)Technology Development Foundation of Turkey (TTGV)

United Nations Industrial Development Organization (UNIDO)United Nations Industrial Development Organization (UNIDO)

Project Coordinator: Project Coordinator:

ŞŞenolenolAtaman (UNIDO)Ataman (UNIDO)

Project ConsultantProject Consultant: :

Prof. Dr. GProf. Dr. Gööksel N. Demirer (METU)ksel N. Demirer (METU)

Project TeamProject Team

12

http://www.ekoverimlilik.org/

CONCLUDING REMARKSCONCLUDING REMARKS

� The current realized wastewater reuse practices are mainly for research purposes and represent a very limited part of the existing significant potential in Turkey.

� The WWTP effluent reuse potential has to be explored not only

for agricultural reuse but also for industrial facilities as boiler feed,

cooling and process water.

� The data required for wastewater reuse applications are rather limited and highly scattered among different institutions. A reliable database must be developed.

�Wastewater reuse standards should be investigated regarding itstechnological attainability through pilot and/or full scale demonstration projects.

13

� Unlike the urban areas, a limited fraction of the population is connected to treatment plants in Turkey. This fact calls for decentralized and small-scale treatment plants with reuse facilities.

� Highly engineered systems are not economically efficient for all cases. Technology selection for wastewater reuse applications must consider local conditions.

� Institutional and social aspects of wastewater reuse projects are as important as their economical and technical aspects. All stakeholders must appreciate the positive impacts of this practice through dissemination activities.

� Focus on water demand management and water use efficiency opportunities must be exploited parallel to wastewater reuse opportunities.

Thank you

Prof.Dr. GProf.Dr. G ööksel N. Demirerksel N. DemirerDepartment of Environmental EngineeringDepartment of Environmental EngineeringMiddle East Technical UniversityMiddle East Technical UniversityTel: 312 210 58 67Tel: 312 210 58 67e.mail: goksel@metu.edu.tre.mail: goksel@metu.edu.tr