Kalite kısıtlamaları göz önüne alınarak içme suyu şebekelerinde ara klonlama istasyon sayılarının belirlenmesi ve maliyet açısından değerlendirilmesi

Abstract

Su, hayatın ve canlılığın devamı için dünyadaki en önemli elementlerden biridir. Artan teknolojik imkanlara rağmen iklim değişikliği, hızlı kentleşme, nüfus artışı ve sanayileşme nedenleri ile su kaynakları üzerinde oluşan baskı artmaktadır. Günümüzde su kuruluşlarının en önemli sorun ve sorumluluğu; her bireye yeterli, ulaşılır ve sağlıklı içme suyunun teminidir. Kaynaktan alınan suyun alıcılara temiz ve güvenilir şekilde ulaştırılması için dezenfeksiyon işlemi gereklidir. İçme suyu şebekelerinde dezenfektan olarak sıvı ve gaz klor uygulamaları yaygın olarak kullanılmaktadır. Klor, suyla yayılan hastalıkların önlenmesinde oldukça etkili olmasına rağmen, sudaki doğal organik maddelerle reaksiyona girerek insan sağlığına zararlı kimyasal bileşiklerin, dezenfeksiyon yan ürünlerinin (DYÜ) oluşmasına yol açabilmektedir. İçme suyu şebekelerinde düşük ve yetersiz seviyelerdeki klor konsantrasyonları sisteme girebilecek kirlilikleri dezenfekte edemeyerek sağlık açısından riskler oluşturabilir. Bu nedenle, başlangıçta sisteme verilecek klor miktarı büyük önem taşımaktadır. Ancak, klorun şebeke içerisinde tamamen tükenmesi gibi, yüksek miktarda klor dozlaması da, DYÜ oluşumu açısından, arzu edilmeyen bir durumdur. Dolayısı ile dezenfeksiyonun klor ile sağlandığı içme suyu şebekelerinde, bakiye klor konsantrasyonlarının belirli seviyelerde tutulmasına ve klor konsantrasyonlarının yönetimi konusunda daha etkili çalışmalara ihtiyaç duyulmaktadır. Bu noktada, içme suyu şebekelerinde klor yönetiminde modelleme çalışmaları ve ara klor istasyonları kullanımı önem kazanmaktadır. Bu doktora çalışmasının amacı, kalite kısıtlamaları göz önüne alınarak içme suyu şebekelerinde ara klorlama istasyon sayılarının belirlenmesi ve maliyet açısından değerlendirilmesidir. Bu amaçla, tez çalışması kapsamında ara klor istasyonlarının lokasyonlarını ve bu lokasyonlarda uygulanması gereken klor konsantrasyonlarını belirleyen bir yaklaşım ortaya konulmuştur. Yaklaşım, hazırlanan kodlar aracılığı ile US-EPA tarafından geliştirilen açık kaynak kodlu EPANET model programına entegre şekilde çalışan bir yazılım haline getirilmiştir. Geliştirilen yazılım, kalite ve yaklaşım kısıtlarına bağlı olarak şebekenin tamamında klor konsantrasyonlarını iyileştirmeyi hedeflemektedir. Yazılım kullanıcı tarafından belirtilen sınırlar içinde tüm seçenekleri tarayan bir yaklaşımla çözüm üretmektedir. Bu yaklaşım, "tam arama" veya "kapsamlı arama" şeklinde adlandırılmaktadır. Yaklaşım kullanılarak şebekenin tamamında ve tüm zamanlarda klor konsantrasyonunu kullanıcının belirleyeceği aralık değerler arasında tutacak ara klor istasyon sayısı ve lokasyonu belirlenmektedir. Böylece yaklaşım, şebekede klor azlığı nedeni ile oluşabilecek riskleri ortadan kaldırmanın yanı sıra sadece kaynakta klor verilmesi nedeni ile oluşan yüksek miktarda klor kullanımını azaltmak konusunda katkı sağlamaktadır. Tez çalışması için geliştirilen yazılım gerçek ve sentetik şebekeler üzerinde test edilmiştir. Bu amaçla, Antalya içme suyu şebekesinin genel hidrolik durumu ve SCADA (Supervisory Control and Data Acquisition- Uzaktan Kontrol ve Veri Toplama) verileri ile Coğrafi Bilgi Sistemleri (CBS) verileri göz önüne alınarak Antalya ili içme suyu şebekesinin yaklaşık %10'unu oluşturan Yeşilbayır Su Deposundan beslenen Yeşilbayır şebekesi çalışma bölgesi olarak seçilmiştir. Tez çalışması kapsamında ilk olarak ASAT Genel Müdürlüğü ile yapılan ortaklaşa çalışmalarda Yeşilbayır şebekesi giriş ve çıkış debileri kontrol altına alınmıştır. Söz konusu şebeke sistemine ait mevcut CBS verileri güncellenerek ve bölgede bulunan SCADA bilgilerinden faydalanılarak bölgenin hidrolik ve su kalitesi modelleri oluşturulmuştur. Model programı olarak EPANET modeli kullanılmıştır. Sahada gerçekleştirilen klor ve basınç ölçümleri, laboratuvar çalışmaları ile SCADA verileri kullanılarak model kalibrasyon ve verifikasyon çalışmaları gerçekleştirilmiştir. Ek olarak, klor ana akım bozunma katsayısının belirlenmesi ve bölgenin su kalitesi hakkında fikir edinmek amacı ile laboratuvar çalışmaları yapılmıştır. Yine tez çalışması kapsamında, içme suyu şebekelerinde oluşturulacak ara klor istasyonları için yaklaşık maliyetin belirlenmesi amacı ile çalışmalar yapılmıştır. Bu aşamada içme suyu şebekelerinde SCADA sisteminin bulunması ve bulunmaması durumları ayrı ayrı ele alınmıştır.