Tuz Gölü Havzasındaki Belde ve Köylerde Doğal Arıtma

Necat ÖZGÜR
İnşat Y. Mühendisi, Özel Çevre Koruma Kurumu

Özet

İl ve ilçelerin atık su sorunları biyolojik arıtma gibi teknolojik yöntemlerle ele alınmaktadır. Belde ve köylerin atık sularının, il ve ilçelerde planlanan atık su arıtma tesislerine iletilmesi ya da bu tür yerleşim birimlerine de biyolojik arıtma tesisleri yapılması çoğu zaman teknik ve ekonomik ölçüler içinde söz konusu olamamaktadır.

Nadir bir doğa olayı olan Tuz Gölü kapalı bir havzadır. Havzanın tüm atık suyu Tuz Gölünde toplanır. Gölün, buharlaşma dışında bir gideri yoktur. Bu durum, halkımızın tuz ihtiyacının büyük ölçüde karşılandığı havzanın ve dolayısıyla Tuz Gölünün korunmasında önemli bir sorun olarak öne çıkmaktadır.

Havzada il ve ilçelerin atık suyu için biyolojik arıtma projeleri yapılmış; gerçekleştirilmeleri, Konya Atık Su Arıtma Tesisinin ihale edilmesiyle başlatılmıştır. Ancak, il ve ilçelerin atık sularının çözülmesi kirliliğin önlenmesini tam anlamıyla sağlamamaktadır.

Belde ve köylerin topografya özellikleri, “Doğal Arıtma” tekniği kullanılarak, atık suyu sağlıklı koşullarda yakın çevredeki alıcı ortamlara aktarmaya uygun görülmektedir. Tuz Gölü Havzasında bu sistemle ve tümüyle yerel olanaklarla, nüfusu az olan köy ve beldeler de atık sularını arıtılmış olarak göle gönderebileceklerdir.

Giriş

Doğada gaz, sıvı ya da katı olarak zararlı atık üreten tek yaratık insanoğludur! Diğer canlı varlıkların artıkları (ki ölen bitkiler, hayvan leşleri veya hayvanların katı-sıvı metabolizma artıklarıdır) ‘besin zinciri’ denilen işlev sonucunda ya dönüştürülür ya da yeniden kullanılır.

Yüz yıl kadar önce, yirminci yüzyılın başlarında, nadir doğal kaynaklarımızı kirlettiğinin ve zararlı olduğunun farkına varılan atık suların arıtılması için, teknolojik çözümler üretilerek uygulanmaya konuldu. Çözümler atık suyu arıtıp, kullanmak yerine, zararsız bir biçimde alıcı ortama doğru uzaklaştırmak hedefine yönelikti; israfı önleyemiyordu ve pahalıydı. Bu tür sistemlerin tasarımı ve uygulanması, kentsel yerleşim yerlerinde günümüzde de sürdürülmektedir.

Doğal Arıtma diye adlandırılan yeni yaklaşım ise doğayı taklit etmek üzerine kurulmuştur. Yapay havuzlarla, sulak alanlarla, bu alanlarda oluşturulacak bitki örtüsüyle ve zeminlerin süzme özellikleriyle atık su, üretildiği yerde arıtılabilecek; arıtma sonucunda elde edilen su ile diğer maddeler yeniden kullanılabilecektir. Bu yaklaşım, henüz ancak belli büyüklüğün altındaki yerleşim yerlerinde gerçekleştirilebilmektedir. Doğal Arıtma, küçük yerleşim yerlerinde, atık suyun yeraltında süzdürülerek, özel bitki grupları tarafından kullanılması yoluyla doğaya zarar vermeyecek ölçüde arıtılarak bertaraf edilmesini içeren bir yöntemdir.

Konya Ovası

Konya Ovası, Tuz Gölü kapalı havzasının içinde yer alan bir alt kapalı havzadır. Kapalı havza deyiminden anladığımız, havza sularının deniz çıkışı bulunmaması nedeniyle, buharlaşma dışında su kaybı ya da yer değiştirmesinin söz konusu olmamasıdır.

Cumhuriyet döneminde Türkiye’nin sorunlarının başta geleni tarımsal alanların sulanmasıydı. En önemli ovamız olan tahıl ambarı Konya Ovasında, Türkiye’nin o zamana kadar yapılmış en büyük sulama şebekesi, Devlet Su İşleri tarafından bin dokuz yüz atmışlarda hayata geçirildi.

Üniversitelerin İnşaat Mühendisliği bölümlerinde, tarımsal alanlara su getirilmesi konusunda okutulan dersin adı ‘Sulama ve Kurutmadır’. Bunun anlamı, kurutma (drenaj) çözümü olmadan, sulamanın tek başına düşünülemeyeceğidir. Bu bilginin sunulması, yukarıda sözünü ettiğimiz sulama projesinin akıbetini izleyebilmek ve anlamak açısından gerekli görülmektedir.

Konya Ovası Sulaması devreye girdikten birkaç yıl sonra ovanın çoraklaştığı gözlendi. Sulama tesisi ile tarlalara verilen sular, bitki ihtiyacı giderildikten sonra ovayı terk edemiyor ve üst kesimlerinde atık tuzların birikmesine yol açarak, toprağı niteliksizleştiriyordu. İşin başında ele alınmamış olan kurutma projesinin, yapımı artık zorunluydu. İnsanoğlunun tarihsel zaafı yinelenmiş; sorun ancak karşımıza çıkınca çözüm için adım atılmaya başlanmıştı.

1974 yılında devreye giren kurutma projesiyle, Konya Ovasının sulamasından dönen sular, daha düşük kotta yer alan Tuz Gölüne, 130 km uzunluğunda bir kaplamasız kanalla iletilmeye başlandı. O günden başlayarak ovanın ilaçlı, gübreli suları ile birlikte, bu kanalı evsel ve sınaî atık sularından kurtulmak için nimet bilen Konya, Cihanbeyli gibi yerleşim yerleri başta olmak üzere, yörenin bazı il, ilçe, belde ve köylerinin kanala yönlendirilen atık suları da Tuz Gölünün davetsiz konuklarıdır.

Tuz Gölünde Ekosistem

Doğayı, insanoğlunun yol açtığı yapay afetler ve henüz çaresini bulamadığımız doğal afetler alt üst etmektedir. Doğa, bir yapay afet olan kirliliğe karşı kendisini korumak için olabildiğince direnir; hemen teslim olmaz. ‘Doğa nasıl direnir’ sorusunu bir örnekle yanıtlayalım:

Halkımızın tükettiği tuzun %75’i Tuz Gölünden elde edilmektedir. Tuz Gölündeki evsel ve sınaî kirlilik henüz bir kitlesel zarara yol açmış görünmüyor. Acaba neden? Tuz gölü ekosistemi, insanoğlunun acımasız saldırısına karşı şimdiye dek nasıl direnebildi?

Kurutma Kanalının göl ile birleşme yerine büyük ölçekli haritalardan göz atın. (Resim 1) Kanalın Cihanbeyli ile Tuz Gölü arasındaki bölümünü ve zaman içinde oluşan deltayı göreceksiniz. İşte bu delta ile birlikte, öncesindeki uzun kaplamasız kanalın doğal yapısı bir ‘doğal arıtma’ sistemidir; gölün ve sofra tuzlarının koruyucusudur. Bu sistem, etrafında yetişen sazlıklar ve uçuşan mikroorganizmalar ile birlikte arıtma işlevi yürütmektedir.

Ancak, artan nüfus ve katlanan kirlilik sonucunda, taşıma kapasitesinin üstünde bir kirlilik yüklenmesi ile bu doğal arıtma da işlev göremez hale gelince, yaratılan yeni ekosistem bile insana yönelik zararı artık önleyemeyecektir. Kirlenme hızı arıtma hızını aşınca Doğa ölecektir!

Son yıllarda yapıla gelen planlamalar, yöredeki kentsel yerleşimlerde arıtma tesislerinin işletilmesinin, Tuz Gölü için önemine işaret etmektedir. 2001 yılında yapımına başlanan Konya Atık Su Arıtma Tesisi ile birlikte ilçelerin arıtma tesislerinin de yakında birer birer devreye gireceği varsayımıyla, tehlikenin önleneceğini söyleyebiliriz.

Öte yandan, Tuz Gölü havzasında yer alan 32 adet köy ve 24 beldenin atık suları da havzanın en düşük kotunda yer alan göle ulaşmaktadır. O nedenle, beldelerin ve kırsal alanın evsel atık suyu da Tuz Gölüne zarar vermemelidir. Bunun için, pahalı teknolojik yatırımlar yerine doğal arıtma projelerinin hayata geçirilmesi en uygun çözüm olarak görülmektedir.

Resim 1: Tuz Gölü batısında drenaj kanalının oluşturduğu delta

Geleneksel Arıtma Sistemleri:

Ekolojik dengeyi sürdürebilmenin vazgeçilmez bir unsuru olan atık su arıtmadaki hedef -su, toprak gibi- bir alıcı ortama verilmeden ya da yeniden kullanılmadan önce atık sudaki organik maddeyi, katı maddeleri, hastalığa yol açan organizmaları ve diğer kirleticileri ayırmak veya azaltmaktır.

Arıtma sürecinde en önemli parametre “BOİ” olarak adlandırılan biyokimyasal oksijen ihtiyacıdır. BOİ, mikroorganizmaların belli bir sürede (ki arıtmalarda 5 gün esas alınmaktadır) atığı özümseyebilmek için ihtiyaç duyduğu oksijen miktarıdır.

Arıtma tesislerine gelen atık, Doğa tarafından özümsenecek miktarın çok üstünde olduğu için, ‘oksijen ihtiyacını yapay olarak karşılamak’ arıtma sürecinin temel mantığıdır. Enerjiye ve büyük alana duyulan ihtiyaç nedeniyle maliyeti yüksek olan bu sürecin ana aşamaları şöyle özetlenebilir:

‘Ön Arıtma’ atık suyun önce ızgaralardan süzdürülerek katı atığın ayıklanması, sonra da tanklarda dinlendirilerek askıdaki maddelerin ve yağların sıyrılmasıdır. Bu işlemde toplanan maddeler katı atık depolama sahasına gönderilir.

‘İkincil Arıtma’ mikroorganizmaların, erimiş organik maddeyi besin olarak kullanması için, havuzlarda bekletilen atık su içine karıştırılmasıdır. Enerji gerektiren bu işlem için değişik yöntemler kullanılmaktadır.

Görevini yerine getiren mikroorganizmaların çökeltisine atık su çamuru adı verilmektedir. Bu çamur havuzlardan sıyrılarak, bir kısmı girişteki atık suya mikroorganizma miktarını zenginleştirmek amacıyla katılır; kalan kısmı kurumaya bırakılır. Kuruyan bu çamur torbalanarak, çok değerli bir ticari yan ürün, kompost (organik gübre) haline getirilmektedir.

Son Arıtmada ise İkincil Arıtmadan çıkan su, gerekli görülürse hastalık olasılığına karşı klorlama veya ultraviyole işleminden geçirilmektedir. Alıcı ortama verilmeden önce, klor nötralizasyonu yapılmalıdır.

Doğal Arıtma:

Ekosistemlerin doğal işleyişinden esinlenerek tasarlanan, ek enerji ya da büyük alan tahsisi gerektirmeyen doğal arıtma süreci, şimdilik daha küçük boyutlu atık su arıtma gereksinimlerinin çözümünde ve aşağıda anlatılan değişik amaçlara yönelik olarak kullanılmaktadır.

a) Doğal sulak alandan, doğal bir alanın korunması amacıyla yararlanılması

Tüm sulak alanlar böyle bir işlev görür. Çeşitli örnekler verilebilir:

Ankara’nın Mogan Gölü hem kendisini hem de çevredeki kırsal ve kentsel alanı, göle ulaşan kirliliği arıtarak, korumaktadır. Pamukkale’de, kullanılmış termal suların yeraltı suyuna geri basılması tasarımı, yeraltı suyunun arıtma niteliğinden yarar sağlanması düşüncesinden kaynaklanmaktadır. Petrolcülerde, çıkarılan petrolden ayrıştırılan suyu, aynı düşünceyle yeraltı suyuna geri vermektedirler. Sınaî tesislerin bacasından çıkan karbon dioksitin (ki küresel ısınmanın birinci etmenidir) uygun bölgelerde, örneğin tuzlu olduğu için kullanılmayan yeraltı suyuna emniyetli bir biçimde karıştırılarak zararsız hale getirilmesi, araştırmaktadırlar.

b) Doğal sulak alandan, bir yerleşim yerinin evsel-sınaî atığının arıtılması için yararlanılması.

Tuz Gölünün durumu buna örnektir. Bu fonksiyon, doğal sulak alanlarda tasarım konusu da olabilir.

c) Yapay bir sulak alandan, doğal bir alanın korunması amacıyla yararlanma.

Mogan Gölüne gelen kirliliğin önlenmesi amacıyla, göle ulaşan derelerin öncelikle yapay bir sulak alanla karşılaşması sağlanarak arıtılması tasarlanmış, ama uygulamaya henüz geçilememiştir.

d) Yapay bir sulak alandan, evsel-sınaî atık su arıtılması için yararlanılması.

Hazırlanan haznede yaratılacak olan sulak alan, atık suyun kendisidir. Atık su çıkış kotunun genellikle zemin kotunun altında olması nedeniyle, hazne de yeraltındadır. Doğal arıtmada tasarım konusu olanda, bu maddede belirtilen ve aşağıda ayrıntıları sunulan işlevdir.

Atık Suların Yapay Sulak Alan Yöntemiyle Doğal Arıtımı

Kırsal alanda nüfusun az olduğu yörelerde alıcı ortam olarak nispeten geniş araziler bulunabildiği takdirde, son derecede ucuz ve etkin bir arıtma sistemi olarak, -şimdi kapatılmış ve işlevleri il özel idarelerine aktarılmış olan- Köy Hizmetleri Genel Müdürlüğü tarafından kuruluşun son yıllarında geliştirilmiş ve uygulamaya başlanmış bir yöntemdir. Çeşitli ülkelerde de yıllardır kullanılmaktadır.

(İl özel idarelerinin, merkezi kamu kuruluşlarının uzun yıllar boyunca ülke çapında gösterdikleri etkinliklerin bir parçası olan teknoloji geliştirme doğrultusunda bundan sonrası için bir çaba harcamaları herhalde beklenmiyordur.)

Sürecin Özeti:

Ana toplayıcı kanalla getirildiği fosseptik çukurunda dinlendirilen atık su, hazırlanmış alana girer. Alan içindeki geçirimli ortamda, ekili olan sucul bitki ile karşılaşır. (Fosseptik çukuru, temizlenmeye elverişli bir derinlikte olmalıdır.)

Hava, haznenin üstüne serilen toprak örtüye karışmıştır. Oksijen bu örtünün içine yerleşir. Mikroorganizmalar ve fungi toprak örtünün içinde gelişir ve çoğalır. Bu organizmalar bitki köklerine ve jeolojik ortama yüklenerek, bitkilerle birlikte, atık suyun içindeki organik maddeyi ve besin maddelerini besin ve gübre olarak kullanırlar. Bitkilerin yapraklarındaki fotosentez ürünü oksijen de köklere kadar yol bularak, mikroorganizmaların haznenin derinliklerinde de besin aramasını sağlar! Bu süreç aşağıdaki şemadan izlenebilir. (Şekil 1)

Şekil 1: ‘Yapay Sulak Alan’ yöntemiyle ‘Doğal Arıtma’ şeması

Atık su içindeki kirlilik yaratan maddelerle beslenen mikroorganizmalar, nitratları zararsız gaza dönüştürür; kendileri de sucul bitkilere gübre olur. Sürecin devamında, önemli miktarda su, buharlaşma yoluyla eksilerek hidrolojik devreye katkıda bulunur. Çıkış suyu da sonuç olarak büyük ölçüde arıtılmıştır; alıcı ortama bırakılabilir.

Tasarım İlkeleri:

Atık suyun sisteme (hazneye) dağıtılmasında kanallaşma, gölleşme yaratmayacak bir özen gösterilmelidir. Bunun için, atık su çıkışı, bir dere yatağı gibi hafifçe eğimli bir ortama yönlendirilmelidir.

Suyun sistem içinde istenen zamanı geçirebilmesini sağlamak için, akış yönü doğrultusunda ince-uzun hazne geometrisi planlanmalıdır. Alan kısıtlılığı nedeniyle ince-uzun geometri sağlanamazsa, ana toplayıcı, hazne içinde birkaç branşmana ayrılmalıdır. Suyun dengeli dağılımı için uygun (açık derzli) boru sistemi yapılmalıdır.

Haznenin dışarıya karşı geçirimsizliği, arıtma sınırları dışının korunması açısından çok önemlidir. Haznenin kendi içinde ise bitki köklerinin tutunmasını ve su akışını sağlamak üzere, geçirimliliği sağlanmalıdır. Hazne üstündeki örtünün -yaklaşık 3/4 oranında kumla karıştırılmış- bitki toprağı olmasına dikkat edilmelidir.

Hazne derinliği de sucul bitki kök ve gövde boyuna bağlı olarak doğru hesaplanmalıdır. Boru kotlarında don derinliği de hesaba alınmalıdır. Belirtilen ilkelere tam anlamıyla uyulmamış olan tesislerde arıtma sürecinin başarısız olmasına şaşılmamalıdır.

Kazanımlar:

Fosseptikte biriken katı maddede, kompost olarak kullanıma uygun bir malzemedir. Her yıl biçilecek olan sucul bitkilerin bu tür yan ürünleri, hayvan yemi olarak kullanılabilir. Çıkış suyu sulamada değerlendirilebilir. Neredeyse (yapım ve işletmede) sıfır maliyetle kırsal yerleşim yerinin atık su sorunu çözülmüş olur.

Hesap ve uygulama:

Önce kullanılacak bitki belirlenecektir. Bitkinin yöreye, iklim koşullarına uygun bir sucul ortam bitkisi olması gerekir. Bitkinin araştırılması ayrı bir uzmanlık alanıdır. Sulak alan derinliği bitkinin kök boyuna uyumlu olarak seçilecektir. Ülkemizde kamış, sazlık diye bilinen bitkiler kullanılmaktadır. Bu tür bitkilerde derinliğin 20cm.- 80.cm. mertebesinde olması beklenebilir.

Sonraki aşama, sulak alanın yüz ölçümünün belirlenmesidir. Bunun için kurulacak matematik model, atık suyun ölçülen BOİ değeri ile çıkış suyunun istenen BOİ değeri veri olarak dikkate alınarak, doğal arıtma içim ayrılan arazinin gerçekçi bir biçimde tespit edilmiş fiziksel özellikleri ile bitkinin niteliklerini yansıtan ‘yatak reaksiyon katsayısı’ yardımıyla, kişi başına gerekli olan alanı hesaplamaya dayanır. Alanın geçirimliliği arttıkça, akış yönünde uzayan bir geometri ile hafif bir eğim sağlandıkça bu katsayı yükselerek gereksinim duyulan birim alan azalacaktır.

Matematik modelin dayandığı mantık, radyoaktif bozunum ya da nüfus artışında olduğu gibi, “miktardaki değişim miktara orantılıdır” önermesidir! Bir başka deyişle, atık su girişindeki BOİ değerinin alıcı ortama verilen çıkış suyunda istenen değere azaltılması (değişimi), BOİ değerinin büyüklüğüne bağlı bir fonksiyondur:

dn/dt = k.n

Bu tür türevsel denklemlerin çözümü logaritmik bir eşitliktir. Doğal arıtma eşitliğindeki sabitler (katsayılar), mikroorganizmaların ve bitkilerin özümseme kapasitelerine bağlı olarak belirlenerek, kişi başına gerekli alan (A) aşağıdaki genel denklemle ortaya çıkar:

A (m²/kişi) = (ln BOİ_giriş– ln BOİ_çıkış) / Alan reaksiyon katsayısı

Ancak, öncelikle alanın teknik özellikleri, örneğin yatakta 0.001 m/sn hidrolik geçirgenlik, %5 hidrolik eğim olması koşulları sağlanacaktır. Daha dik yataklarda, belli aralıklarla düşü sağlamak, havalandırma yaratarak arıtma verimini artırır. Akış yönüne doğru ince-uzun bir geometrinin (örneğin 3:5) varlığı, en uygun durumdur. Böyle bir geometri elde etmek söz konusu değilse, ana toplayıcıdan gelen atık suyun haznede eşit dağılımını sağlamak için, akışı geçirgen borularla yaymak, doğru çözümdür. Mertebe açısından belirtmek gerekirse, birim alan, A, 1 ile 5 (m²/kişi) arasında bir büyüklüktür.

İşletme ve Bakım:

Yapay sulak alan bakımında en önemli husus, sucul bitkinin belli zamanlarda biçilmesidir. Böylece biyolojik işlev hızlandırılabilecektir.

Doğal arıtmada ‘Ön Arıtma’ olarak da adlandırılan fosseptik çukurunun, dolduğu zamanlarda katı maddenin boşaltılarak katı atık depolama alanına gönderilmesi unutulmamalıdır. Belli aralıklarla giriş ve çıkış suyundan numune alınarak BOİ tahlili yapılması, hesap esaslarının tutarlılığını anlamak için gerekir.

Alanda göllenme, borularda hasar gibi gözleme dayalı incelemeler de ihmal edilmemelidir. Haşere sorunu çıktığı takdirde kuşlar yeni ekosisteme gireceklerdir. Alana kuşların baştan yönlendirilmesi tavsiye edilir. Alan peyzajının kabul edilebilir olduğunda da sanırım bir görüş birliği sağlanacaktır. (Resim 2)

Resim 2: İşletmede bir Doğal Arıtma Sistemi

Sonuç

Tuz Gölü havzasındaki nüfus yoğunluğu düşük olan kırsal yerleşim birimleri (belde ve köyler) “Doğal Arıtma” tekniğinin uygulanması için uygun bir coğrafya oluşturmaktadır. Göl ile aralarında tatlı bir eğimle göle uzanan geniş araziler bulmak mümkündür. 5000 nüfuslu bir beldede 5 da ile 25 da arasında bir doğal arıtma alanı gerekeceği düşünüldüğünde, bu coğrafyanın önemi ortaya çıkmaktadır.

Tuz Gölünün hijyen koşullarının sağlanması için, il ve ilçelerde düşünülen pahalı arıtma yapılarından farklı olarak, bu tür birimlerde, doğal ekosistemin prototipi olan ‘Yapay Sulak Alan Yöntemiyle Doğal Arıtma’ yapılması, en elverişli çevresel ve ekonomik çözüm olarak desteklenmelidir.