ANTALYA DENİZ DEŞARJINDAN KAYNAKLANAN KİRLETİCİLERİN MATEMATİKSEL TAHMİNİ

Özgür Bülent YALÇIN(*), Ayşe MUHAMMETOĞLU(**)

(*) Akdeniz Üniversitesi, Mühendislik Fakültesi, Çevre Müh. Bölümü, Antalya (**) Akdeniz Üniversitesi, TBMYO, Çevre Kirliliği Kontrolü Programı, Antalya

ÖZET Türkiye’nin Akdeniz kıyısındaki en büyük kentlerinden biri olan Antalya, sahip olduğu tarihi ve doğal güzellikleri ile iç ve dış turizmin ülkemizde en yoğun olduğu bölgelerin başında gelmektedir. Turizm istihdamının bir sonucu olarak bölge oldukça yoğun bir iç göçe ev sahipliği yapmaktadır. Antalya kenti, 2000 yılı nüfus sayımına göre Türkiye’nin nüfusu en hızlı artan kentleri arasında ilk sıralarda bulunmaktadır. Bu yüksek nüfus artış hızına rağmen, altyapı konusunda önemli sorunlara sahip olan Antalya kentinin bu sorunlarını çözmek, deniz suyu ve yeraltı suyu kalitesini korumak amacıyla 1996 yılında Antalya Büyükşehir Belediyesi tarafından, Dünya Bankası destekli “Antalya Entegre Su ve Atıksu Projesi” başlatılmıştır. Söz konusu proje, atıksuların toplanmasını, arıtılmasını ve uzaklaştırılmasını içermektedir. Atıksu toplama şebekesi ile toplanan ve ileri seviyede arıtılan atıksular yaklaşık 3 km uzunluğa ve 50 m deşarj derinliğine sahip bir derin deniz deşarj sistemiyle deniz ortamına verilmektedir. Deniz deşarjı ile deşarj edilen atıksu birinci seyrelme, türbilans ve dispersiyondan kaynaklanan ikinci seyrelme ve bakteriyel inaktivasyondan ötürü meydana gelen üçüncü seyrelme ile deniz ortamında seyrelmeye başlar. Çalışmada atıksuyun deniz içindeki seyrelme oranları araştırılmış, bu seyrelmeler sonucu atıksudan kaynaklanan bakteri konsantrasyonları tahmin edilmiştir. Anahtar Kelimeler: Deniz deşarjı, atıksu seyrelmesi, koliform bakteri,

ABSTRACT Antalya City is one of the biggest cities of Turkey which is located on the Mediterranean coast. The city has an attractive coast with its natural and historical beauties, that make the city a main destination for domestic and international tourism. The high increase in population becomes the main problem of the City which is a result of tourism development. The population increase brings a great pressure on the natural resources. Despite the dense urbanisation and population development, the city used to lack a wastewater collection, treatment and disposal system until recent years. An integrated

water and wastewater project has been initiated by the Antalya Metropolitan Municipality in the year 1996 to protect the quality of the groundwater resources and the sea environment. The collected and treated wastewater is disposed off to the sea by a long and deep sea outfall system, which has a main manifold of 3 km while the discharge depth of the treated wastewater is around 50 m below the sea surface. The discharged effluents from the sea outfall are subject to initial or near field dilution, and far field dilutions that include dilution due to dispersion and dilution due to bacterial inactivation. In the study, the dilution levels of the effluents and the wastewater orginated bacteria concentrations have been estimated.

Keywords: Sea outfall, wastewater dilution, coliform bacteria, 1. GİRİŞ Günümüzde, hızlı nüfus artışına paralel olarak artan çevre kirliliği, özellikle nüfus artışının diğer bölgelere göre çok daha fazla olduğu kıyı bölgelerinin en önemli sorunlarından birisidir. Bununla birlikte, ülkemiz gibi gelişmekte olan ülkelerde plansız şehirleşme ve altyapı yetersizlikleri de nüfus artışı ile birlikte çözülmesi oldukça zor bir problem olarak ortaya çıkmaktadır. Gelişmekte olan ülkeler için bu tür problemleri minimum ekonomik gereksinimler ile çözmek, öncelikli hedefler arasındadır. Bu bakımdan deniz deşarj sistemleri, günümüzde oldukça etkili ve ekonomik olan atıksu bertaraf yöntemlerindendir. Bir deniz deşarj sisteminde amaç, şehir atıksu şebekesi ile toplanan atıksuların, ihtiyaca göre belirlenen bir atıksu arıtımından sonra deniz ortamına verilerek, çok yüksek seyrelme oranları ile zararsız hale getirilmesidir. Böylece atıksu ekonomik bir şekilde uzaklaştırılırken aynı zamanda karasal kirliliğin de önüne geçilmiş olunacaktır. Kıyıların kullanım amaçları, hassasiyeti ve atıksuyun özelliklerine bağlı olarak seçilen arıtım yöntemi deniz deşarj sisteminin verimliliği üzerinde çok önemli bir etkiye sahiptir. Özellikle turizmin ve kıyısal faaliyetlerin yoğun olduğu hassas kıyı bölgelerinde deniz suyu kalitesinin korunması amacıyla arıtımın derecesi çok daha büyük bir öneme kavuşmaktadır. Sahip olduğu tarihi özellikleri ve doğal güzellikleri ile iç ve dış turizmin ülkemizde en yoğun olduğu bölgelerin başında gelen Antalya kenti, ekonomisini büyük ölçüde turizm sektörüne bağlı olarak şekillendirmektedir. Bu da yapılan turizm yatırımlarının ve doğal çevresinin sürdürülebilirliğini çok önemli kılmaktadır. Turizm istihdamının bir sonucu olarak bölge oldukça yoğun bir iç göçe ev sahipliği yapmaktadır. Buna bağlı olarak yoğun göç nedeniyle şehir nüfusu oldukça hızlı bir artış göstermiştir. 1980 yılından itibaren oldukça hızlı bir nüfus artışı ile karşı karşıya olan Antalya kenti nüfusu 2000 yılı nüfus sayımı sonuçlarına göre 936330 kişi ve nüfus artış hız yüzdesi de 4,18’dir [1]. Yılara göre nüfus değerlerinin değişimi Çizelge 1’de verilmiştir.

Çizelge 1. Antalya kent nüfusunun yıllara göre değişimi

0

200000

400000

600000

800000

1000000

1930 1940 1950 1960 1970 1980 1990 2000

Nüf

us

0123456

Nüf

us A

rtış

Hızı (

%)Nüfus Nüfus Artış Hızı

Antalya Batı Atıksu Arıtma Tesisi ve Deniz Deşarjı 1996 yılında başlatılan Antalya Su Temini ve Atıksu Projesi ile içme suyu kaynaklarının ve deniz suyu kalitesinin korunması hedeflenmiştir. Proje çerçevesinde, Antalya Şehrinin atıksuları toplanıp, arıtıldıktan sonra deniz deşarj sistemiyle uzaklaştırılması amaçlanmıştır. Proje kapsamında 650 km uzunluğunda atıksu toplama ana boruları ve buna ek olarak 550 km uzunluğunda ev bağlantı boruları söz konusudur. Kullanılan boruların çapları 200 mm’ den 2000 mm’ ye kadardır. Proje, toplanan suların bir ön arıtma tesisinde arıtıldıktan sonra uzun ve derin bir deniz deşarj sistemiyle uzaklaştırılmasını öngörmektedir [2]. Ancak Antalya’nın hassas durumu göz önüne alındığında özellikle azot ve fosfor gibi bitki besin maddelerinin deniz ortamında uzun vadede oluşturabilecekleri olumsuz durumlar düşünülerek bir biyolojik arıtma tesisi de projelendirilerek bu sisteme dahil edilmiştir. Şekil 1’de 2002 yılı itibariyle proje kapsamında olan yerleşim yerleri, tamamlanan ve planlanan şebeke ağı görülmektedir [3].

Atıksu arıtma tesisi ön arıtma ve biyolojik arıtma sistemlerinden oluşmaktadır. Ön arıtma sistemi; kaba ızgara, ince ızgara, kum tutcu ve yağ tutucu ünitelerini içermektedir. Proje aşamasında öngörülen sistemin, %10 BOİ ve KOİ, %15 AKM ve %75 yüzücü madde uzaklaştırma verimleri ile çalışacağı öngörülmüştür [2]. Biyolojik arıtma tesisi ise ilk aşamada 250000 nüfusa hizmet edebilecek şekilde tasarlanmış olup, kapasitesi kademeli olarak 1000000 nüfusa kadar arttırılabilecektir. Çizelge 2’de biyolojik arıtma tesisi temel

tasarım parametreleri verilmektedir [4]. Arıtma sistemi olarak azot ve fosfor giderimini de gerçekleştiren “uzun havalandırmalı aktif çamur sistemi” seçilmiştir. Arıtılan atıksu, derin deniz deşarjı ile Antalya Körfezine verilmektedir. Çizelge 3’de Antalya şehri atıksularının genel karakteristiği, atıksu arıtma tesisi giriş ve çıkış sularındaki ortalama kirletici konsantrasyonu ve Su Kirliliği Kontrol Yönetmeliği’ne göre müsaade edilen sınır değerler verilmiştir [5].

Çizelge 2. Biyolojik arıtma tesisi temel tasarım parametreleri

Parametre I. Kademe Nihai

Eşdeğer nüfus (kişi) 250000 1000000 Birim atıksu (l/kişi-gün) 150 150 Ortalama atıksu debisi (m3/gün) 37500 150000

Pik kuru hava debisi (m3/gün) 2414 9654

Maksimum yağışlı hava debisi (m3/gün) 2813 11250

Şekil 1. Antalya Su Temini ve Atıksu Projesi

kapsamında tamamlanan atıksu şebekesi

Çizelge 3. Biyolojik arıtma tesisi çıkışında hedeflenen kirletici konsantrasyonları ve deşarj standartları

Parametre Giriş Ortalama Konsantrasonu (mg/l)

Çıkış Konsantrasyonu (mg/l)

Müsade Edilen Konsantrasyon (mg/l)

BOİ5 400 25 250

KOİ 700 125 400 AKM 500 35 350 TKN 60 12 40 Toplam P 12 2 10

Antalya Derin Deniz Deşarj Sistemi Antalya deniz deşarj sistemi, denizdeki uzunluğu 2600 m olan bir ana boru ve 315 m’lik difüzör kısımlarından oluşmaktadır. Ortalama deşarj derinliği 48 m’dir. Kullanılan boru tipi HDPE (yüksek yoğunluklu polietilen) olup boru dış ve iç çapları sırasıyla 1600 ve 1477,6 mm’dir. Deşarjın başladığı ilk yıllar için hesaplanan minimum debi 280 l/s’dir. Sistemin deşarj ömrü sonunda hesaplanan maksimum deşarj debisi ise 4040 l/s’dir. Antalya’nın turistik bir şehir olmasından ileri gelen yaz ve kış nüfusu arasındaki büyük farklılık, debilerin birbirine oranının da oldukça yüksek olmasına sebep olmaktadır. Başlangıç debisinin oldukça küçük bir değere sahip olması birçok işletme problemine sebep olabilecek potansiyele sahiptir. Bunların başında çökelme gelmektedir. Boru içindeki çökelmeler zamanla boruların tıkanmasına sebep olabilmektedir. Bu tür olumsuzlukların önüne geçilebilmesi için çeşitli önlemler alınmıştır. Bunlar şu şekilde sıralanabilir[2].

• Difüzör hattı azalan çaplarla her biri 105 m uzunluğunda olan üç farklı kısımdan oluşturulmuştur. Difüzörün başlangıcından sonuna doğru sırasıyla 1600 mm, 1200 mm ve 800 mm’lik bu kısımlar hız kaybını engellemek amacıyla tasarlanmıştır ve her kısımda toplam 40 delik vardır.

• Difüzör delikleri zaman içinde debi arttıkça açılacaktır. Sistem işletmeye açıldığı ilk yıllar sadece difüzörün 800 mm çapa sahip olan son kısmındaki 40 delik açılacaktır. Debi 900 l/s değerine ulaştığında 1200 mm’lik kısımdaki 40 delik ve son olarak debi 1700 l/s değerine ulaştığında da kalan 40 delik açılacaktır.

• İlk yıllar debi oldukça düşük olduğundan bir yıkama tankı tasarlanmıştır. Bu tankın hacmi 500 m3 olarak düşünülmüştür ve bu tank 30 dk’ da dolabilmektedir. Yıkama yapıldığında boru içerisindeki debi 1000 l/s değerinin üzerine çıkmakta dolayısıyla hızda kritik hız olan 0,5 m/s değerini aşmaktadır.

• Difüzör deliklerine, difüzör içine deniz suyu girişini engellemek amacıyla tek yönlü vanalar takılmıştır. Bu vanalar atıksu debisine göre tek yönlü olarak açılıp kapanabilmektedir.

Deniz Suyu Kalitesi İzleme Programı Deniz deşarj sisteminin işletmeye alınmasından önce Akdeniz Üniversitesi Çevre Mühendisliği Bölümü ve Antalya Büyükşehir Belediyesi’nin iş birliğiyle “Antalya Deniz Deşarjı Çevresinde Su Kalitesi İzleme Programı” isimli proje çalışmaları başlatılmıştır. Söz konusu proje çerçevesinde 4 yılboyunca 5’i “yakın”, 5’i “uzak” olmak üzere toplam 10

istasyonda ölçüm ve örnekleme çalışmaları yapılmıştır. Söz konusu projenin yürütüldüğü bölge ve istasyonların yerleri Şekil 2’de görülmektedir. Yakın istasyonlar (S1, S2, S3, S4, S5) kıyıya yakın, yüzme ve rekreasyon amaçlı deniz suyu kullanımının yoğun olduğu bölgelerde kurulmuştur. Yakın istasyonlardan alınan numunelerde, yüzme ve rekreasyon amaçlı kullanımda çok önemli olan toplam ve fekal koliform parametreleri tespit edilmiştir. Uzak istasyonlar (U1, U2, U3, U4, U5) ise, deşarj noktası civarında seçilmiş olup, bu istasyonlardan alınan numunelerde askıda katı madde, yağ ve gres, BOİ, inorganik azot, toplam azot, ortofosfat, toplam fosfor, klorofil-a, toplam koliform ve fekal koliform parametreleri örneklenmiştir. Tuzluluk, sıcaklık, çözünmüş oksijen, elektriksel iletkenlik ve Secchi derinliği parametreleri ise yerinde yapılan ölçümlerle tespit edilmiştir. Yakın istasyonlarda örnekleme

çalışmaları sadece yüzey, uzak istasyonlarda ise yüzey, orta ve dip olmak üzere üç farklı derinlikte yapılmıştır. [6,7,8,9]. MATERYAL ve METOT

Bu çalışma, deniz deşarj hattı inşa süreci başlamadan önceki araştırma çalışmaları (1996) ve Antalya Deniz Deşarjı Çevresinde Deniz Suyu Kalitesi İzleme Programı (1999-2002) olmak üzere iki araştırma ve izleme çalışmasından elde edilen veriler kullanılarak oluşturulmuştur. Deniz deşarj hattı inşa süreci başlamadan önce yapılan çalışmalarda rüzgar hız ve yönleri ile akıntı hız ve yönlerine ait veriler toplanarak analiz edilmiştir. Oşinografik veriler daha önce bahsedilen “Antalya Deniz Deşarjı Çevresinde Su Kalitesi İzleme Programı” adlı çalışmadan alınmıştır. Oşinografik parametreler arasından en önemlisi olan yoğunluk parametresine, tuzluluk ve sıcaklık verileri kullanılarak geçilmiştir Çalışmada, proje debisi ve 2002-2003 yıllarında “Antalya Batı Atıksu Arıtma Tesisi”nden alınan debi değerleri kullanılmıştır [10]. Proje debisi, sistem tasarımı sırasında 2020 yılı için tahmin edilen kışlık ve yazlık toplam deşarj debisi olup, proje tasarım final raporundan elde edilmiştir [4]. Çalışma sırasında kullanılan debiler Çizelge 4’de sunulmaktadır.

Çizelge 4. Atıksu debisinin dönemlere göre değişimi Parametre Kış İlkbahar Yaz Sonbahar

2003 yılı için maksimum debi (m3 /s) 0,6 0,57 0,59 0,43

2020 yılı için maksimum debi (m3 /s) 2,50 3,27 4,04 3,27

Sıçan Adası

Topcam

Kamp

Liman

SarısuB

oğaç

ay

10 20

50 200 50

0

N

DENİZ DEŞARJI

ANTALYA KÖRFEZİ

0.0 2.0 Km

Şekil 2. Deşarj hattı, istasyonların lokasyonları ve deniz batimetrisi

Şekil 3. Derinlik boyunca akıntı hızlarının değişimi

Çalışma yapılırken deniz ortamının dört mevsim için davranışının ayrı ayrı incelenmesi ile en yakın sonuçlara varılacağı düşünülmüştür. Difüzör kesitinde bulunan istasyondan (U1), izleme çalışması sırasında elde edilen 4 yıllık sıcaklık ve tuzluluk verileri kullanılarak, dört yıllık yoğunluk profilleri her mevsimi ayrı ayrı temsil edecek şekilde incelenmiştir. Şekil 4’de mevsimlik yoğunluk profillerinin 4 yıllık ortalamaları görülmektedir. Şekilden görüldüğü gibi hemen hemen her mevsim bir yoğunluk tabakalaşması gözlenmektedir. Bu tabakalaşmanın derecesi “yoğunluk gradiyenti” ile ifade edilmektedir. Yoğunluk gradiyenti (dρ/dz), yoğunluğun derinlikle değişim hızı olarak tanımlanmaktadır. Çizelge 5’de hesaplanan ortalama mevsimlik yoğunluk gradiyenti değerleri ve deşarj seviyesindeki ortalama deniz suyu yoğunlukları verilmektedir.

Şekil 4. Mevsimlik yoğunluk profillerinin 4 yıllık ortalamaları

Çizelge 5. Deşarj bölgesi için hesaplanan yoğunluk gradiyenti (dρ/dz) ve deşarj seviyesindeki oşinografik yoğunluk (σT) değerleri

Parametre Kış İlkbahar Yaz Sonbahar

dρ/dz (kg/m3.m) 0.011 0.014 0.057 0.017

σT (SIGMA-T, kg/m3) 28.50 28.60 27.37 27.20

0

2

4

6

8

10

12

14

16

18

0 5 10 15 20 25 30 35

Akıntı Hızı (cm/s)

Der

inlik

(m)

N E S W NE SE SW NW

0

10

20

30

40

50

24 25 26 27 28 29

Yoğunluk (SIGMA-T)

Der

inlik

(m)

kış ilkbahar yaz sonbahar

Birinci seyrelmenin tahmini Belirli bir derinlikten deşarj edilen atıksu, deşarj deliğinden çıkarken sahip olduğu momentum enerjisi ve atıksu ile deniz suyu arasındaki yoğunluk farkından dolayı deniz suyu içerisinde yükselmeye başlar. Bu yükselme sırasında deniz suyu ile karışan atıksu seyrelmeye başlar. Bu seyrelme olayı birinci seyrelme olarak adlandırılır. Deniz ortamının durumundan yola çıkılarak çalışmada birinci seyrelmeyi tahmin için iki farklı modelin kullanılması öngörülmüştür. Yoğunluk profillerinden görüldüğü üzere deniz ortamında sonbahardaki istisnai durum dışında sürekli olarak yoğunluk tabakalaşması mevcuttur. Bu noktadan yola çıkarak yoğunluk tabakalaşmasının söz konusu olduğu dönemler için Roberts [11,12,13] tarafından geliştirilen model ve deniz ortamının yoğunluk bakımından üniform olduğu dönemler için Cederwall [14] tarafından geliştirilen birinci seyrelme modelleri kullanılmıştır.

Roberts modeli lineer yoğunluk tabakalaşmasının bulunduğu ortamlar için birinci seyrelmeyi ve batmış tarla derinliğini tahmin edebilmektedir. Cederwall modeli ise sadece yoğunluk tabakası bulunmadığı durumlarda deniz yüzeyine kadar çıkan atıksuyun uğradığı birinci seyrelmeyi tahmin edebilmektedir. Her iki model de Froude sayıları için farklı matematiksel ifadeler içermektedir. Roberts modeline ait matematiksel ifadeler, Eşitlikler 1-3’de verilmektedir.

qgbqumLQq j ';; === (1a,b,c)

⎟⎟⎠

⎞⎜⎜⎝

⎛ρ

ρ−ρ=

a

oagg ' ⎟⎟⎠

⎞⎜⎜⎝

⎛−=

dzdgN

a

ρρ

buF

3

= (2a,b,c)

( ) 97,03

2 =b

qNSm ( )

NbZe

31

6,2= )1,0( ≤F (3a,b)

Çizelge 6. Roberts Modeli eşitliklerinde kullanılan notasyonlar

Q : toplam debi (m3/s) ju : jet hızı (m/s) N : yüzdürme frekansı

q : birim difüzör uzunluğu başına düşen debi (m3/m.s)

'g : yoğunlukla düzeltilmiş yerçekimi ivmesi (m/s2)

F : deniz ortamına ait Froude sayısı

L : difüzör uzunluğu (m) :g yerçekimi ivmesi (m/s2) u : akıntı hızı (m/s)

m : momentum akısı (m3/s2) :0ρ atıksu yoğunluğu (kg/m3) mS : minimum birinci seyrelme

b : yüzdürme akısı (m3/s3) :aρ deşarj noktası seviyesinde deniz suyu yoğunluğu (kg/m3)

eZ : atıksu tarlasının üst yüzeyinin difüzör ekseninden yüksekliği (m)

Yoğunluk tabakalaşmasının bulunmadığı su kütlelerinde birinci seyrelmeyi tahmin için yukarıda da belirtildiği üzere Cedervall tarafından geliştirilen model daha sık kullanılmaktadır. İncelenen yoğunluk profillerinde sadece bir ölçümde deniz ortamının tam

karışım durumunda olduğu gözlenmiştir. Bu durumda meydana gelecek birinci seyrelmeyi tahmin için söz konusu model kullanılmıştır. Roberts modelinden farklı olarak bu modelde akıntıya bağlı Froude sayısı değil atıksuyun deşarj deliğinden çıkarken sahip olduğu hıza bağlı Froude sayısı kullanılmaktadır. Modele ait matematiksel ifadeler Eşitlikler 4-6’da verilmiştir.

⎥⎦

⎤⎢⎣

⎡⎟⎟⎠

⎞⎜⎜⎝

⎛ρ

ρ−ρ=

pa

oa

j

dg

uFr0 (4)

66,1

000 66,038,054,05,0 ⎟

⎟⎠

⎞⎜⎜⎝

⎛+=⇒>

pp dz

FrFrSFrd

z (5)

167

000 54,05,0 ⎟

⎟⎠

⎞⎜⎜⎝

⎛=⇒<

Frdz

FrSFrd

zpp

(6)

Çizelge 7. Cedervall Modeli eşitliklerinde kullanılan notasyonlar.

:S minimum birinci seyrelme (boyutsuz) :0Fr jet densimetrik Froude sayısı

:z difüzör delik ekseninden deniz yüzeyine olan mesafe (m)

:pd difüzör delik çapı (m)

İkinci seyrelmenin tahmini

Birinci seyrelmeden sonra başlangıç enerjisi tamamen ortadan kalkan atıksu, akıntı etkisi ile hareket etmeye başlar. Bu hareket sırasında türbülans ve difüzyon sebebiyle atıksu-deniz suyu birbiriyle karışmaya devam eder. Bu karışım sırasında meydana gelen seyrelme ikinci seyrelme olarak tarif edilir. İkinci seyrelmenin tahmininde Brooks [15] tarafından geliştirilen dispersiyon modeli kullanılmıştır.Model tarif edilen harekete bağlı karışım sırasında, türbülans sonucu meydana gelen seyrelmeyi tahmin etmektedir. Modele ait matematiksel ifade Eşitlik 7 ile verilmektedir.

5,03

0

1321

231

⎟⎟⎠

⎞⎜⎜⎝

⎛−⎥⎦

⎤⎢⎣⎡β+

==

bx

erfCC

St

h (7)

Çizelge 8. İkinci seyrelmenin tahmininde kullanılan eşitlikler için notasyonlar

2S : ikinci seyrelme tC : t anındaki maksimum kirletici konsantrasyonu, mg/l

OC : birinci seyrelmeden sonraki kirletici konsantrasyonu, mg/l

)(xerf : x’in hata fonksiyonu bVE12 x=β , boyutsuz x : difüzörden uzaklık, (m)

xV : akıntı hızı, (m/s) ( ) 344 b10.53,4E −= , (m2/s) b : etkin difüzör boyu, (m)

Üçüncü seyrelmenin tahmini

Atıksuda bulunan yüksek konsantrasyondaki koliformların istenilen limitlere düşmesi, bakterilerin yeni ortamlarına uyum sağlayamayıp yok olmaları ile sağlanır. Doğal sularda bakteri ve diğer organizmaların hayatta kalmaları, dağılımları ve yok olmaları bazı çevresel faktörlere bağlıdır. Bunların en önemlileri güneş ışığı ve deniz suyunun tuzluluğu olarak sıralanabilir [16]. Bakteriyel yok olmanın genel olarak birinci dereceden kinetiğe uyduğu kabul edilmektedir. Bu kabule göre üçüncü seyrelme aşağıdaki şekilde ifade edilir.

KteS =3 (8)

90

3.2TK = (9)

Çizelge 9. Üçüncü seyrelmenin tahmininde kullanılan eşitlikler için notasyonlar

=3S Bakteriyel inaktivasyondan kaynaklanan üçüncü seyrelme

=90T Başlangıç bakteri konsantrasyonunun %90’ının yok olması için gereken süre

=K yokolma hız sabiti (1/t)

==xV

xt atıksuyun hareket

süresi

=x alınan yol =xV akıntı hızı

Akdeniz için deniz yüzeyinde T90 değeri yaz ayları için 1,5 saat, kış aylarında ise 3-5 saat olarak öngörülmektedir [5]. Ancak bakteriyel inaktivasyondaki en önemli etken güneş ışığı olduğundan T90 parametresi ışık şiddetine bağlı olarak oldukça büyük değişiklikler göstermektedir. Özellikle karanlık ortamlarda T90 parametresi çok büyük değerler alabilmektedir. Marmara Denizi’nde yapılan başka bir araştırmaya göre de T90 değeri karanlık bölgede 45 saat olarak hesaplanmıştır [17]. Daha önceki kısımlarda anlatıldığı gibi deşarj bölgesinde hemen hemen bütün dönemlerde bir yoğunluk tabakalaşması beklenmektedir. Bu da atıksuyun deniz yüzeyine kadar ulaşamadan yüzey altında tutsaklanacağını düşündürmektedir. Yukarıda anlatıldığı üzere atıksuyun deniz yüzeyi altında tutsaklanması durumunda, tutsaklanma seviyesindeki bakteriyel yok olma hızlarının yüzeydekine göre oldukça düşük olması beklenmektedir.

Toplam seyrelme (ST), yukarıda anlatılan birinci seyrelme (S1), ikinci seyrelme (S2) ve üçüncü seyrelmenin (S3) çarpımı olarak elde edilmektedir.

321 .. SSSST = (10) 2. SONUÇ ve ÖNERİLER Bu çalışmada yukarıda anlatılan yöntem kullanılarak, Antalya Deniz Deşarj sistemi için alansal ve zamana göre seyrelme değişimleri incelenmiştir. Yapılan tahmin ve hesaplamalar aşağıdaki gibi özetlenebilir;

− Birinci seyrelme değerleri, − Batmış tarla derinlikleri,

− Batmış tarlanın oluştuğu seviyedeki akıntı hızları kullanılarak dört ana (kuzey, doğu, güney ve batı) ve dört ara yönde (kuzeydoğu, güneydoğu, güneybatı ve kuzeybatı), 3000 m’ye kadar her 100 m’de ikinci ve üçüncü seyrelme değerleri,

− Toplam seyrelme değerleri hesaplanmıştır, − Hesaplanan toplam seyrelme değerlerinden toplam koliform sayılarına

geçilmiştir.

Koliform sayıları hesap edilirken, ham atıksu toplam koliform sayısı 108 adet/100 ml olarak alınmıştır. Biyolojik arıtma sonucu ortalama %90 toplam koliform giderimi gerçekleştiği düşünülerek deşarj edilen arıtılmış atıksuyun toplam koliform sayısı 107

adet/100 ml olarak kabul edilmiştir. Hesaplanan değerler kontur haritaları şeklinde sunulmaktadır. Çizelge 10’da senaryolar için kullanılan ortak parametreler ve hesaplanan temel büyüklükler özetlenmektedir. Çizelgede; S1 minimum birinci seyrelmeyi, Ze atıksu tarlasının difüzörden yüksekliğini, he batmış atıksu tarlası derinliğini, Q atıksu debisini, dρ/dz yoğunluk gradiyentini, σT oşinografik yoğunluğu ifade etmektedir. 2003 yılı debileri Antalya Hurma Atıksu Artıma Tesisi’nde yapılan günlük debi ölçümlerinin mevsimlik ortalaması alınarak elde edilmiştir. 2020 yılı debileri ise sistem tasarımı sırasında, 2020 yılı için tahmin edilen toplam deşarj debileridir. Çizelge 10. Senaryolarda kullanılan ortak parametrelere ait değerler ve hesaplanan birinci

seyrelme ile batmış atıksu tarlası derinlikleri

DÖNEM S1 Ze (m) he (m) Q (m3/s) dρ/dz (kg/m3.m)

σT (kg/m3) T90 (saat)

KIŞ 222 29,5 19 0,6 0,011 28,5 45

YAZ 97 12,5 36 0,59 0,057 27,37 45

2020 KIŞ 200 32,8 15,7 2,5 0,011 28,5 45

2020 YAZ 73 16,7 31,8 4,04 0,057 27,37 45

Daha önceki bölümlerde bahsedildiği üzere, Antalya kenti atıksuları atıksu toplama şebekesi ile toplandıktan sonra ileri seviyede arıtılmakta ve bir derin deniz deşarj sistemiyle deniz ortamında uzaklaştırılmaktadır. Antalya Hurma Atıksu Arıtma Tesisi’nde, Su Kalite Kontrol Yönetmeliği ile öngörülen deşarj standartlarının çok ötesinde bir arıtım uygulanmaktadır [5]. Bu sayede deşarj edilen atıksu için azot, fosfor, organik madde ve AKM konsantrasyonları bir sorun teşkil etmemektedir. En önemli parametre olarak toplam ve fekal koliform parametreleri izlenmektedir. Yapılan modelleme çalışmaları sonucunda Antalya Deniz Deşarj sistemi ile deniz ortamına deşarj edilen atıksuların, deniz yüzeyine çıkmadan büyük seyrelme oranlarına uğrayacağı söylenebilmektedir. Kirleticilerin alansal ve zamana bağlı değişimleri incelenmiş ve atıksuların deniz yüzeyinde bakteriyolojik açıdan büyük kirlilik sorunlarına sebep olmayacağı sonucuna varılmıştır. Model sonuçları Şekil 5’de kontör haritaları şeklinde sunulmaktadır. Su Kalite Kontrol Yönetmeliğine göre, rekreasyon amaçlı kullanılan sahil sularında izin verilebilecek maksimum toplam koliform konsantrasyonu 1000 adet/100 ml’dir. Şekillerdeki bakteri konsantrasyonu kontör çizgileri deniz yüzeyinde değil, batmış tarla yüzeyindeki koliform bakteri konsantrasyonlarını ifade etmektedir. Çalışmanın önceki bölümlerinde anlatıldığı gibi atıksu tarlası deniz yüzeyine çıkamayacağı için, atıksu

tarlasının yüzme ve su sporları gibi rekreasyon faaliyetlerinin yapıldığı nispeten sığ olan sahil bandına ulaşması mümkün değildir. Yine Su Kalite Kontrol Yönetmeliğine göre, deşarj edilen atıksuların uğraması gereken minimum birinci seyrelme değeri 40’tır. Çizelge 10’da senaryolar için tahmin edilen birinci seyrelme değerleri verilmektedir. Buradan da görüleceği gibi, maksimum atıksu debisinin deşarj edildiği ve maksimum tutsaklanma derinliğinin gözlendiği 2020 yılı yaz döneminde dahi tahmin edilen birinci seyrelme değerleri standartların oldukça üzerindedir. 2003 ve 2020 yılları arasında nüfus artışına bağlı olarak atıksu debisinde meydana gelen değişim sebebiyle seyrelme oranlarında farklılıklar gözlenmekte, bu da koliform sayılarına yansımaktadır.

Şekil 5. Modelleme çalışması sonucu elde edilen bakteri konsantrasyon dağılım haritaları;

(a) günümüz kış mevsimi, (b) Günümüz yaz mevsimi, Yapılan çalışma sonucu, deniz suyu kalitesinde atıksu deşarjından ötürü meydana gelebilecek değişimlerin izlenmesinin gerekliliği ortaya çıkmaktadır. Bu yüzden deniz deşarj sistemi ile deniz ortamına verilen atıksular için, 2002 yılında sona eren izleme programına devam edilmesinin gerekli olduğu düşünülmektedir. Ayrıca çalışmada sadece iki aylık bir periyotta yapılan akıntı ölçümlerine ulaşılabildiğinden, bütün bir yıl bu iki aylık akıntı ölçümleriyle modellenmiştir. Daha kapsamlı bir akıntı örnekleme çalışmasıyla daha gerçekçi sonuçlara varılabileceği beklenmedir. KAYNAKÇA [1] 2003. D.İ.E. (Devlet İstatistik Enstitüsü). 2000 yılı nüfus sayım sonuçları. http://www.die.gov.tr [2] Muhammetoğlu, H., And Günbak, A.R., 2000. Operational and Hydraulic Aspects of the Diffuser Section of Antalya Sea Outfall, 1st International Conference on Marine Wastewater Discharges, Genova, Italy, pp.273-280 [3] Erdem, A., Yalçın, Ö.B., Dursun, D., Özden, T., Kurt, P.B., Oguz, H., 2002. Land Originated Pollution in Antalya Gulf and the Improvements

(a) (b)

[4] 2001. Hurma Biyolojik Arıtma Tesisi, Arıtma Projesi ve Deniz Deşarj Sistemi Hidrolik Modellemesi, Sistem Yapı-Zeybek İnşaat [5] Resmi Gazete, 1988. Su Kirliliği ve Kontrol Yönetmeliği, Resmi Gazete, No. 19919, 4 Ekim 1988, Ankara, Türkiye [6] Muhammetoğlu, H. Topkaya, B., Muhammetoğlu, A., 1999. Antalya Deniz Deşarjı Çevresinde Deniz Suyu Kalitesinin İzlenmesi, Teknik Rapor, No: RU.99-02-05, Antalya [7] Muhammetoğlu, H. Topkaya, B., Muhammetoğlu, A., 2001. Antalya Deniz Deşarjı Çevresinde Deniz Suyu Kalitesinin İzlenmesi, Teknik Rapor, No: RU.00-02-10, Antalya [8] Muhammetoğlu, H. Topkaya, B., Muhammetoğlu, A., 2002. Antalya Deniz Deşarjı Çevresinde Deniz Suyu Kalitesinin İzlenmesi, Teknik Rapor, No: RU.00-02-15, Antalya [9] Muhammetoğlu, H. Topkaya, B., Muhammetoğlu, A., 2003. Antalya Deniz Deşarjı Çevresinde Deniz Suyu Kalitesinin İzlenmesi, Teknik Rapor, No: RU.00-02-20, Antalya [10] 2003. ASAT-Hurma Atıksu Arıtma Tesisi [11] Roberts, P.J.W., Snyder, W., And Baumgartner D., 1989a. Ocean Outfalls I: Submerged Wastefield Formation, Journal of Hydraulic Engineering, 115(1), 1-25 [12] Roberts, P.J.W., Snyder, W., And Baumgartner D., 1989a. Ocean Outfalls II: Spatial Evolution of Submerged Wastefield, Journal of Hydraulic Engineering, 115(1), 26-48 [13] Roberts, P.J.W., Snyder, W., And Baumgartner D., 1989a. Ocean Outfalls III: Effect of Diffuser design on Submerged Wastefield, Journal of Hydraulic Engineering, 115(1), 49-70 [14] Cederwall, K., 1968. Hydraulics of Marine Waste Water Disposal, Hydraulics Division Repot No. 42, Chalmers Institue ofTechnology, Göteborg, Sweden [15] Brooks, N., 1960. Dispersion in Hydraulic and Coastal Environments, W. M. Keck Lab. Of Hydraulics and Water Resources, California Institute of Technology, Rep. KH-R- [16] Thomann, R., Mueller, J., 1987. Principles of Surface Water Quality Modelling and Control, Harper and Row Publishers, New York, USA [17] Yükselen, M.A., Kerç, A., Saatçi, A.M., 1995. Effect of Solar İntensity on Bacterial Die-off, MEDCOAST 95, Spain, pp. 1579-1585.