Agricultural reuse of water and nutrients from wastewater treatment in Turkey

TÜBİTAK ÇAYDAG01.02.2012Atıksu arıtma tesisleri işletilmeye başlatıldığı tarihten bu yana hem kentsel hem de endüstriyel alanlarda çevre korunmasına katkı sağlamaktadır. Ancak konvansiyonel atıksu arıtma teknikleri modern bir sürdürülebilir kaynak yönetimi gereksinimlerini çoğunlukla sağlayamamaktadır. Bu teknolojilerinin ana özelliği nutrient ve karbon kaynağı gibi atıksu içinde bulunan değerli kaynakları ve kirleticileri ortadan kaldırılmaktır. Diğer bir deyişle konvansiyonel atıksu arıtma teknolojileri doğal kaynaklardan değerli nutrient kaynakların kaybına sebep olmaktadır. Özellikle yüksek su ve nutrient talebi olan bölgelerde, yenilikçi atıksu arıtma sistemleri ile değerli bileşiklerin kullanılmasını sağalamak gerekmektedir. Atıksu artık bir atık olarak görülmemeli, yeniden kullanılabilir ve değerli kaynakların bir karışımı olarak kabul edilmelidir. Suyun yeniden kullanımı tarımsal sulamada, çevre sulamada, endüstriyel geri dönüşümde ve yeraltı suyu geri beslemesinde umut verici bir kaynak olarak gösterilmektedir. Tüm bu uygulamalar arasında tarım en büyük bölümü temsil eder ve bu ihtiyaç gelişmekte olan ülkelerde yüksek bir ivmeyle artmaktadır. Bu projede, Türkiye'de atıksuyun yeniden kullanılabilirliğine yönelik yapılan potansiyel çalışması sonuçları ve belirli bölgelerde atıksuyun yeniden kullanılabilirliğinin teknoloji açısından değerlendirilmesi sunulmuştur. Yeni ve yenilikçi bir yaklaşım olarak, sunulan koşullar altında en iyi teknolojiyi belirlemek için modüler atıksu arıtma tesisi tasarımları gerçekleştirilmiştir. Bu bağlamda, farklı senaryolar için sistemlerin enerji tüketimi ve enerji üretimi; bunun yanı sıra yatırım ve işletme giderleri analiz edilebilir. Sonuçlar göstermektedir ki atıksuyun geri kullanımı özellikle tarımsal üretime katkı sağlamaktadır. 1.000 MWh’dan fazla enerji tasarrufu sağlanabilmekte ve tarımsal faaliyetlerde kullanılabilecek ek fosfor ve azot kaynağı oluşturulabilecektir. Sonuç olarak, eğer bir atıksu arıtma tesisi yapılacaksa veya bir tesiste değişiklikler öngörülüyorsa, modüler atıksu arıtma tesisi tasarımları kullanılarak geri kullanım açısından en uygun sistem seçilebilecektir.Wastewater treatment systems have undoubtedly improved environmental protection in urban and industrial areas since their introduction. However it has to be considered that conventional wastewater treatment techniques are mostly incompatible with the requirements of a modern sustainable resource management. The main characteristics of these end-of-pipe technologies is an extensive resource demand and elimination of valuable resources contained in wastewater such as nutrients and energy. In other words, conventional wastewater treatment technologies withdraw nutrients from the natural cycle thus interrupting the resource cycles. Especially in regions with high water and nutrient demand, innovative systems should be developed and implemented in order to allow a reuse of wastewater or its valuable compounds. Wastewater should no more be considered as an interfering waste product but rather as a mixture of valuable resources which should be recovered. Water reclamation has been shown to be promising in agricultural irrigation, landscape irrigation, industrial recycling and reuse and groundwater recharge. Among all applications agriculture represents the large reuse volume and accelerating increase is expected in developing countries. In this study, the results of an on-going international joint research project, aiming to determine the potential and feasibility of wastewater reuse techniques in specific regions in Turkey, are presented. As a new and innovative approach, a modular concept estimating best available technology for a given set of conditions has been developed. In this context, energy demand and energy production as well as investment and operating costs of considered modules can be analysed. Over 1.000 MWh can be saved by adopting the existing WWTP to agricultural reuse concepts while supplying the local farmers with additional phosphorus and nitrogen. As a result, transferring the modular investigation to cases where the wastewater treatment system has to be newly constructed, the overall most reasonable option can be identified