Isıtma/süzme ile başlayan, Antik Yunan, Hititçe ve Miken Grekçesinden sonra kaydedilmiş en eski Hint-Avrupa dili olan Sanskritçe yazı metinlerinde rastlanan “Su Arıtmanın” tarihi, M.Ö. 2000 yılına kadar dayanmaktadır.
Su yapıları mimarisindeki gelişmelerin başlangıcı İsa’dan önce 3000 yıllarına kadar gitmektedir. Eski Hindistan’ın Mohenco Daro şehrinde İsa’dan 4500 yıl öncesi tarihlerde kanalizasyon yapılarının inşa edildiği belgelenmiştir. Merkezi su getirme ve atık su uzaklaştırma sisteminin inşası ile ilgili arkeolojik kayıtlar 5000 yıl evveline kadar uzanmaktadır. Sümer şehri Nippur harabelerinde, kemerli bir atık su kanalının varlığına rastlanmıştır (Muslu, 1996).
Su getirme ve tasfiye ile ilgili mühendislik çalışmaları hakkında ilk rapor M.S. 97 yılında yazılmıştır. Bu raporlarda, Roma’ya su getiren akedüklerin (su köprüsü) birinin başında bir çöktürme havuzunun olduğu ve akedüklerin çoğunun içinde kum/çakıl tutucular inşa edilmiş bulunduğu kayıtlıdır (Muslu, 1996).
Arıtma prosesini günümüzde hem insan sağlığı odaklı içme suyu hem de çevre odaklı (ki dönüşü doğal su kaynakları ve yeraltı suyunu beslemesi dolayısıyla içme suyu olan) atık su arıtma olarak ayırmaktayız. Ancak tarihsel ve doğal olarak ilk adımlar, içilen su üzerine gelişmektedir.
İÇME SUYU ARITMA kavramını temel olarak, “doğrudan kullanıma uygun olmayan mevcut su kaynaklarının bir kısmının içme-kullanma suyu ihtiyaçlarını karşılamak amacıyla çeşitli işlemlerden geçirilmesi” şeklinde tanımlamak mümkündür.
Arıtma Zorunluluktur
Atık su (evsel, endüstriyel, tarımsal kullanımlar sonucunda kirlenmiş veya özellikleri değişmiş sular ve şehir cadde, otopark vb. alanlardan yağışların yüzey veya yüzey altı akışa dönüşmesi sonucunda gelen su) arıtma ile ilgili çalışmalar yakın geçmişe rastlamaktadır. Hızlı nüfus artışı ve endüstrileşmenin sonucunda oluşan atık sular; doğanın özümleyebileceği miktarı aşmış ve alıcı ortamları kirlenme tehlikesi ile karşı karşıya bırakmıştır. Ekolojik dengeyi olumsuz yönde etkileyebilecek olan bu durumun önüne geçebilmek için atık suları deniz, akarsu, göl gibi alıcı ortamlara deşarj etmeden önce ARITMA ZORUNLULUĞU doğmuştur.
ATIK SU ARITMA kavramını temel olarak; “suların çeşitli kullanımlar sonucunda atık su haline dönüşerek yitirdikleri fiziksel, kimyasal ve bakteriyolojik özelliklerini tekrar kazandırabilmek ve/veya boşaldıkları alıcı ortamın doğal fiziksel, kimyasal, bakteriyolojik ve ekolojik özelliklerini değiştirmeyecek hale getirebilmek için uygulanan fiziksel, kimyasal ve biyolojik işlemlerdir” şeklinde tanımlamak mümkündür.
Yazımızda arıtmanın teknik kısmından ziyada tarihsel gelişimi ve sosyal-ekonomik yanını kısaca ele alacağız.
İnsanlık; varoluşundan bu yana temel güdü olarak, her türlü katı/sıvı atıklarını hayat alanları ve kademelerinden uzaklaştırmaya ve belli bir zaman sonra da bertaraf etmeye çalışmıştır. Zaman ilerledikçe atıkları sadece yaşam alanlarından uzaklaştırma ile sorunun çözülmediği ve bu atıkların toprak-su gibi temel kaynakları ciddi anlamda kirlettiği anlaşılmıştır. Bu şekilde atık suların alıcı ortamı kirletmeden verilmesi gerektiği farkındalığı oluşup, atık su arıtma kavramının ilk temelleri atılmıştır (Yıldız vd, 2013).
Arıtmanın nedenleri
Doğal arıtma ile başlayan süreç fiziksel arıtma, aktif çamur sistemleri, anaerobik arıtma, ileri arıtma, membran sistemler ve ileri oksidasyon sistemleri ile devam etmiş ve günümüzde atık suyun özelliklerine ve mevcut yerin özelliklerine göre en uygun arıtma teknolojisi seçilerek atık suların arıtılarak alıcı ortama verilmesi sağlanmıştır (Yıldız vd, 2103).
Tarihsel dönemi itibariyle arıtma faaliyetinin temel nedeni, içme suyunun tadının daha iyi hale getirilmesi olmuş; kirli su – temiz su ayrımı kısacası su içerisindeki kimyasal kirleticiler ve/veya mikroorganizmalar vb. hakkında bilgi kıtlığı nedeniyle uzun süre sadece bulanıklık azaltma/giderme faaliyeti olarak uygulanmıştır.
“SU, BERRAK İSE TEMİZDİR”, temel bakış olmuştur. Bu amaçla, ısıtma ve kum/çakıl filtrasyonu ile süzme gibi çok temel işlemler uygulanmıştır.
Mısırlılar, M.Ö. 1500 civarında koagülasyon ilkesini keşfetmişlerdir. M.Ö. 500’den sonra, Hipokrat, hastaları için kullandığı su için ham su filtresi tasarlayarak “Hipokrat Kılıf” adı verilen ilk torba filtresini bulmuş ve kaynatıldıktan sonra suyun döküleceği bu filtre ile kötü tat ve kokulara sebep olan tortuları filtre etmiştir.
Romalılar, M. Ö. 300‘de su sarnıçlarını inşa etmiş; Arşimet ise hidrostatikte çığır açan Arşimet vidası/burgusunu icat etmiştir. Burgu, suyun daha yüksek bir yere taşınması için kullanılmış ve bu vida günümüzde birçok modern endüstriyel pompa için temel oluşturmuştur.
Yakın Geçmiş…
Francis Bacon, 1600’lü yıllarda “A Natural History of Ten Centuries” isimli ünlü derlemesinde (Baker ve Taras, 1981) tuzdan arındırma konusunu gündeme getirmiş ve su filtrelemeye yönelik ilk bilimsel deneyi (deniz suyunun kumun içinden süzülmesine izin verilirse -kum tanelerinin sudaki tuz geçişini engelleyeceği öngörüsüyle- tuzdan arınacağı hipoteziyle) yapmıştır. Deney başarısız olmuş, ancak bu alana yeni bir bilimsel ilgilinin oluşmasına katkı sunmuştur. Hatırlatalım; Bacon, 1597 tarihli “Meditationes Sacrae” adlı eserinde “ipsa scientia potestas est” (‘BİLGİNİN KENDİSİ GÜÇTÜR’) ifadesini kullanmıştır.
Fizikçi Lucas Antonius Portius, “Soldier’s Vade Mecum” isimli çalışmasında “çoklu kum filtreleme (üç çift filtre ile) yöntemini” yazmış ve resmetmiştir.
Deniz Suyu Arıtmada Öncülük Türk Mühendisliğinde…
Deniz suyunun arıtılması konusunda çok bilinmeyen bir bilgi verelim: Khawla AbdulMohsen Al-Shayji isimli bir doktora öğrencisinin Virginia Polytechnic Institute’de hazırladığı doktora tezinde modern deniz suyu arıtma tesisleri ilk defa 1907 yılında Türkler tarafından Cidde’ye kurulmuştur. Bu bilginin “Jeddah: A portrait of an Arab town, Bir Arap Kentinin Portresi: Cidde” adlı kitapta da bulunduğu belirtelim.
İlk Belediye İçme Suyu Arıtma Tesisi
1804’te Robert Thom (inşaat mühendisi) tarafından tasarlanan ilk gerçek belediye su arıtma tesisi İskoçya’nın Paisley şehrinde inşa edilmiştir. Su-kum-çakıldan oluşan bir filtreden belli bir hızda geçirilen su, ilk yıllar at arabaları ile daha sonraki yıllarda ise borular ile evlere verilmiştir. Şehir içi içme suyu şebekelerinin ilk atasının 1804 yıllarına rastladığını söylemek yanıltıcı olmayacaktır.
Arıtma,1890’larda büyük kum filtrelerinin kullanılmaya başlaması ile moderniteye geçiş sağlamıştır. 1980 yıllarında araştırmacılar, ters ozmos sistemleri için ilk membranları geliştirmiştir.
İçme suyu standartları 1914’de ABD’de uygulanmış ancak 1940’larda yaygınlaşabilmiştir. 1972’de “Temiz Su Yasası” ismiyle düzenleme yapılmış ve su kaynaklarını kirletici etkisi olan endüstriyel tesislerin atık prosedürlerini iyileştirme zorunluluğu getirilmiştir. Suyun evsel /endüstriyel kullanımı sonrası ıslah edilmesi gibi temel bir tanımı olan atık su arıtma kavramının da temellerini oluşturmuştur.
Atık su Arıtmanın Temel Tarihsel Gelişimi
İnsanlar küçük topluluklar halinde yaşadığı sürece sulama ve atık su toplama, arıtma gibi sorunları olmamış ve su kaynaklarına yakın yerleşmişlerdir – aslında bu temel ihtiyaç, modern zamanların çok ciddi bir şehir/bölge planlama sorunu olarak karşımıza çıkacaktır- (Yıldız vd, 2013). Sıvı ve katı artıklarını da doğal ortamların özümleme gücü altında oluşu nedeni ile kolayca bertaraf edebilmiştir. Hızlı şehirleşme sonrasında ilk uygulanan arıtma işlemi arazide arıtmadır ve bu döngüde kanalizasyon suları tarım arazilerine taşınmıştır. Bunun sebebi; kanalizasyon sularının tarım arazileri üzerindeki kullanımının gübre değeri taşıdığı savunmasıdır (Yıldız vd, 2013).
Atık su arıtma proseslerinin gelişimi standartlar ya da çıkış suyu kalitesi gereksinimleri ve atık su karakteristiklerine göre belirlenen arıtma hedefleriyle ilgilidir (Yıldız vd, 2013).
Modern atık su arıtma sistemlerinin ana bileşenlerinin değişmemesine rağmen evsel atık sulara yeni ürünlerdeki teknolojik gelişmeler, hane halkının alışkanlıklarındaki değişimler ve modernizasyon, artan kentleşme nedeniyle birçok yeni bileşenler ve kimyasallar eklenmiştir (Yıldız vd, 2013).
İlk modern atık su arıtma tesisi, Hamburg’da 1842’de inşa edilmiş, 1855’de ise Chicago’da, ilk kanalizasyonun yapımına başlanmıştır (Muslu, 2000). 1948 yılında Amerika’da su kalitesi araştırmaları, biriktirme ve arıtma tesislerinin projelendirilip inşa edilmesi önceliklerini taşıyan Federal Su Kirliliği ve Kontrol Yasası çıkarılmıştır.
1960 yılı sonrası eğilimler alınan su kalitesinin artırılmasında arıtma proseslerinin ilerletilmesi yönündedir (Yıldız vd, 2013).
Ülkemizde Durum…
1994-2010 yılları arasında TÜİK verilerine göre Ülkemizde uygulanan arıtma tesislerinin türü, miktarı ve yıllara göre dağılımı aşağıda gösterilmiştir.
Arıtma Teknolojileri ve Sosyo-Ekonomik/Kültürel Yapı
Günümüzde; ham suda bulunan parametrelerin (bulanıklık, alg ve plankton, bakteri/virüs, renk, tat ve koku, sertlik, demir/mangan, alüminyum, arsenik, nitrat, amonyum, sülgat klorür, organik madde, flor, toplam çözünmüş katı maddeler (TDS), fosfat ve bor gibi) arıtılması için uygun içme suyu arıtma tesisi prosesi seçimi gayet modern ve ileri noktalara ulaşılmıştır. İçme suyu arıtımında oksidasyon-havalandırma ve/veya koagülasyon-yumaklaştırma ve/veya çökeltme ve/veya filtrasyon ve/veya dezenfeksiyon işlemlerinde oluşan arıtma tesisleri klasik (konvansiyonel) arıtma olarak adlandırılır. Bununla birlikte iyon değiştirme, adsorbsiyon, ileri teknoloji gerektiren membran sistemleri vb. arıtma tesisleri de bulunmaktadır.
Arıtma işlemi; ihtiyaç debisinin düşük ve/veya bulanıklık değerinin yüksek olmadığı, yeterli tesis inşa alanı olmadığı, aciliyet içeren, ilk yatırım maliyet sorunları olan, ham su kalitesinin nitrat ve arsenik arıtımı gibi özel filtrasyon medyalarının kullanılmasının gerektiği durumlarda, montaj ve modüler ünitelerle kademelendirmenin kolay yapılması avantajı sebepleriyle paket arıtma tesisleri imalatları da yapılmaktadır.
Sürdürülebilir kalkınma için altyapı
Şehirlerin sosyal ve ekonomik kalkınmasında belirleyiciliği bulunan atık su altyapısı, sürdürülebilir kalkınmanın vazgeçilmez şartı olan çevrenin korunması prensibine doğrudan hizmet etmektedir. Arıtma tesisi yapılacak yerleşimlerin gelişme durumu, ekonomik durumu ve sosyal yapısı hem arıtma ihtiyacını hem de arıtma tesisinin tipini etkileyen faktörlerdendir.
Arıtma tesislerinin küçüklüğü nedeniyle, maliyet-etkin arıtma tesislerinin hayata geçirilmesi ve/veya işletim ve bakımının uygun şekilde organize edilmesi güçtür. Bu nedenle birden çok yerleşime hizmet eden arıtmaların projelendirilmesi etkinliğini arttıracaktır. Bu tür tesislerin inşa edilmesi ve işletilmesi ile ilgili maliyetler kayda değer biçimde azaltılabilecektir. Yerleşimlerin arıtma tesisleri ile ilişkili yatırım, inşaat, işletim ve bakım hususlarında işbirliği yapması durumunda kaynaklar, özellikler de insan kaynakları, azamiye çıkarılabilecektir. Böyle bir yapılanma SU BİRLİKLERİ üzerinden kolaylıkla hayata geçirilebilecektir.
Ülkemizdeki arıtma sektörü ile ilgili genel değerlendirmeler ile devam edeceğiz…
KAYNAKLAR
https://tr.depositphotos.com/vector-images/ar%C4%B1tma-tesisi.html
http://www.teknikaritma.com.tr/tr/default.asp?rsm=161111000000&sayfa=&id=39
http://www.teknikaritma.com.tr/tr/default.asp?rsm=161111000000&sayfa=&id=39
https://tr.qaz.wiki/wiki/History_of_water_filters
http://web.deu.edu.tr/erdin/pubs/mikro/bolum_04.pdf (14)
Baker, M.N.; Taras, M.J. The quest for pure water: the history of the twentieth century. 2. Denver: AWWA, 1981. Volume I, 2. ed.
Muslu, Y., 1996, Atık Suların Arıtılması, Cilt-1, İTÜ İnşaat Fakültei Matbaası, İstanbul. Muslu, Y. 2000, Su ve Atık su Teknolojisi, Üçüncü Baskı, Seç Yayın Dağıtım, İstanbul
