Biyolojik atıksu arıtma tesislerinde ileri arıtım alternatiflerinin çevresel performansının yaşam döngüsü analizi ile belirlenmesi
Determination of environmental performance of advanced treatment alternatives in biological wastewater treatment plants by life cycle analysis
- Tez No: 977554
- Danışmanlar: DOÇ. DR. SİMGE ÇANKAYA
- Tez Türü: Yüksek Lisans
- Konular: Çevre Mühendisliği, Environmental Engineering
- Anahtar Kelimeler: Belirtilmemiş.
- Yıl: 2025
- Dil: Türkçe
- Üniversite: Kocaeli Üniversitesi
- Enstitü: Fen Bilimleri Enstitüsü
- Ana Bilim Dalı: Çevre Mühendisliği Ana Bilim Dalı
- Bilim Dalı: Belirtilmemiş.
- Sayfa Sayısı: Belirtilmemiş.
Özet
Atıksu arıtma tesisleri, su kaynaklarının korunması, ekosistemlerin sürdürülebilirliği ve insan sağlığının güvence altına alınması açısından önemli çevresel altyapı sistemleridir. Özellikle artan sanayileşme ve nüfusla birlikte, arıtılmış suyun kalitesi ve yeniden kullanım potansiyeli, çevresel sürdürülebilirlik politikalarının merkezinde yer almaktadır. Geleneksel biyolojik arıtma süreçleri, çözünmüş organik maddelerin gideriminde etkili olsa da, ilaç kalıntıları, pestisitler, renk, azot-fosfor bileşikleri ve kalıcı organik kirleticiler gibi bazı parametrelerin tam olarak giderilmesinde yetersiz kalabilmektedir. Bu nedenle, çevre dostu ve etkin arıtımın sağlanabilmesi için ileri arıtım teknolojilerine ihtiyaç duyulmaktadır. Ancak, bu ileri arıtım süreçlerinin kullanılması; enerji, kimyasal madde, su gibi ilave kaynakların tüketimini artırmakta ve bu durum tesislerin genel çevresel etkisini yükseltebilmektedir. Bu bağlamda, söz konusu teknolojilerin yalnızca performans değil, aynı zamanda çevresel etkileri açısından da kapsamlı olarak değerlendirilmesi gerekmektedir. Yaşam döngüsü değerlendirmesi (YDA) bu noktada önemli bir analiz aracı sunmakta; üretimden bertarafa kadar tüm aşamaları kapsayarak çevresel etkileri bütüncül bir bakış açısıyla değerlendirmeye olanak tanımaktadır. Bu çalışmada, biyolojik atıksu arıtma tesisinde uygulanabilecek üç farklı ileri arıtım teknolojisi senaryosu (S1: Nanofiltrasyon + UVC, S2: Kum Filtrasyonu + UVC, S3: Ozonlama), mevcut durumla karşılaştırmalı olarak değerlendirilmiştir. Çalışmada kullanılan YDA analizleri, SimaPro 9.6 yazılımı ve Environmental Footprint 3.1 etki değerlendirme yöntemiyle gerçekleştirilmiştir. Bu kapsamda çevresel etkiler, karakterizasyon, ağırlıklandırma ve tekil skor (single score) düzeylerinde analiz edilmiştir. Analiz sonuçlarına göre; mevcut biyolojik arıtma sisteminde 1 m³ atıksuyun arıtılması sonucu iklim değişikliği kategorisinde oluşan sera gazı emisyonları 0,54 kg CO₂-eşdeğeri olarak hesaplanmıştır. İleri arıtım senaryoları için bu değerler; S1 için 1,09 kg CO₂-eşd., S2 için 0,48 kg CO₂-eşd. ve S3 için 0,39 kg CO₂-eşd. olarak belirlenmiştir. Bunun yanında, diğer çevresel etki kategorileri (asidifikasyon, fotokimyasal ozon oluşumu, su tüketimi, toksisite gibi) bakımından da ozonlama senaryosunun çevresel etkisinin daha düşük olduğu tespit edilmiştir. Sonuç olarak, çalışma kapsamında elde edilen bulgular, biyolojik atıksu arıtma tesislerinde uygulanabilecek ileri arıtım teknolojilerinin yalnızca su kalitesi açısından değil, çevresel sürdürülebilirlik yönünden de değerlendirilmesinin önemine dikkat çekmektedir. Bu bağlamda, ozonlama senaryosu, hem çevresel performansı hem de karbon ayak izini azaltma potansiyeli ile öne çıkmaktadır. Bu çalışma, ileri arıtım teknolojilerinin seçiminde yaşam döngüsü bakış açısının entegre edilmesini teşvik etmekte ve sürdürülebilir su yönetimi stratejilerine bilimsel katkı sağlamaktadır.
Özet (Çeviri)
Wastewater treatment plants are critical environmental infrastructure systems for the protection of water resources, sustainability of ecosystems, and safeguarding of human health. Especially with increasing industrialization and population growth, the quality and reuse potential of treated wastewater have become central to environmental sustainability policies. While conventional biological treatment processes are effective in removing dissolved organic matter, they may be insufficient in completely eliminating certain pollutants such as pharmaceutical residues, pesticides, color, nitrogen-phosphorus compounds, and persistent organic pollutants. Therefore, advanced treatment technologies are needed to ensure environmentally friendly and efficient purification. However, the use of such advanced treatment processes increases the consumption of additional resources such as energy, chemicals, and water, which may elevate the overall environmental impact of treatment facilities. In this context, these technologies should be evaluated not only in terms of performance but also from an environmental impact perspective. Life Cycle Assessment (YDA) provides an essential analytical tool in this regard, enabling a comprehensive evaluation of environmental impacts throughout all stages from production to disposal. In this study, three advanced treatment technology scenarios applicable to a biological wastewater treatment plant (S1: Nanofiltration + UVC, S2: Sand Filtration + UVC, S3: Ozonation) were evaluated comparatively with the current situation. The YDA analyses were carried out using SimaPro 9.6 software and the Environmental Footprint 3.1 impact assessment method. Environmental impacts were analyzed at characterization, weighting, and single score levels.According to the results, greenhouse gas emissions generated in the climate change category for the treatment of 1 m³ of wastewater in the current biological system were calculated as 0.54 kg CO₂-equivalent. For the advanced treatment scenarios, these values were determined as 1.09 kg CO₂-eq. for S1, 0.48 kg CO₂-eq. for S2, and 0.39 kg CO₂-eq. for S3. In addition, it was found that the ozonation scenario had the lowest environmental impact in other categories such as acidification, photochemical ozone formation, water use, and toxicity. In conclusion, the findings of this study highlight the importance of evaluating advanced treatment technologies not only in terms of water quality but also from an environmental sustainability perspective. In this context, the ozonation scenario stands out with its high environmental performance and potential to reduce the carbon footprint. This study promotes the integration of the life cycle perspective in the selection of advanced treatment technologies and contributes scientifically to sustainable water management strategies.integrating environmental footprint assessments in decision-making processes.
Benzer Tezler
- Energy efficient co-treatment of municipal wastewater and food waste
Kentsel atıksu ve yemek atıklarının enerji verimli birlikte arıtımı
HÜSEYİN GÜVEN
Doktora
İngilizce
2018
Çevre Mühendisliğiİstanbul Teknik ÜniversitesiÇevre Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF. DR. İZZET ÖZTÜRK
- Brij30® noniyonik yüzey aktif maddesinin PS/UV ve H2O2/UV ileri oksidasyon yöntemleri ile arıtımı.
Treatment of Brij30® nonionic surfactant using PS/UV and H2O2/UV advanced oxidation processes.
ÇİSEM ECER UZUN
Doktora
Türkçe
2019
Çevre Mühendisliğiİstanbul Teknik ÜniversitesiÇevre Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF. DR. NURAY IŞIK KABDAŞLI
- Alkid reçinesi üretimi atıksu profili ve arıtılabilirliği
Characterization and treatability of alkid resin production wastewater
DENİZ ÇAKIR
Yüksek Lisans
Türkçe
2009
Çevre Mühendisliğiİstanbul Teknik ÜniversitesiÇevre Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF. DR. OLCAY TÜNAY
- Removal of anti-inflammatory micropollutants in wastewater treatment plants
Anti-enflamatuvar özellikteki mikrokirleticilerin atıksu arıtma tesislerindeki arıtılabilirliği
ESMA DEMİRKAYA
Yüksek Lisans
İngilizce
2018
Çevre Mühendisliğiİstanbul Teknik ÜniversitesiÇevre Mühendisliği Ana Bilim Dalı
DOÇ. DR. DİDEM OKUTMAN TAŞ
- Ağır metallerin atıksu arıtma tesislerindeki giderim ve akıbetinin değerlendirilmesi
Evaluation of removal and fate of heavy metals in wastewater treatment plants
AYŞEGÜL KEYİKOĞLU
Yüksek Lisans
Türkçe
2019
Çevre MühendisliğiAkdeniz ÜniversitesiÇevre Mühendisliği Ana Bilim Dalı
DOÇ. DR. ÇİĞDEM MORAL