Giriş
Ana Sayfa

Atık Su Arıtma

Ekleyen: aritmapedia • Güncelleme: 16 Aralık 2025
Editör Onaylı

Atık su arıtıma evsel, endüstriyel ve tarımsal kaynaklardan gelen kirli suyun fiziksel, kimyasal ve biyolojik kirleticilerden arındırılması, böylece doğal su kütlelerine güvenli bir şekilde deşarj edilmesi veya faydalı bir şekilde yeniden kullanılması için uygun bir kaliteye geri döndürülmesi amacıyla tasarlanmış mühendislik sürecidir.[1] Bu çok aşamalı prosedür tipik olarak, büyük kalıntıları ortadan kaldırmak için ön eleme ve kum tutma ile başlar; bunu çökebilir katıların kısmi ayrılmasını sağlayan birincil çökeltme, genellikle aerobik mikropların çözünmüş organikleri metabolize ettiği aktif çamur sistemleri yoluyla ikincil biyolojik arıtma ve patojenler ile fazla azot veya fosfor gibi artık kirleticileri ele almak için filtrasyon, besin giderimi ve dezenfeksiyon gibi isteğe bağlı üçüncül işlemler izler.[2][3] Etkili uygulama, çevresel bozulmayı önemli ölçüde azaltır; ikincil arıtma tek başına askıda katı maddelerin %90’ından fazlasını ve biyokimyasal oksijen ihtiyacının benzer bir oranını ortadan kaldırarak alıcı sularda ötrofikasyonu ve oksijen tükenmesini önleyebilir.[2] 1900’lerin başında geliştirilen aktif çamur yöntemi de dahil olmak üzere temel gelişmeler, küresel olarak milyarlarca kişiye hizmet veren ölçeklenebilir operasyonları mümkün kılmış olsa da, tesisler arasında değişken giderme verimliliği sergileyen farmasötikler ve mikroplastikler gibi yeni ortaya çıkan kalıcı kirleticilerin tamamen azaltılmasında zorluklar devam etmektedir.[4][5]

Tarihsel Gelişim

Antik ve Modern Öncesi Uygulamalar

Belgelenmiş en eski atık su yönetimi uygulamaları, pişmiş kil boruların atık suyu ve yağmur suyunu yerleşim yerlerinden uzaklaştırmak için kullanıldığı, genellikle seyreltme veya sızma (infiltrasyon) için kuyulara veya açık kanallara yönlendirildiği MÖ 4000 civarında Mezopotamya’ya dayanmaktadır.[6] Bu sistemler, gelişmiş arıtma yöntemlerine dair bir kanıt olmamasına rağmen, atığın yaşam alanlarından fiziksel olarak ayrılması yoluyla sanitasyonun hastalığı önlemedeki rolünün ampirik olarak tanınmasını yansıtarak, arıtmadan ziyade uzaklaştırmaya öncelik vermiştir.[7]

MÖ 3300’den 1300’e kadar gelişen İndus Vadisi Uygarlığı’nda, Mohenjo-daro ve Harappa gibi şehir merkezleri, sokakları çevreleyen sofistike kapalı tuğla drenajları içeriyordu; ev tipi tuvaletler, doğal dağılım için sızdırma çukurlarına veya daha büyük nehirlere sonlanan bu kanallara oluklar aracılığıyla bağlanmıştı.[8] 1.000’den fazla bölgeye yayılan bu merkezi altyapı, özel atık bertarafını kamusal drenaja bağlamada nedensel bir öngörü sergilemiş, görünür pislik birikimini en aza indirirken şehir başına 40.000’i aşan nüfus yoğunluklarına olanak tanımıştır.[9]

MÖ 2000–1450 civarında Girit’teki Minos yerleşimleri, Knossos gibi saraylarda pişmiş toprak borular ve taş kaplı kanalizasyonlarla bu kavramları geliştirmiş, atıkları yeraltı kanallarından itmek için sarnıçla beslenen suyu kullanan erken sifon mekanizmaları da dahil etmiştir.[10] Çapı 30 cm’ye varan sağlam boru ağlarını ortaya çıkaran arkeolojik kazılarla doğrulanan bu tür yenilikler, hidrolik basınca ve tortu birikimine karşı pratik bir mühendislik tepkisini vurgulamakta ve benzer Roma uyarlamalarından bin yıl öncesine dayanmaktadır.[11]

MÖ 8. yüzyıldan itibaren Etrüsk ve Yunan örneklerinin üzerine inşa eden Romalılar, MÖ 600 civarında Cloaca Maxima’yı (4 metre yüksekliğinde ve genişliğinde tonozlu bir taş kanalizasyon) inşa ettiler; bu yapı, kentsel atık suları Tiber Nehri’ne boşaltmak için yerçekimiyle beslenen ve MS 1. yüzyıla kadar Roma’nın 1.000 kilometreyi aşan su kemerleri ve drenaj ağının omurgasını oluşturan bir sistemdi.[12] Umumi tuvaletler (foricae), su kemeri suyuyla yıkanan sürekli kanallar aracılığıyla birden fazla kullanıcıya hizmet veriyor, katılar periyodik manuel temizlik için çöküyordu; bu da biyolojik süreçlerden ziyade seyreltme ve mekanik taşımaya dayalı ölçek bağımlı bir yaklaşımı göstermektedir.[13]

MS 476’da Batı Roma İmparatorluğu’nun çöküşünün ardından, kentsel nüfus azalması ve malzeme kıtlığı ortamında sanitasyon altyapısı çürüdü ve Avrupa’nın çoğunu merkezi olmayan fosseptik çukurlarına geri döndürdü; bunlar, sokaklara veya yakındaki su yollarına taşmadan önce kısmi çökeltmeye izin veren tuvaletlerin altındaki astarlı çukurlardı.[12] 14. yüzyıl Londra’sı gibi ortaçağ kentlerinde, tipik olarak 2-3 metre derinliğindeki bu çukurlar, geceleyin “gong çiftçileri” (gong farmers) tarafından kovalar ve arabalar kullanılarak boşaltılırdı; atıklar ilkel tarımsal yeniden kullanım için tarlalara taşınır veya nehirlere dökülürdü. Bu uygulama, bakımlı kanalizasyonların yokluğu nedeniyle zorunluydu ve yerel oluk açma çabalarına rağmen tekrarlayan salgın hastalıklara katkıda bulundu.[14]

9. yüzyıl Bağdat’ı gibi modern öncesi İslam şehirleri, hamam drenajlarının yanı sıra kanatları (yeraltı kanalları) atık su saptırma işlemine entegre ederken, Tang Hanedanlığı (MS 618–907) dönemindeki Çin uygulamaları, insan atıklarını külle kompostlamayı vurgulayarak, borulu sistemler olmadan anaerobik stabilizasyon yoluyla besin geri kazanımı sağladı.[10] Avrupa’da, 1750 öncesi erken modern geçişler, yeraltı suyu kirliliğini azaltmak için çukurların yerini taş kaplı kanalların aldığı 16. yüzyıl Leiden’i gibi yerlerde, fosseptikten kanalizasyona ara sıra geçişler gördü; ancak uygulama tutarsızdı ve el emeğine dayanıyordu.[15] Genel olarak bu dönemler, atık yakınlığı ile morbidite arasındaki gözlemlenebilir ilişkilere dayanan, ancak emek yoğun bakım ve sınırlı hidrolik mühendisliği ile kısıtlanan çökeltme, seyreltme veya yeniden kullanım yoluyla bertaraf özelliklerini taşıyordu.[8]

Sanayi Çağı ve Erken Modern Sistemler

Sanayi Devrimi’nin 19. yüzyıl Britanya’sındaki hızlı kentleşmesi, artan nüfusun fosseptik çukurları ve sokağa dökme gibi ilkel bertaraf yöntemlerini aşmasıyla atık su zorluklarını yoğunlaştırdı ve 1831 ile 1849 arasında binlerce can alan kolera salgınlarına katkıda bulundu.[9] Edwin Chadwick’in 1842 tarihli Büyük Britanya’daki İşçi Nüfusun Sıhhi Durumu Üzerine Raporu, sanayi kentlerinde ortalama yaşam süresinin 26 yıl olması gibi yüksek ölüm oranlarını kirli su ve kanalizasyon birikimine bağlayarak bu tehlikeleri sistematik olarak belgeledi ve atıkların kırsal deşarj noktalarına yıkanması için kapsamlı kanalizasyon ağlarıyla eşleştirilmiş merkezi su kaynaklarını önerdi.[16] Bu soruşturma, maliyet endişeleri nedeniyle uygulama gecikse de, drenaj iyileştirmelerini denetlemek için yerel sağlık kurulları kuran 1848 Halk Sağlığı Yasası’nı etkiledi.[17]

Kriz, 1858’de Londra’nın “Büyük Koku” (Great Stink) olayıyla zirveye ulaştı; yaz sıcağı Thames kanalizasyonunu buharlaştırdığında, Parlamento ilk dirence rağmen harekete geçmek zorunda kaldı.[18] Mühendis Joseph Bazalgette, Bayındırlık Kurulu şefi olarak, 1859’da başlayan ve 1865 yılına kadar 132 km ana kanalizasyon ve 1.800 km yerel borudan oluşan yerçekimi tabanlı bir kesişen kanalizasyon sistemi tasarladı. Bu sistem, günlük 400 milyon litre kanalizasyonu doğudaki arıtma sahalarına yönlendirdi ve kolera ölümlerini 1853-1854’teki 15.000’den tamamlanma sonrasında sıfıra indirdi.[18][19] Crossness ve Beckton gibi erken tesisler, katıları ayırmak için çökeltme tanklarında temel sedimantasyon kullandı ve çıkış suyu seyreltme için gelgit sularına boşaltıldı; bu yöntem akış aşağı kirliliği nedeniyle eleştirilse de kentsel salgınları engellemede etkili oldu.[20]

20. yüzyılın başlarına gelindiğinde arıtma, sadece iletimden organik bozunmayı ele alan biyolojik süreçlere evrildi. 1890’larda öncülük edilen kesikli kum filtrasyonu, atık suyun biyokimyasal oksijen ihtiyacını %80’e kadar azaltan aerobik bakteri filmlerini barındıran taş yataklar üzerine süzüldüğü damlalı filtreler (trickling filters) için zemin hazırladı; ilk ABD kurulumu 1901’de Madison, Wisconsin’de gerçekleşti.[21] 1913’te Manchester’daki Davyhulme tesislerinde Edward Ardern ve William T. Lockett tarafından geliştirilen aktif çamur süreci, kanalizasyonu tanklarda geri dönüştürülmüş mikrobiyal yumaklarla karıştırarak havalandırdı, kontrollü testlerde %90’ın üzerinde BOİ giderimi sağladı ve kompakt, verimli ikincil arıtmayı mümkün kıldı.[22] 1920’lere gelindiğinde bu yenilik yayıldı; 1950’lerde 300’den fazla ABD tesisi faaliyete geçti ve genellikle biyokatıları yönetmek için birincil çökeltme ve anaerobik çamur çürütme ile birleştirildi; bu, pasif seyreltme yerine mühendislik ürünü mikrobiyal ekosistemlere doğru bir geçişe işaret ediyordu.[23] Bu sistemler, artan düzenleyici incelemeler arasında patojen azaltımına ve çıkış suyu kalitesine öncelik verdi, ancak çamur kabarması gibi sınırlamalar, 1970’ler sonrası daha katı standartlara kadar devam eden iyileştirmeleri teşvik etti.[24]

1970’ler Sonrası Düzenleme Odaklı Gelişmeler

1972 tarihli Temiz Su Yasası (Clean Water Act), Ulusal Kirletici Deşarjı Eliminasyon Sistemini (NPDES) kurarak, noktasal kaynak deşarjları için izinler gerektirdi ve belediye atık su tesisleri için 1 Temmuz 1977’ye kadar biyokimyasal oksijen ihtiyacı (BOİ) ve toplam askıda katı maddelerin (TSS) en az %85 oranında giderilmesini sağlayacak ikincil biyolojik arıtmayı zorunlu kıldı.[25] Bu düzenleyici çerçeve, atık su yönetimini birincil çökeltmeden, organik maddeyi kontrollü oksijen koşulları altında parçalamak için mikroorganizmaların kullanıldığı aktif çamur sistemleri gibi aerobik biyolojik süreçlerin yaygın uygulamasına kaydırdı.[26] Uyumluluk, Amerika Birleşik Devletleri’nde 13.000’den fazla belediye arıtma tesisinin yükseltilmesini veya inşasını sağladı ve ikincil arıtma kapasitesini 1972’de nüfusun yaklaşık %30’unu kapsamaktan 1980’lerde neredeyse evrensel uygulamaya kadar önemli ölçüde genişletti.[27]

Yasanın II. Başlığı, atık su altyapısı için (nominal olarak) toplamda 650 milyar dolardan fazla federal hibeye yetki vererek, toplulukların, izin verilen deşarjlarda çıkış suyu BOİ’sini ve TSS’yi 30 mg/L’nin altına düşüren gelişmiş ikincil ve gelişmekte olan üçüncül süreçleri kurmasını sağladı.[28] 1970’lerde ve 1980’lerde 60 milyar dolarlık federal harcamayla zirveye ulaşan bu yatırımlar, 1980’lerin başlarında balık tutulabilir ve yüzülebilir sularda %40’lık bir artış da dahil olmak üzere yüzey suyu kalitesinde ölçülebilir iyileşmelerle ilişkilendirildi.[29] Düzenlemeler ayrıca, Bölüm 301 uyarınca Ekonomik Olarak Elde Edilebilir En İyi Mevcut Teknoloji (BAT) standartları gibi endüstriyel sektörler için teknolojiye dayalı çıkış suyu sınırlamaları getirdi; bu da ağır metaller için kimyasal çökeltme ve yüksek mukavemetli atıklar için anaerobik çürütme gibi özel ön arıtmaların benimsenmesini teşvik etti.[25]

1980’lerdeki müteakip değişiklikler ve eyalet düzeyindeki uygulamalar, ötrofikasyonla mücadele etmek için besin giderimi gereksinimlerini getirdi; bu da anaerobik/aerobik bölgelere sahip gelişmiş aktif çamur yoluyla %70-90 fosfor azalması ve nitrifikasyon-denitrifikasyon yoluyla %50-80 azot giderimi sağlayan biyolojik besin giderimi (BNR) süreçlerine yol açtı.[30] 1987 Su Kalitesi Yasası genişletmeleri, birleşik kanalizasyon taşmalarını (CSO) ve yağmur suyunu ele alarak, yüksek hızlı durultma ve dezenfeksiyon alternatifleri gibi yenilikleri teşvik etti; bunlar arasında 1970’lerin sonlarında ticari olarak tanıtılan ultraviyole (UV) ışınlama ve dezenfeksiyon yan ürünlerini en aza indirmek için klorlamaya olan bağımlılığı azaltan 1980’lerdeki ozon sistemleri yer alıyordu.[26] 1990’lara gelindiğinde, bu düzenleyici baskılar, Bölüm 303(d) kapsamındaki katı toplam maksimum günlük yükleri (TMDL’ler) karşılayan kompakt, yüksek kaliteli çıkış suyu için membran biyoreaktörünün (MBR) benimsenmesini kolaylaştırdı.[31]

Atık Suyun Kaynakları ve Özellikleri

Evsel ve Belediye Kanalizasyonu

Evsel ve belediye kanalizasyonu, merkezi arıtma sistemleri tarafından yönetilen atık suyun birincil hacmini oluşturur ve esas olarak tuvalet kullanımı, banyo, bulaşık yıkama ve çamaşır yıkama gibi faaliyetler yoluyla konutlardan kaynaklanır. Bu kategori, tuvaletlerden gelen, insan dışkısı ve idrarı ile yüklü, patojenler, organik madde ve besinler açısından zengin olan “siyah su” ile lavabolardan, duşlardan ve çamaşır makinelerinden gelen, sabun, deterjan ve küçük organikler taşıyan ancak daha az patojen içeren “gri su”yu kapsar.[32][33] Ofisler ve okullar gibi ticari ve kurumsal deşarjlar, genellikle belediye kanalizasyonlarındaki evsel akışlara katılarak kanalizasyon profilini seyreltir ancak temelden değiştirmez; endüstriyel girdiler ise toksisiteyi önlemek için ön arıtma gerektirir.[34][35]

Temel özellikler arasında, arıtılmamış evsel atık suda tipik olarak 200–400 mg/L olan ve arıtılmadan deşarj edilirse çözünmüş oksijeni tüketen gıda artıkları ve dışkıdan kaynaklanan parçalanabilir maddeleri yansıtan biyokimyasal oksijen ihtiyacı (BOİ) ile ölçülebilen yüksek organik içerik bulunur. Kimyasal oksijen ihtiyacı (KOİ), hem biyolojik olarak parçalanabilen hem de dirençli organikleri yakalayarak 400–800 mg/L arasında değişirken, toplam askıda katı maddeler (TSS), müdahale olmadan zayıf bir şekilde çöken partikül kalıntılarını içererek 200–350 mg/L seviyesinde seyreder. Besin yükleri, alıcı sularda ötrofikasyon risklerini artıran toplam azot (20–85 mg/L, büyük ölçüde idrardan gelen amonyak) ve fosfor (deterjanlardan ve atıklardan 4–15 mg/L) içerir. Patojen konsantrasyonları yüksektir; insan dışkısından kaynaklanan fekal koliformlar 10^7–10^9 CFU/100 mL’yi aşarak, dezenfekte edilmediği takdirde su kaynaklı hastalıklar yoluyla doğrudan sağlık tehditleri oluşturur.[36][37][38]

Üretim hacimleri bölgeye ve yaşam tarzına göre değişir ancak ABD ve Avrupa gibi gelişmiş ülkelerde, sifon kullanımı (toplamın yaklaşık %30-50’si) ve hijyen nedeniyle kişi başına günlük ortalama 300–400 litredir. Küresel olarak, kentsel belediye sistemleri yılda milyarlarca metreküpü işlerken, ABD tek başına 2020 itibarıyla kamu kanalizasyonuna bağlı 238 milyon kişiye hizmet veren 14.000’den fazla tesiste günde 34 milyar galondan fazla suyu işlemektedir. Bu akışlar, arıtılmamış kanalizasyonla bağlantılı tarihsel kolera salgınlarının kanıtladığı gibi, sağlam bariyerlerin yokluğunda mikrobiyal yayılma ile hastalık bulaşması arasındaki nedensel bağları vurgulayarak, sıhhi krizleri önlemek için arıtma talep etmektedir.[34][35][39]

Endüstriyel Atık Sular

Endüstriyel atık sular, imalat, işleme ve diğer endüstriyel faaliyetlerden kaynaklanan atık sulardan oluşur; bileşimlerindeki yüksek değişkenlik ve genellikle biyolojik arıtma süreçlerini engelleyebilecek yüksek kirletici yükleri nedeniyle evsel kanalizasyondan ayrılır. Bu atık sular tipik olarak aşırı pH aralıkları (yüksek asidik veya alkali), işlem soğutması veya reaksiyonlardan kaynaklanan yüksek sıcaklıklar ve yüksek konsantrasyonlarda askıda katı maddeler sergiler; bu da akış aşağısındaki altyapıya zarar vermeyi önlemek için ön arıtmayı zorunlu kılar. Küresel olarak, endüstriyel kaynaklar toplam atık su hacminin önemli bir kısmına katkıda bulunur; tahminler, imalat ve madencilik endüstrilerinin sanayileşmiş bölgelerde belediye giriş sularının %20-30’unu oluşturan atık sular ürettiğini göstermektedir, ancak kesin oranlar konuma ve ekonomik faaliyete göre değişir.[40][41]

Temel kimyasal özellikler arasında, organik deşarjlardan kaynaklanan yüksek biyokimyasal oksijen ihtiyacı (BOİ) ve kimyasal oksijen ihtiyacı (KOİ) ile birlikte ağır metaller (örn. kurşun, cıva, kadmiyum, krom) ve amonyak-azotu gibi inorganik kirleticiler yer alır; bunlar arıtılmamış akışlarda evsel seviyeleri 10-100 kat aşar. Siyanürler, fenoller ve çözücüler ile pestisitler gibi biyolojik olarak parçalanmayan organikler dahil toksik maddeler, birçok atık suyu tehlikeli hale getirir ve kanalizasyona veya yüzey sularına deşarj edilmeden önce özel ön arıtma gerektirir. Boyalardan kaynaklanan renk, uçucu bileşiklerden kaynaklanan koku ve partiküllerden kaynaklanan bulanıklık gibi fiziksel özellikler yönetimi daha da karmaşık hale getirirken, biyolojik aktivite genellikle bu toksinler tarafından baskılanır ve kanalizasyona kıyasla düşük mikrobiyal çeşitlilikle sonuçlanır.[42][43]

Kirleticiler endüstriyel sektöre göre belirgin şekilde değişir: Metal işleme ve madencilikte atık sular, cevher liçinden kaynaklanan asitler ve ağır metallerle (örn. arsenik, selenyum, nikel) yüklüdür; kimyasal üretim uçucu organikler ve sentetik bileşikler sokar; tekstil endüstrileri boyalar, tuzlar ve yüzey aktif maddeler katkıda bulunur; gıda işleme ise nişasta ve proteinlerden kaynaklanan yüksek BOİ’li yüksek organik yükler verir. Enerji üretimi, kömür külü sızıntısından kaynaklanan termal kirlilik ve eser metaller ekler. Örneğin çelik sektöründe deşarjlar, arıtma olmadan 1.000 mg/L’ye kadar KOİ, amonyak-azotu, siyanürler ve 500 mg/L’yi aşan askıda katı maddeler içerir. Bu sektöre özgü profiller, kalıcı toksinlerin çevresel salınımını azaltmak için endüstri bazında sınırlar belirleyen ABD EPA gibi düzenleyici kurumlar tarafından oluşturulan özel atık su kılavuzlarını gerektirir.[40][42][43]

Tarımsal ve Kırsal Akış

Tarımsal akış, öncelikle ekili araziler, meralar ve hayvancılık alanları boyunca kirleticileri taşıyan yağış, sulama veya kar erimesinden kaynaklanır; merkezi toplama olmadan su yollarına giren dağınık, noktasal olmayan bir kirlilik kaynağı oluşturur.[44] Bu atık su, yağış yoğunluğu, toprak tipi, topografya ve toprak işleme ile gübre uygulaması gibi arazi yönetimi uygulamaları tarafından yönlendirilen hacim ve bileşimdeki yüksek değişkenlikle karakterize edilir.[45] Noktasal kaynaklı atık suların aksine, tutarlı bir akıştan yoksundur; kirletici yükleri fırtına olayları sırasında zirve yapar ve ekim döngüleri ile gübre yaymaya bağlı mevsimsel dalgalanmalar gösterir.[46]

Temel kirleticiler arasında, alıcı sularda alg patlamalarını ve ötrofikasyonu teşvik eden sentetik gübrelerden ve hayvan gübresinden gelen azot ve fosfor; yüzey akışı olayları sırasında genellikle 100 mg/L’yi aşan toprak erozyonundan kaynaklanan askıda tortular; ve su ortamlarında kalıcı olan herbisitler ve insektisitler gibi pestisitler yer alır.[47][48] Hayvancılık atıklarından kaynaklanan E. coli, Salmonella ve virüsler gibi patojenler, oksijen tüketen organik maddeyle birlikte biyokimyasal oksijen ihtiyacını (BOİ) ve fekal koliform seviyelerini yükselterek içme suyu ve su yaşamı için risk oluşturur.[49] Amerika Birleşik Devletleri’nde tarımsal faaliyetler, akarsulardaki toplam azotun yaklaşık %40’ına ve fosfor yüklerinin %30’una katkıda bulunur; saha kenarı izlemeleri, bu besinler için hektar başına olay başına birkaç kilogramlık verimler ortaya koymaktadır.[50][51]

Kırsal akış benzer kirleticileri içerir, ancak genellikle kanalizasyonsuz hanelerden, küçük ölçekli hayvan operasyonlarından ve çürüyen bitki örtüsünden kaynaklanan yüksek organik yükler içerir; bu durum seyrek nüfuslu havzalardaki daha düşük seyreltme ile birleşir.[52] ABD Ort西部 (Midwest) gibi bölgelerde, yoğunlaştırılmış hayvan besleme operasyonları (CAFO’lar) ve emtia ekimi besin ihracatını şiddetlendirir; modeller, Mississippi Nehri havzası yoluyla Meksika Körfezi’ne akan yıllık 1,2 milyar pound fazla azot ve fosfor tahmin etmektedir.[53] Küresel olarak, tarımsal akış, su yolu bozulmasının önemli bir payını oluşturur; gübre kullanımı 2016’da 45 milyon ton fosforla zirve yapmış ve bunun çoğu şiddetli yağmurlar sırasında yüzey sularına karışmıştır.[54] Bu özellikler, dağınık doğası boru ile müdahaleyi engellediğinden, boru sonu iyileştirme yerine nehir kıyısı tamponları gibi önleyici tedbirleri gerektirdiğinden, geleneksel atık su arıtmayı zorlaştırmaktadır.[44]

Özel Atıklar (Sızıntı Suyu ve Yağmur Suyu)

Sızıntı suyu (leachate), suyun düzenli depolama alanlarındaki katı atıklardan süzülerek çözünmüş ve askıda organik ve inorganik kirleticileri çıkardığında oluşan kirlenmiş sıvıyı ifade eder.[55] Bileşimi, depolama yaşına, atık türüne, iklime ve operasyonel faktörlere göre değişir; genç sızıntı suları (yakın zamanda biriken atıklardan) tipik olarak 10.000 mg/L’yi aşan yüksek biyokimyasal oksijen ihtiyacı (BOİ) ve 100.000 mg/L’ye varan kimyasal oksijen ihtiyacı (KOİ) sergiler ve kolayca biyolojik olarak parçalanabilen organikler hakimdir. Olgun sızıntı suları ise daha düşük BOİ/KOİ oranlarına (genellikle 0,5’in altında), yüksek amonyak-azotuna (5.000 mg/L’ye kadar) ve hümik maddeler ile kurşun, kadmiyum ve çinko gibi ağır metaller gibi dirençli bileşiklere sahiptir.[56] Bu özellikler, sızıntı suyunu son derece toksik ve değişken hale getirir; yönetilmezse yeraltı suyu kirliliği riski oluşturur ve arıtılmamış sızıntı suyu potansiyel olarak standart biyolojik süreçleri engelleyen toksisite seviyeleri sergiler.[57]

Sızıntı suyunun arıtılması, inatçı kirleticileri ve mikrobiyal aktivite üzerindeki engelleyici etkileri nedeniyle genellikle özel yaklaşımlar gerektirir; yaygın yöntemler arasında pıhtılaştırma-yumaklaştırma veya amonyak giderimi için hava sıyırma (air stripping) yoluyla fiziksel-kimyasal ön arıtma, ardından aktif çamur veya ardışık kesikli reaktörler gibi biyolojik süreçler yer alır, ancak bunlar gelişmiş takviye olmadan yalnızca kısmi KOİ azaltımı (tipik olarak %50-70) sağlar.[58] Tehlikeli atık depolama alanları için ABD EPA atık su kılavuzları, dengeleme, metaller için kimyasal çökeltme ve biyolojik arıtma gibi teknolojileri belirler; bazı durumlarda deşarj limitleri BOİ’yi 25 mg/L’nin ve amonyak-azotunu 10 mg/L’nin altında tutmayı içerir.[58] Sızıntı suyunun tutarsız bileşimi ve ksenobiyotiklerin varlığı nedeniyle zorluklar devam etmektedir; bu durum genellikle membran biyoreaktörleri, ileri oksidasyon prosesleri (örneğin %90’a kadar KOİ giderimi sağlayan Fenton oksidasyonu) veya ileri teknoloji için ters ozmozun birleştirildiği hibrit sistemleri gerektirir, ancak yüksek işletme maliyetleri ve konsantre bertarafı engel olmaya devam etmektedir.[59] Hacim azaltma için bazen yerinde devridaim veya buharlaştırma havuzları kullanılır, ancak düzenleyici incelemeler saha dışı göçün önlenmesini vurgular.[57]

Yağmur suyu akışı, geçirimsiz kentsel yüzeyler üzerinden akan ve araç emisyonları, atmosferik birikim ve erozyon gibi kaynaklardan askıda katı maddeler, besinler (azot ve fosfor), ağır metaller, hidrokarbonlar ve patojenler gibi kirleticileri toplayan yağıştan oluşur.[60] Sabit akışlı sıhhi atık suyun aksine, yağmur suyu epizodiktir ve seyreltiktir; kirletici konsantrasyonları olay yoğunluğuna göre değişir—ilk yıkama (first-flush) olayları genellikle daha yüksek metal (örn. 0,2 mg/L’ye kadar bakır) ve organik yükleri taşır—bu da birleşik kanalizasyon sistemlerini potansiyel olarak aşarak arıtılmamış atık suların salınmasına neden olur.[60] Atık su arıtma bağlamlarında, düşük organik içeriği (BOİ tipik olarak <50 mg/L) geleneksel aktif çamuru doğrudan arıtma için verimsiz hale getirdiğinden, yağmur suyu yönetimi hacim kontrolüne ve kaynak azaltımına öncelik verir.[61]

Yağmur suyu için temel arıtma teknolojileri, %40-80 toplam askıda katı madde giderimi ve orta düzeyde besin azaltımı sağlamak için sedimantasyon, filtrasyon ve sızmayı teşvik eden alıkoyma havuzları, bitkili filtre şeritleri ve geçirgen kaplamalar gibi en iyi yönetim uygulamalarını (BMP’ler) vurgular.[62] Yağmur bahçeleri ve biyo-hendekler (bioswales) dahil olmak üzere yeşil altyapı, zirveleri azaltmak ve kirleticileri filtrelemek için bitki alımı ve mikrobiyal bozunma gibi doğal süreçlerden yararlanır; çalışmalar optimize edilmiş sistemlerde %90’a varan fosfor giderimi göstermektedir.[60] Kentsel alanlar için, düşük etkili gelişim (LID) bunları entegre ederek gelişme öncesi hidrolojiyi taklit eder ve akış hacimlerini %50 veya daha fazla azaltır, ancak zorluklar arasında bakım ihtiyaçları ve adsorpsiyon ortamı olmadan çözünmüş kirleticilere karşı etkisizlik yer alır.[63] 1990’dan bu yana ABD EPA’nın Ulusal Kirletici Deşarjı Eliminasyon Sistemi izinleri gibi düzenleyici çerçeveler, atık su tesislerine boru döşemek yerine bu merkezi olmayan yöntemlere odaklanan yağmur suyu planlarını zorunlu kılarak, akış aşağı ötrofikasyonun ve habitat bozulmasının önlenmesine öncelik vermektedir.[60]

Temel Arıtma Süreçleri

Ön ve Birincil Arıtma

Ön arıtma, pompalar ve borular gibi aşağı akış ekipmanlarını hasardan veya tıkanmadan korumak için giriş atık suyundan büyük katıları, kalıntıları ve aşındırıcı malzemeleri çıkarmak üzere tasarlanmış fiziksel ünite işlemlerinden oluşur.[35] Bu süreçler tipik olarak birincil sedimantasyondan önce gerçekleşen ızgaralama (screening) ve kum tutmayı içerir.[64] Izgaralama, paçavralar, çubuklar, plastikler ve odunsu kalıntılar gibi yüzebilir ve askıda maddeleri yakalamak için 6 ila 25 mm arasında değişen açıklıklara sahip çubuk ızgaralar veya mekanik elekler kullanır.[65] Kaba ızgaralar başlangıçta daha büyük nesneleri işler, ardından gerekirse daha ince ızgaralar gelir ve birikimi önlemek için otomatik temizleme mekanizmaları kullanılır.[66]

Kum tutma, özgül ağırlıkları organik maddeden daha yüksek olan ve düşük hızlı koşullar altında hızla çöken kum, çakıl ve yumurta kabuğu gibi inorganik parçacıkları hedefler.[64] Yatay akışlı veya havalandırmalı kum tutucular, akış hızını 0,23-0,3 m/s’ye düşürerek 0,15-0,6 mm çapındaki kum parçacıklarının çökmesine izin verirken, kontrollü türbülans veya hava difüzyonu yoluyla organikleri askıda tutar.[65] Girdap tipi kum tutucular, ayırma için merkezkaç kuvveti kullanır ve tasarım akışlarında 0,21 mm üzerindeki parçacıkların %95’ini giderir.[64] Komünitörler veya öğütücüler, tutulan kalıntıları sistemden çıkarılmadan geçebilecek daha küçük parçacıklara ayırarak ızgaralamayı tamamlayabilir.[35]

Birincil arıtma, ön süreçleri takip eder ve atık sudan çökebilir katıları ve yüzebilir malzemeleri çıkarmak için dikdörtgen veya dairesel durultucularda yerçekimiyle çökelmeye dayanır.[3] Bu tanklarda, ortalama akışlarda 1,5-2,5 saatlik bekletme süreleri, daha ağır parçacıkların çamur olarak çökmesine izin verirken, sıyırıcılar yüzeyden yağları, gresleri ve köpüğü temizler.[1] Birincil sedimantasyon, giriş suyu özelliklerine ve 24-48 m³/m²/gün hidrolik yükleme oranlarına bağlı olarak tipik olarak toplam askıda katı maddelerin (TSS) %50-70’ini ve biyokimyasal oksijen ihtiyacının (BOİ) %25-40’ını giderir.[67] Çamur çekimi, tank tabanından periyodik olarak yapılır ve daha fazla yoğunlaştırmadan önce katı içeriği %2-5 civarındadır.[35] Bu aşama, sonraki biyolojik arıtma için organik yükü azaltır ancak daha ince kolloidleri ve çözünmüş kirleticileri büyük ölçüde arıtılmamış halde bırakır.[1]

İkincil Biyolojik Arıtma

İkincil biyolojik arıtma, birincil arıtmadan sonra kalan çözünmüş ve koloidal organik maddeyi oksitlemek ve uzaklaştırmak için aerobik mikroorganizmaları kullanır; tipik olarak %85-95 biyokimyasal oksijen ihtiyacı (BOİ) azalması ve %80-90 toplam askıda katı madde (TSS) giderimi sağlar.[68][69] Bu aşama, bakterilerin kontrollü oksijen kaynağı altında çözünür substratları karbondioksit, su ve biyokütleye dönüştürdüğü mikrobiyal metabolizma yoluyla biyolojik olarak parçalanabilen organikleri hedefler.[70] Süreçler, belediye tesisleri için ABD EPA ikincil arıtma yönetmelikleri tarafından tanımlandığı gibi, her biri 30 mg/L’nin altındaki BOİ ve TSS gibi çıkış suyu standartlarını karşılayacak şekilde tasarlanmıştır.[69]

En yaygın askıda büyüme yöntemi olan aktif çamur süreci, giriş atık suyunun, aerobik heterotrofları desteklemek için yayılmış veya mekanik havalandırmanın 1-4 mg/L çözünmüş oksijen seviyelerini koruduğu bir havalandırma havuzunda, aktif çamur olarak bilinen geri dönüştürülmüş bir mikrobiyal kültürle karıştırılmasını içerir.[71][72] Bu organizmalar, organikleri adsorbe eden ve parçalayan yumaklar oluşturur; tipik olarak 4-8 saatlik hidrolik bekletme süreleri ve 3-15 günlük katı bekletme süreleri arıtma verimliliğini optimize eder.[70] Havalandırmadan sonra karışık sıvı, yerçekimiyle çökelme için ikincil durultuculara girer; burada çamur ayrılır, %50-75’i havuza geri döndürülür ve fazlası biyokütle envanterini kontrol etmek için atılır.[71] 20. yüzyılın başlarından beri faaliyette olan bu süreç, 17.000’den fazla ABD kamuya ait arıtma tesisini arıtan büyük ölçekli tesislere kadar küçük tesislerden gelen akışları işler.[4] Varyasyonlar arasında düşük yükleme oranları için uzatılmış havalandırma ve enerji tasarruflu dairesel akış için oksidasyon hendekleri bulunur.[73]

Damlalı filtreler gibi sabit film sistemleri, atık suyun bir mikrobiyal biyofilmi destekleyen bir ortam yatağı (geleneksel olarak kaya veya plastik dolgu) üzerine dağıtıldığı alternatif bir yapışık büyüme yaklaşımı sağlar; sıvı aşağı doğru süzülürken organikleri asimile eder.[74] Havalandırma, ortam boşlukları yoluyla doğal olarak gerçekleşir; giriş akışının 0-4 katı geri sirkülasyon oranları performansı artırır ve 0,4 kg BOİ/m³/gün altındaki organik yüklemelerde %80-90 BOİ giderimi sağlar.[74] Bu sistemler aktif çamurdan daha az işletme enerjisi gerektirir ancak biyokütle dökülmesini veya tıkanmasını önlemek için periyodik bakım gerektirir ve çıkış suyu genellikle daha fazla berraklaştırma işlemine tabi tutulur.[74] Döner biyolojik diskler (RBC’ler), atık suya kısmen batırılmış dönen diskler kullanarak bu ilkeyi genişletir; 0,5-1,5 m/dak yüzey hızlarında karbon gideriminin yanı sıra biyofilm temasını ve nitrifikasyonu destekler.[75]

Diğer konfigürasyonlar arasında, 1-6 günlük bekletme süresinde %60-80 BOİ giderimi sağlayan mekanik havalandırmalı sığ havuzlar olan havalandırmalı lagünler bulunur; bunlar arazi mevcudiyeti olan daha küçük veya kırsal tesisler için uygundur.[3] Genel olarak ikincil arıtma etkinliği, sıcaklık (optimum 20-30°C), pH (6,5-8,5) ve giriş suyu özellikleri gibi faktörlere bağlıdır; düşük organik yükler altında nitrifikasyon mümkündür ancak kimyasal takviye olmadan fosfor giderimi sınırlıdır.[70][69]

Hem askıda hem de sabit film süreçlerinin ayrılmaz bir parçası olan ikincil durultucular, çıkış suyu katı madde taşınmasını en aza indirmek için 1-2 m³/m²/gün yüzey taşma oranları ve 150 kg/m²/gün’ün altındaki katı madde yüklemesi ile biyokütleyi çökeltir.[71]

Üçüncül ve İleri Düzey Arıtma

Üçüncül arıtma, ikincil arıtma çıkış suyunu, askıda katı maddeler, besin maddeleri ve patojenler dahil olmak üzere kalıntı kirleticileri hedef alarak, yasal deşarj limitlerini karşılamak veya suyun yeniden kullanımını sağlamak amacıyla rafine eder. Bu aşama tipik olarak biyolojik ikincil süreçleri takip eder ve toplam askıda katı maddelerin ( 5 , text{mg/L} )’nin altına düşürülmesi ve alg patlamaları gibi çevresel etkileri önlemek için besin seviyelerinin azaltılması gibi ikincil standartlardan daha üstün bir çıkış suyu kalitesi elde etmek için fiziksel, kimyasal ve biyolojik yöntemleri kullanır.[76] Süreçler, sahaya özgü giriş suyu özelliklerine ve hedeflenen çıkış suyu kalitesine göre tasarlanır ve genellikle optimizasyon için pilot testler gerektirir.[77]

Besin giderimi temel bir bileşeni oluşturur; fosfor, ortofosfatı çökelir floklara bağlayan şap veya demir klorür gibi pıhtılaştırıcılar kullanılarak kimyasal çökeltme yoluyla giderilir; ardından üçüncül filtrasyon, gelişmiş konfigürasyonlarda çıkış suyunu ( 0.07 , text{mg/L} ) kadar düşük toplam fosfor konsantrasyonlarına parlatır.[76] Azot giderimi, nitratı inert azot gazına dönüştüren anoksik filtreler veya bölgeler aracılığıyla ikincil arıtmadan gelen denitrifikasyonu genişletir ve gelişmiş biyolojik süreçlerle birleştirildiğinde toplam azotta %70’in üzerinde bir azalma sağlar.[78] Denitrifikasyon filtrelerini de içeren bu yöntemler, kimyasal fosfor giderimi ve ultraviyole dezenfeksiyonu entegre ederek hassas deşarjlar için uygun çıkış suyu sağlar.[79]

Antrasit üzeri kum gibi yüksek hızlı yerçekimi çift veya çoklu ortam filtreleri gibi filtrasyon sistemleri, pıhtılaşma sonrası artık partikülleri etkili bir şekilde yakalayarak fit kare başına dakikada ( 4 ) galona kadar hızlarda çalışır; ( 15-20 , text{gpm/ft}^2 ) hızında geri yıkama performansı korur.[77] Dezenfeksiyon, durultmayı takip eder ve kimyasal olmayan patojen inaktivasyonu için ultraviyole ışınlamasını kullanır; klorlamanın yapabileceği gibi zararlı yan ürünler üretmeden virüs ve bakterilerde 4-log azalma sağlar.[80] Basamaklı savaklar veya difüze hava yoluyla son havalandırma, çözünmüş oksijeni ( 5-6 , text{mg/L} ) seviyesine getirerek alıcı akarsulardaki oksijen eksikliğini azaltır.[77]

İleri düzey arıtma, daha önce tam olarak ele alınamayan mikro kirleticileri, ilaçları ve inatçı organikleri gidermek için üçüncül yetenekleri genişletir; genellikle oksidatif bozunma için hidroksil radikalleri üreten ozonlama veya Fenton reaksiyonları gibi ileri oksidasyon süreçlerini (AOP’ler) kullanır.[81] Bunlar sıklıkla biyofiltrasyon veya granüler aktif karbon adsorpsiyonu ile birleştirilerek entegre sistemlerde eser bileşiklerin giderim verimliliğini %90’ın üzerine çıkarır.[82] Mikrofiltrasyon veya ters ozmoz gibi membran tabanlı teknolojiler fiziksel bariyerler sağlayarak endüstriyel yeniden kullanım veya akifer besleme için yüksek saflıkta süzüntü üretir; ters ozmoz uygulamalarında tuzlar ve organikler için reddetme oranları %99’u aşar.[83] Enerji talepleri ve atık konsantre yönetimi operasyonel zorluklar yaratsa da, su kıtlığının geri kazanımı zorunlu kıldığı yerlerde bu yöntemler giderek daha fazla benimsenmektedir.[84]

Çamur İşleme ve Bertarafı

Atıksu tesislerinde birincil çökeltme ve ikincil biyolojik arıtmanın yarı katı yan ürünü olan çamur, tipik olarak giriş suyu hacminin ağırlıkça %1-2’sini oluşturur ve Amerika Birleşik Devletleri’nde yaklaşık 2.350 raporlama tesisinden yıllık yaklaşık ( 4.75 ) milyon kuru metrik ton üretilir.[85][86] İşleme, hacmi azaltmak ve sonraki işlemleri kolaylaştırmak amacıyla yerçekimi ile çökeltme, çözünmüş hava yüzdürme veya santrifüj gibi yöntemlerle katı maddeleri %0.5-2’den %3-6’ya yoğunlaştırma ile başlar.[87][88]

Kokuları, patojenleri ve organik kararsızlığı en aza indirmek için stabilizasyon takip eder; bu işlem öncelikle mezofilik (( 35^circtext{C} )) veya termofilik (( 55^circtext{C} )) sıcaklıklarda anaerobik çürütme yoluyla yapılır. Bu süreç, uçucu katıların %40-60’ını ayrıştırır ve enerji geri kazanımı için biyogaz üretirken hacmi %50’ye kadar azaltır.[89] Aerobik çürütme veya kompostlama, benzer patojen azaltımı sağlayan ancak daha yüksek enerji gereksinimlerine sahip alternatiflerdir.[90] 40 CFR Bölüm 503 kapsamındaki kalite standartlarını karşılıyorsa biyokatı olarak adlandırılan işlenmiş çamur, nakliye ve bertaraf maliyetlerini daha da azaltmak için bant filtre presleri, santrifüjler veya kurutma yatakları aracılığıyla %15-35 katı içeriğine kadar susuzlaştırılır.[91][92]

ABD’deki nihai bertaraf veya kullanım seçenekleri arasında, bir besin kaynağı olarak arazi uygulaması (tarım için azot ve fosfor sağlama), hacim azaltma için yakma (%90’a kadar kütle kaybı) ve belediye katı atık veya özel tesislerde depolama yer alır.[85] Arazi uygulaması, yönetilen biyokatıların %50’sinden fazlasını oluşturur ve ağır metaller gibi kirleticileri sınırlamak ve A Sınıfı (olağanüstü kalite) veya B Sınıfı standartları aracılığıyla patojen kontrolünü sağlamak için düzenlenir.[93] Çamurun yaklaşık %15-20’si için kullanılan yakma işlemi, dioksin ve metal emisyonlarını yönetmek için Temiz Hava Yasası izinleri kapsamında hava kirliliği kontrolleri gerektirir.[91] Geri kalanı kapsayan depolama, Kaynak Koruma ve Geri Kazanım Yasası yönergelerini takip eder, ancak yakalanmadığı takdirde sızıntı suyu oluşumu ve metan emisyonları konusunda endişelere yol açar.[91] Per- ve polifloroalkil maddeler (PFAS) birikimi gibi ortaya çıkan kısıtlamalar, bazı eyaletlerde kısıtlamalara yol açarak kirlenmiş biyokatılar için arazi uygulaması yerine yakmayı teşvik etmiştir.[94]

Tesis Türleri ve Konfigürasyonları

Merkezi Arıtma Tesisleri

Merkezi atıksu arıtma tesisleri, kentsel veya bölgesel nüfuslardan gelen kanalizasyonu kapsamlı kanalizasyon ağları aracılığıyla toplar ve tek bir büyük ölçekli tesiste işleyerek ölçek ekonomisi yoluyla yüksek hacimlerin verimli bir şekilde yönetilmesini sağlar. Bu sistemler tipik olarak nüfusu 10.000’i aşan yerleşimlere hizmet eder ve kapasiteleri günde milyonlarca ila milyarlarca galon arasında değişir; örneğin, Illinois’deki Stickney Su Geri Kazanım Tesisi günde ( 1.44 ) milyar galona kadar suyu arıtarak 2.4 milyondan fazla sakine hizmet vermektedir. Merkezi model, evsel, ticari ve bazen endüstriyel atıkları arıtmadan önce birleştiren ana toplayıcılar aracılığıyla yerçekimi beslemeli veya pompalı iletime dayanır.

Merkezi tesislerin tasarımı, biyokimyasal oksijen ihtiyacını %85 ve askıda katı maddeleri %95 oranında azaltarak ABD Temiz Su Yasası’nın ikincil arıtma gereklilikleri gibi düzenlemelere uyumlu çıkış suyu standartlarına ulaşmak için sıralı birim süreçlerini (kalıntı giderimi için ön eleme, katı çökeltimi için birincil sedimantasyon, aktif çamur veya damlatmalı filtreler yoluyla ikincil biyolojik arıtma ve genellikle üçüncül dezenfeksiyon veya besin giderimi) içerir. Enerji tüketimi, arıtılan metreküp başına ortalama ( 0.5-1.0 , text{kWh} ) ile önemli düzeydedir ve temel olarak havalandırma ve pompalama için kullanılır; ancak modern tesisler ihtiyaçların %30’una kadarını karşılamak için biyogazdan kojenerasyonu entegre etmektedir. Büyük tesisler için inşaat maliyetleri ( 1 ) milyar doları aşabilir ve işletme giderleri işgücü, kimyasallar ve bakım tarafından yönlendirilir, ancak kişi başı maliyetler paylaşılan altyapı nedeniyle ölçekle birlikte azalır.

Zorluklar arasında, 700’den fazla ABD şehrini etkileyen ve arıtılmamış atığın su yollarına deşarj edilmesine neden olan fırtınalar sırasındaki birleşik kanalizasyon taşmalarına karşı savunmasızlık yer alır; bu durum, milyarlarca dolara mal olan depolama tünelleri veya ayırma projelerine yatırımları teşvik etmektedir. Merkezi tesisler ayrıca çamur üretimini merkezileştirerek yerinde çürütme veya susuzlaştırmayı gerektirir; anaerobik çürütme bazı durumlarda doğal gaz kullanımının %1-2’sine eşdeğer metan geri kazanır. Patojen azaltımı ve kirlilik kontrolü için etkili olsalar da (ABD tesisleri 1972’den beri nehir oksijen tükenmesini %75 oranında azaltmıştır), gelişmekte olan bölgelerdeki genişlemeleri arazi edinimi ve finansman engelleriyle karşılaşmaktadır ve 2020 itibarıyla kentsel alanlarda küresel arıtma kapsamı sadece %55’tir.

Merkezi Olmayan ve Yerinde Sistemler

Merkezi olmayan atıksu arıtma sistemleri, atıksuyun toplanmasını, arıtılmasını ve dağıtılmasını veya yeniden kullanılmasını, uzak merkezi tesislere iletime dayanmak yerine, kaynağında veya kaynağa yakın bir yerde, bireysel evlere, küçük kümelere veya topluluklara hizmet edecek şekilde yönetir. Bu sistemler, kanalizasyon altyapısının bulunmadığı veya ekonomik olmadığı kırsal ve banliyö bölgelerinde yaygın olan septik tanklar gibi yerinde seçenekleri kapsar. Amerika Birleşik Devletleri’nde bu tür sistemler, yaklaşık dört haneden birinin atık suyunu arıtmaktadır ve son tahminlere göre faaliyette olan 20 milyondan fazla septik sistem bulunmaktadır; bu da merkezi kapsama alanındaki boşlukları gidermedeki rollerini vurgulamaktadır.[95][96]

Yaygın türler arasında, katıların çökeltilmesi için bir tank ve ardından drenaj alanlarında toprak bazlı emilimi içeren geleneksel septik sistemlerin yanı sıra, organiklerin mikrobiyal parçalanmasını artırmak için oksijen sağlayan aerobik arıtma üniteleri, iyileştirilmiş süzülme için oda sistemleri ve hassas çıkış suyu uygulaması için damla dağıtımı gibi gelişmiş varyantlar yer alır. Küme sistemleri, birden fazla yakın mülk için arıtmayı birleştirir ve genellikle besin giderimi için paylaşılan medya filtreleri veya yapay sulak alanlar içerir. Tümsek sistemleri veya lagünler gibi alternatif teknolojiler, yüksek yeraltı suyu veya zayıf topraklar gibi sahaya özgü kısıtlamalara uyum sağlayarak, uygun şekilde tasarlandığında ikincil arıtma seviyelerine kıyaslanabilir çıkış suyu kalitesi elde eder. 2023 yılında, yeni ABD müstakil evlerinin %17’si kanalizasyon bertarafı için bireysel septik sistemler kullanmıştır; bu durum düşük yoğunluklu yapılaşmalarda devam eden bağımlılığı yansıtmaktadır.[97][98][99]

Merkezi olmayan yaklaşımların avantajları arasında, merkezi proje giderlerinin %75’ini oluşturabilen kapsamlı boru ağlarını ortadan kaldırarak önemli maliyet tasarrufu sağlaması ve büyük ölçekli altyapıyı beklemeden uzak veya genişleyen alanlarda hızlı kuruluma olanak tanıması yer alır. Yerel kontrolü teşvik eder, suyun yeniden kullanımını veya anaerobik süreçlerden biyogaz gibi kaynak geri kazanımını kolaylaştırır ve uzun mesafeli pompalama ile ilişkili enerji taleplerini azaltır. Etkili yönetim, sistemler toprak perkolasyon testlerine ve hidrolik yükleme kapasitelerine göre boyutlandırıldığında, kurulduğunda ve bakımı yapıldığında patojen ve besin salınımlarını azaltarak halk sağlığını koruyan, merkezi tesislere benzer bir güvenilirlik sağlar.[100][101][96]

Zorluklar, yeraltı veya yüzey sularını kirletebilecek arızaları önlemek için kullanım ve tank boyutuna bağlı olarak her 3-5 yılda bir septik tankların pompalanması gibi sürekli mal sahibi bakımını gerektiren dağıtık yapıdan kaynaklanmaktadır. Giriş suyu bileşimi ve saha koşullarındaki değişkenlik, tek tip merkezi akışlara kıyasla performans istikrarını zayıflatabilirken, düzenleyici denetim yetki alanına göre değişir ve bazen tutarsız standartlara veya yetersiz denetimlere yol açar. Birçoğu on yıllar önce kurulan yaşlanan sistemlerin çoğalması, hidrolik aşırı yüklenme veya biyomat tıkanması risklerini artırarak, tasarım yönergelerini ve operatör eğitimini geliştirmek için EPA’nın Merkezi Olmayan Atıksu Yönetimi Ortaklığı gibi programlara olan ihtiyacı vurgulamaktadır.[102][103][104]

Özelleşmiş Endüstriyel ve Tarımsal Tesisler

Özelleşmiş endüstriyel atıksu arıtma tesisleri, metal kaplama, pestisit üretimi ve cevher madenciliği dahil olmak üzere 50’den fazla nokta kaynak kategorisinden gelen deşarjları düzenleyen ABD Çevre Koruma Ajansı (EPA) çıkış suyu yönergelerine bağlı kalarak sektöre özgü kirleticileri ele almak üzere tasarlanmıştır.[105] Bu yönergeler, biyokimyasal oksijen ihtiyacı (BOD), toplam askıda katı maddeler (TSS), ağır metaller ve toksik organikler gibi parametreler üzerinde sınırlar belirler ve genellikle belediye deşarjından önce kimyasal çökeltme veya nötralizasyon gibi yerinde ön arıtma gerektirir. Madencilik faaliyetlerinde, çökeltme veya elektrokoagülasyon yoluyla ağır metal giderimi, bakır, kurşun ve çinko gibi metaller için %95’i aşan verimlilikler elde ederek asit maden drenajı etkilerini önler.[106] Yüksek organik yüklerle karakterize edilen gıda işleme tesisleri, kimyasal oksijen ihtiyacını (COD) %80-90 oranında azaltan anaerobik çürütme sistemlerini yaygın olarak kullanır; bu sistemler aerobik alternatiflere kıyasla çamur üretimini en aza indirirken yan ürün olarak biyogaz üretir.[107]

Endüstriyel ve tarımsal alanlarla örtüşen süt işleme tesisleri, yüksek oranda yağ, protein ve laktoz içeren atıksular üretir; bu da yağların giderilmesi için çözünmüş hava yüzdürme ve ardından BOD azalmalarını %95’e kadar sağlayabilen aktif çamur veya membran biyoreaktörler gibi biyolojik süreçleri içeren entegre arıtmaları gerektirir.[108] [109] Bu tesisler genellikle, Temiz Su Yasası kapsamındaki kategorik ön arıtma standartlarına uymak için pıhtılaşma ve pH ayarlaması dahil olmak üzere fizikokimyasal adımları bünyesinde barındırır.[110]

Özellikle yoğunlaştırılmış hayvan besleme operasyonlarındaki (CAFO’lar) tarımsal atıksu tesisleri, besin açısından yoğun gübre ve proses atıklarını, oksijen sınırlı koşullar altında mikrobiyal fermantasyon yoluyla %50-70 BOD azalması sağlayan ilk stabilizasyon için anaerobik lagünler kullanarak işler.[111] Yapay sulak alanlar veya havalandırmalı havuzlar yoluyla sonraki arıtma, alıcı sulardaki ötrofikasyon risklerini azaltmak için bitki alımı ve mikrobiyal denitrifikasyondan yararlanarak artık azot ve fosforun %40-80’ini giderir.[112] Şeker üretimi gibi mahsulle ilgili işlemlerde, birincil durultma tankları yüksek şekerli atıklardan katıları çökelttirir, ardından organikleri parçalamak için biyolojik havalandırma yapılır; bu da deşarj izinlerine uyumu sağlarken bazı konfigürasyonlarda suyun yeniden kullanımına olanak tanır.[113] Bu sistemler, değişken mevsimsel yüklere uygun, uygun maliyetli, düşük enerjili yöntemlere öncelik verir, ancak EPA CAFO düzenlemeleri kapsamında büyük hayvancılık operasyonları için ölçeklendirmede zorluklar devam etmektedir.[111]

Teknolojik İnovasyonlar ve Yöntemler

Fiziksel ve Kimyasal Süreçler

Fiziksel süreçler, kirleticileri kimyasal değişiklik olmadan yoğunluk, boyut ve diğer özelliklerdeki farklılıklara dayanarak ayırır. Temel bir yöntem olan sedimantasyon, daha ağır katıların tanklarda çökmesini sağlar; genellikle durultmayı hızlandıran, ayak izini azaltan ve çamurun %85’ine kadarını geri dönüştüren mikro kum veya manyetit kullanan balastlı sistemler gibi yeniliklerle geliştirilir.[31] Ekipman hasarını önlemek için büyük kalıntıları ve aşındırıcı parçacıkları gidermek amacıyla sedimantasyondan önce eleme ve kum tutma işlemleri yapılır.[35] Sıkıştırılabilir ortam filtreleri dahil olmak üzere gelişmiş filtrasyon, birleşik kanalizasyon taşmaları gibi değişken akış koşullarında bile %75-94 toplam askıda katı madde (TSS) giderimi sağlar.[31]

Membran tabanlı fiziksel ayırmalar önemli yenilikleri temsil eder; mikrofiltrasyon ve ultrafiltrasyon ( 0.1 ) mikrona kadar olan partikülleri tutarken, nanofiltrasyon ve ters ozmoz çözünmüş katıları, organikleri ve patojenleri gidererek ters ozmoz uygulamalarında %90’ın üzerinde toplam çözünmüş katı (TDS) reddi sağlar.[31] Bu süreçler, yeniden kullanıma uygun çıkış suyu üreterek üçüncül ileri düzey arıtmayı mümkün kılar, ancak membran kirlenmesi periyodik temizlik veya geri yıkama gerektirir.[114]

Kimyasal süreçler, daha kolay giderim için kirleticileri kararsızlaştırır ve topaklar. Tipik olarak alüminyum sülfat veya demir tuzları kullanan pıhtılaşma-yumaklaştırma (koagülasyon-flokülasyon), çökelir floklar oluşturmak için kolloidal yükleri nötralize eder ve optimize edilmiş ( 7.65-8.19 ) pH koşulları altında %98 bulanıklık azaltımı, %99.6 organik madde giderimi ve amonyum, fosfatlar, nitratlar ve nitritlerin neredeyse tamamen (%100’e kadar) eliminasyonunu sağlar.[115] Çökeltme, fosforun strüvit gübresi olarak geri kazanılması gibi belirli iyonları hedefler ve fosforun %85’ine kadarını geri kazanır.[31] UV/hidrojen peroksit, Fenton ve ozonlama kombinasyonları dahil olmak üzere ileri oksidasyon süreçleri (AOP’ler), inatçı organikleri mineralize etmek için hidroksil radikalleri üretir ve bunları ( text{CO}_2 ) ve su gibi daha az toksik yan ürünlere dönüştürür, ancak yüksek enerji talepleri ve potansiyel yan ürün oluşumu ölçeklenebilirliği sınırlar.[116]

Perasetik asit (PAA) gibi kimyasal ajanlarla dezenfeksiyon, klorlamaya alternatifler sunar ve ( 5 , text{mg/L} ) dozajda 20 dakikalık temas süresiyle koliformlarda 4-5 log azalma sağlar ve minimum yan ürün oluşturur.[31] Toz aktif karbon kullanan adsorpsiyon, genellikle gelişmiş etkinlik için diğer birim operasyonlarıyla entegre edilerek farmasötiklerin ve kişisel bakım ürünlerinin (PPCP’ler) %50-90’ını giderir.[31] Bu yöntemler fiziksel ayırmaları tamamlar; şap gibi kimyasal ilaveler, pıhtılaşma-sedimantasyon dizilerinde %95’in üzerinde fosfor giderimi sağlar.[35]

Süreç Temel İnovasyon Giderim Verimliliği Atıf
Balastlı Sedimantasyon Mikrokum/manyetit balastı %85 çamur geri devri ile yüksek hızlı katı yakalama [31]
Membran Filtrasyonu (RO/NF) Çözünmüş katı reddi >%90 TDS (RO); %80-90 organikler (NF) [31]
Pıhtılaşma-Yumaklaştırma ( text{Al}_2(text{SO}_4)_3 ) dozajı %98 bulanıklık; %99.6 organikler [115]
AOP’ler (örn. Fenton) Hidroksil radikali üretimi İnatçı kirleticilerin mineralizasyonu [116]
Strüvit Çökeltimi Fosfor geri kazanımı %85’e kadar P [31]

Biyolojik ve Anaerobik Sistemler

Biyolojik atıksu arıtma süreçleri, atıksudaki organik kirleticileri, besin maddelerini ve patojenleri biyolojik olarak parçalamak için mikroorganizmaları kullanır ve bunları enzimatik ve metabolik yollarla birincil olarak mikrobiyal biyokütleye, karbondioksite, suya ve inert kalıntılara dönüştürür. Bu sistemler, bakterilerin, protozoaların ve mantarların doğal katabolik yeteneklerine dayanır; aerobik varyantlar organiklerin verimli oksidasyonunu kolaylaştırmak için çözünmüş oksijen gerektirirken, anaerobik varyantlar oksijen girdisi olmadan bir yan ürün olarak metan üretir. Aerobik süreçler, hızlı kinetikleri ve yüksek kirletici giderimi nedeniyle belediye tesislerinde baskınken, anaerobik sistemler, daha düşük enerji talepleri ve biyogaz geri kazanım potansiyeli nedeniyle yüksek mukavemetli endüstriyel atık suların arıtılmasında üstündür.[84][117]

Aktif çamur süreci, askıda büyüyen aerobik biyolojik arıtmayı örneklendirir; burada atıksu, bir havalandırma havuzunda aerobik mikroorganizmaların konsantre bir süspansiyonu ile karıştırılır. Difüze veya mekanik havalandırma yoluyla sağlanan oksijen, heterotrofik bakterilerin çözünür ve kolloidal organikleri asimile etmesini sağlayarak biyokimyasal oksijen ihtiyacını (BOD) %85-95 oranında azaltır. Havalandırmayı takiben, karışım biyokütle floklarının çökeldiği ikincil bir durultucuya akar ve berraklaşmış çıkış suyu elde edilir; çökelen çamurun yaklaşık %50-75’i, ( 2.000-4.000 , text{mg/L} ) karışık sıvı askıda katı madde konsantrasyonunu sürdürmek için havalandırma havuzuna geri devredilirken, fazla çamur daha fazla stabilizasyona tabi tutulur. Bu konfigürasyon, anoksik bölgelerle tasarlandığında nitrifikasyon-denitrifikasyon yoluyla azot giderimi sağlar, ancak arıtılan metreküp başına tipik olarak ( 0.4-0.65 , text{kWh} ) gibi önemli bir havalandırma enerjisi gerektirir.[71][70]

Tersine, anaerobik arıtma sistemleri, karmaşık organikleri sırayla biyogaza (%60-70 metan) ve stabilize edilmiş çıkış suyuna parçalamak için hidrolitik, asidojenik, asetojenik ve metanojenik mikropların kesinlikle anaerobik konsorsiyumlarını kullanır, oksijen gereksinimlerini atlar ve böylece havalandırma maliyetlerini aerobik muadillerine göre %50’den fazla azaltır. Yukarı akışlı anaerobik çamur yatağı (UASB) reaktörü gibi yüksek hızlı anaerobik konfigürasyonlar, giriş suyunu yoğun bir granüler çamur yatağından yukarı doğru yönlendirir; burada kendi kendine immobilize edilmiş agregalar biyokütleyi yüksek yoğunluklarda (50-100 g/L uçucu askıda katı maddeye kadar) tutarak, çözünür, yüksek mukavemetli atıklar için 4-8 saat kadar kısa hidrolik bekletme sürelerinde %70-90 kimyasal oksijen ihtiyacı (COD) giderimi sağlar. UASB sistemleri, psikrofilik varyantlarda ( 3^circtext{C} )’ye kadar performansı sürdürerek sıcaklık dalgalanmalarına direnç gösterir ve gıda işleme veya damıtma tesisleri gibi endüstriyel uygulamalarda işletme giderlerini dengeleyerek biyogaz yakalama yoluyla enerji geri kazanır. Sınırlamalar arasında granülasyon için daha yavaş başlatma süreleri (haftalar ila aylar) ve sülfatlar veya ağır metaller gibi inhibitörlere karşı hassasiyet yer alır, bu da bozunma zincirlerinde optimum nedensellik için ön arıtma gerektirir.[118][119][120]

Anaerobik lagünler, sıcak iklimler ve tarımsal atıklar için uygun, karıştırılmamış havuzlardaki fakültatif ve zorunlu anaerobların, 20-50 günlük bekletme sürelerinde öncelikle sedimantasyon ve mikrobiyal fermantasyon yoluyla %50-80 BOD azalması sağladığı daha basit, düşük teknolojili bir varyantı temsil eder, ancak daha büyük ayak izlerine sahiptir ve eksik karıştırma nedeniyle değişken çıkış suyu kalitesi üretir. Anaerobik ön arıtmayı aerobik ileri düzey arıtma ile birleştiren hibrit sistemler genel etkinliği artırır, çünkü anaerobik olarak stabilize edilmiş çamur beslemeleri aerobik yüklemeyi %40-60 oranında azaltarak, kapsamlı kirletici azaltımı için çok aşamalı tasarımlarda nedensel sinerjileri teşvik eder. Ampirik veriler, anaerobik önceliğin net enerji tüketimini en aza indirdiğini ve ekzojen oksijenden yoksun organik dönüşüm yollarındaki termodinamik verimliliklerle uyumlu olduğunu doğrulamaktadır.[121]

Gelişen Teknolojiler (Membranlar, Yapay Zeka ve Yeniden Kullanım)

Membran biyoreaktörler (MBR’ler), askıda büyüyen biyolojik arıtmayı mikro veya ultrafiltrasyon membranları ile entegre ederek, geleneksel aktif çamur sistemlerine kıyasla daha yüksek biyokütle konsantrasyonları ve üstün çıkış suyu kalitesi sağlar; son gelişmeler kirlenme azaltma ve enerji verimliliğine odaklanmaktadır.[122] İnovasyonlar, tuz ve kirletici reddi için ileri ozmoz veya ters ozmoz ile biyolojik bozunmayı birleştirerek atıksu geri kazanımını artıran ve 2023-2025 yılları arasında yürütülen pilot çalışmalarda %90’a varan geri kazanım oranlarına ulaşan hibrit MBR-tuzsuzlaştırma sistemlerini içerir.[123] Yeni nesil membranlar, biyokirlenmeyi azaltmak için grafen oksit kompozitleri gibi yeni malzemeler içerir, operasyonel ömürleri %20-30 oranında uzatır ve düşük sıcaklık koşullarında merkezi olmayan uygulamalarda işletme maliyetlerini düşürür.[124] [125]

Yapay zeka (AI), tahmine dayalı modelleme ve gerçek zamanlı kontrol yoluyla atıksu arıtma süreçlerini optimize etmek için giderek daha fazla uygulanmaktadır; yapay sinir ağları (YSA’lar) gibi makine öğrenimi algoritmaları, büyük ölçekli tesislerde giriş suyu kalitesini ve çıkış suyu parametrelerini %95’i aşan doğruluklarla tahmin etmektedir.[126] AI güdümlü havalandırma kontrolü, biyolojik reaktörlerdeki çözünmüş oksijen seviyelerini dinamik olarak ayarlayarak, 2024’ten itibaren uygulamalarda gösterildiği gibi arıtma etkinliğini korurken enerji tüketimini %15-25 oranında azaltır.[127] Ek olarak, AI modelleri, derin öğrenme çerçevelerini kullanarak MBR’lerdeki anormallikleri tespit eder ve membran kirlenmesini tahmin eder, sensör verilerini süreç ayarlaması için genetik algoritmalarla entegre ederek duruş süresini en aza indiren ve membran ömrünü uzatan proaktif bakımı mümkün kılar.[128] [129]

Su geri kazanım teknolojileri, arıtılmış atıksuyun endüstriyel veya içilebilir uygulamalar için geri dönüştürüldüğü sıfır sıvı deşarjı (ZLD) ve minimum sıvı deşarjı (MLD) sistemlerine doğru ilerlemektedir; membran tabanlı ileri düzey arıtma, 2025 yılına kadar faaliyete geçecek gelişmiş tesislerde eser organiklerin ve patojenlerin ( 1 , text{ng/L} ) seviyesinin altına indirilmesini sağlar.[130] MBR ve ardından ozonlama ve UV dezenfeksiyonu içeren gelişmekte olan hibrit süreçler, 2023’ten bu yana yaklaşık bir milyon sakin için günde ( 400.000 , text{m}^3 ) su arıtan Wuhan tesisi gibi projelerle kanıtlandığı üzere, doğrudan içilebilir yeniden kullanımı desteklemektedir.[131] Bu sistemler, atıksuyu ileri ozmoz ve elektrodiyaliz yoluyla yüksek saflıkta akışlara dönüştürerek kaynak geri kazanımına öncelik verir ve giriş hacimlerinin %99’una kadarını geri dönüştürerek kıtlıkla karşı karşıya olan bölgelerdeki su açıklarını potansiyel olarak kapatır.[132] [133]

Ekonomik Boyutlar

İnşaat ve İşletme Maliyetleri

Belediye atıksu arıtma tesisleri için inşaat maliyetleri, kapasite, arıtma seviyesi ve saha koşullarına göre önemli ölçüde değişir; ikincil arıtma sistemleri için tasarım akışının milyon galon/gün (MGD) başına tipik olarak 5 milyon ila 20 milyon dolar arasında değişir.[134] Ortalama akışları işleyen tesisler için bir kıyaslama tahmini, mühendislik, malzeme, işçilik ve izinleri kapsayan MGD başına yaklaşık 12 milyon dolardır; ancak 1 MGD’nin altındaki küçük ölçekli tesisler, sınırlı ölçek ekonomisi nedeniyle genellikle daha yüksek birim maliyetlere maruz kalır.[134] Besin giderimi veya dezenfeksiyon gibi gelişmiş üçüncül süreçler, havalandırma tankları, filtrasyon üniteleri ve kimyasal dozajlama sistemleri gibi ek altyapıların etkisiyle sermaye gereksinimlerini temel ikincil arıtmaya göre %50-100 oranında artırabilir.[135]

İnşaat harcamalarını etkileyen temel faktörler arasında, daha büyük tesislerin modüler tasarımlar ve azaltılmış birim başına genel giderler yoluyla maliyet verimliliği elde ettiği tesis ölçeği; arazi edinimi, zemin iyileştirme ve sismik standartlardan etkilenen coğrafi konum; ve biyokimyasal oksijen ihtiyacı (BOD) ve toplam askıda katı maddeler (TSS) gibi parametrelerde çıkış suyu sınırları için özel ekipman gerektiren düzenleyici zorunluluklar yer alır.[136] ABD Temiz Su Yasası gibi çerçeveler altında ortalama 2-4 yıl süren izin gecikmeleri, enflasyon, finansman faizi ve fırsat giderleri yoluyla maliyetleri katlamaktadır; ampirik analizler proje zaman çizelgelerinin çevresel incelemeler ve paydaş istişareleri ile uzadığını göstermektedir.[137] 2022-2024 EPA değerlendirmelerinden elde edilen son veriler, çelik ve beton gibi malzeme fiyatlarının tedarik zinciri aksamaları sonrasında arttığını ve temel tahminleri 2020 öncesi rakamlara kıyasla %10-20 oranında yükselttiğini vurgulamaktadır.[135]

İşgücü, enerji, kimyasallar, çamur işleme ve rutin onarımları içeren işletme ve bakım (O&M) maliyetleri, geleneksel aktif çamur tesisleri için genellikle yıllık ilk sermaye yatırımının %1-3’ünü temsil eder.[138] Bu harcamalar, daha yüksek kirletici konsantrasyonlarının havalandırma için daha fazla enerji (genellikle O&M’nin %30-50’sini oluşturan en büyük bileşen) ve pH ayarlaması veya pıhtılaşma için kimyasal girdiler gerektirdiği organik yük (BOD veya TSS olarak ölçülür) gibi giriş suyu özellikleriyle ölçeklenir.[138] EPA analizlerinden elde edilen birim başına metrikler, tesis büyüklüğüne ve otomasyon düzeyine bağlı olarak arıtılan 1.000 galon başına ( 0.50-2.00 ) dolar ortalama O&M maliyeti göstermektedir; örneğin, merkezi olmayan sistemler daha düşük başlangıç O&M’sine sahip olabilir ancak dağınık bakım lojistiği nedeniyle daha yüksek kişi başı maliyetler sergileyebilir.[136][139]

Maliyet Bileşeni Tipik Aralık (Toplam O&M’nin %’si) Temel Etkenler
Enerji %30-50 Havalandırma ve pompalama; elektrik oranlarından ve süreç verimliliğinden etkilenir.[136]
İşgücü %20-40 İzleme ve çamur işleme için personel; otomasyon ile azalır ancak nitelikli işgücü eksikliği olan bölgelerde yüksektir.[139]
Kimyasallar/Malzemeler %10-20 Pıhtılaştırıcılar ve dezenfektanlar; giriş suyu değişkenliğine ve deşarj standartlarına bağlıdır.[138]
Bakım/Çamur %10-20 Ekipman onarımları ve bertarafı; atık hacmi nedeniyle anaerobik çürütücüler için daha yüksektir.[136]

Uzun vadeli O&M projeksiyonları, pompalar ve membranlar gibi varlıklar için yenileme döngülerini içerir; EPA modelleri, adil kamu hizmeti faturalandırmasını sağlamak için maliyetleri akış hacmi ve kirletici yükleri gibi nedensel faktörlere tahsis eder.[138] Enflasyon ve enerji fiyatı oynaklığı, 2023-2025 mali raporlarında gözlemlendiği gibi, birçok ABD belediyesinde yıllık O&M’yi %5-10 oranında yukarı itmiş, artan girdilere karşı güvenilirliği dengelemek için değer mühendisliğine olan ihtiyacın altını çizmiştir.[140]

Finansman, Verimlilik ve Ekonomik Ödünleşimler

Atıksu arıtma için finansman öncelikle kamu kaynaklarından sağlanır; ABD Temiz Su Eyalet Döner Fonu (CWSRF), uygun inşaat, yükseltme ve merkezi olmayan sistemler için düşük faizli krediler, anapara affı ve hibeler sağlayarak belediye ve küçük topluluk projeleri için eyaletlere yıllık milyarlarca dolar dağıtır.[141] USDA Kırsal Kalkınma programının Su ve Atık Bertaraf Kredileri ve Hibeleri, uygun kırsal alanlardaki sıhhi kanalizasyon sistemlerini destekler ve 10.000’in altındaki nüfuslar için doğrudan krediler veya garantiler yoluyla proje maliyetlerinin %75’ine kadarını finanse eder.[142] Ek federal mekanizmalar arasında küçük ve kabile belediyelerine teknik yardım için EPA hibeleri yer alırken, eyalet programları genellikle eşleşen fonlar ekler, ancak altyapının kamu hizmeti niteliği ve 20-50 yılı aşan uzun amortisman süreleri nedeniyle özel finansman marjinal kalmaktadır.[143]

Atıksu arıtma tesislerinde (WWTP’ler) işletme verimliliği, enerji yoğunluğu (arıtılan ( text{m}^3 ) başına kWh) ve çıktıları girdilere karşı dengeleyen eko-verimlilik oranları gibi metriklere bağlıdır. Avrupa WWTP’lerinin 2023 analizi, 0.373’lük ortalama bir eko-verimlilik puanı bildirdi; bu, optimize edilmiş havalandırma ve çamur yönetimi yoluyla maliyetleri ( 0.32 , €/text{m}^3 ) ve ( text{CO}_2 ) eşdeğeri emisyonları ( 0.11 , text{kg}/text{m}^3 ) azaltmak için kullanılmayan bir potansiyel olduğunu ima etmektedir.[144] ABD’de, WWTP’ler ulusal elektriğin yaklaşık %3-4’ünü tüketirken, belediye tesisleri genel olarak yerel enerjinin %35’ini kullanır; kıyaslama araçları, en iyi performans gösterenlerin değişken frekanslı sürücüler ve ince kabarcıklı difüzörler aracılığıyla ( 0.3-0.5 , text{kWh}/text{m}^3 ) elde ettiğini, buna karşılık optimize edilmemiş tesislerde bu oranın ( 1.0+ , text{kWh}/text{m}^3 ) olduğunu ortaya koymaktadır.[145][146] Son çalışmalar, AI güdümlü süreç kontrollerinin ve ısı geri kazanımının enerji kullanımını %20-30 oranında azaltabileceğini göstermektedir, ancak tesis başına 0.5-2 milyon dolarlık ön yenileme maliyetleri nedeniyle benimseme gecikmektedir.[147]

Ekonomik ödünleşimler (trade-offs), ertelenmiş çevresel ve sağlık yararları sağlayan sermaye yoğun ön yatırımlara odaklanır; inşaat maliyetleri, zemin stabilitesi ve çıkış suyu standartları gibi sahaya özgü faktörlerden etkilenerek kapasite (MGD) başına ortalama 12 milyon dolardır.[134] ABD haneleri için atıksu hizmeti yıllık işletme harcamaları 2023 itibarıyla ortalama 551 dolardır ve yaşlanan altyapı ve yasal zorunluluklar nedeniyle enflasyon oranının iki katı hızla artmaktadır; kişi başı O&M maliyetleri ise sistem ölçeğine ve teknolojisine bağlı olarak ( 4-15 ) dolar arasında değişmektedir—merkezi [aktif çamur](/page/Activated_sludge) için daha düşük (( 0.02-0.05/text{m}^3 )) ancak gelişmiş besin giderimi için daha yüksektir.[148][149] Ödünleşimler, geleneksel mekanik tesisler (yüksek enerji, düşük arazi kullanımı) ile doğal sistemler (sulak alanlar veya lagünler yoluyla işletme ve emisyonlarda %40-56 daha ucuz ancak arazi yoğun) arasındaki seçimlerde kendini gösterir; burada geciken yatırımlar, ABD sularında yıllık 2.2 milyar dolar olduğu tahmin edilen ötrofikasyon zararları gibi dışsallıkları artırır.[150][151] Biyogaz veya besinlerden kaynak geri kazanımı, verimli tesislerde maliyetlerin %10-30’unu dengeleyebilir, ancak 20 yıllık ufuklarda pozitif net bugünkü değer elde etmek için 1 MGD’nin üzerinde ölçek eşikleri gerektirir.[152]

Kaynak Geri Kazanımı ve Maliyet-Fayda Analizi

Atıksu arıtmada kaynak geri kazanımı, paradigmayı kirletici gideriminden, fosfor ve azot gibi besin maddeleri, biyogaz üretimi yoluyla enerji ve geri kazanılmış su dahil olmak üzere kalıntılardan değer elde etmeye kaydırır. Bu yaklaşım, tarım için gerekli olan ve küresel rezervlerin sınırlı ve jeopolitik olarak hassas bölgelerde yoğunlaştığı fosfor gibi aksi takdirde kaybolacak malzemeleri geri kazanarak kaynak tükenmesini azaltır. Çamurun anaerobik çürütülmesi, elektrik veya ısı üretebilen ve optimize edilmiş sistemlerde bir tesisin enerji ihtiyacının %30-50’sini karşılayabilen, öncelikle metan olan biyogaz sağlar.[153][154] Çürütülmüş çamur veya idrardan magnezyum amonyum fosfatı yakalayan strüvit çökeltimi yoluyla besin geri kazanımı, çıkarılan fosfatlara olan bağımlılığı azaltan yavaş salınımlı bir gübre üretir.[155]

Maliyet-fayda analizleri, geri kazanım teknolojileri için sermaye harcamalarının yüksek olmasına rağmen—özel reaktörler ve izleme nedeniyle genellikle geleneksel arıtmadan %20-50 daha yüksek—işletme tasarruflarının ve gelir akışlarının 20-30 yıllık ömür boyunca pozitif net bugünkü değerler sağlayabileceğini ortaya koymaktadır. Örneğin, strüvit geri kazanım sistemleri, çökeltme kontrolü için azaltılmış kimyasal dozajı ve ürünün ton başına ( 300-500 ) dolardan satılması yoluyla ekonomik uygulanabilirlik gösterir ve işlenmemiş çamur için ton başına ( 50-100 ) dolarlık bertaraf maliyetlerini aşar.[156] Biyogaz çamurundan azot geri kazanımında, entegre süreçler amonyum sülfat üreterek ve gübre alımlarından kaçınarak metreküp başına yaklaşık ( 21.33 ) dolar net gelir elde eder.[157] Biyogaz kojenerasyonu yoluyla enerji geri kazanımı daha fazla denkleştirme sağlar; anaerobik çürütücülere sahip ABD atıksu tesisleri, arıtılan metreküp başına ( 0.2-0.5 , text{kWh} ) geri kazanır ve bu, kWh başına ( 0.10 ) dolar elektrik oranı varsayıldığında, günde 10-50 milyon galonluk ölçeklerde yıllık ( 0.5-2 ) milyon dolarlık tasarrufa eşittir.[158]

Geri Kazanım Türü Sermaye Maliyeti Aralığı (tesis başına) Yıllık O&M Tasarrufu/Geliri Temel Fayda Kaynak
Strüvit (P/N) 5-15 milyon $ (yenileme) 0.50-1.50 $/m³ (gübre satışı + azaltılmış dozaj) %80-95 P geri kazanım verimliliği; ötrofikasyon dışsallıklarını önler [156] [159]
Biyogaz (Enerji) 10-20 milyon $ (çürütücü yükseltmesi) %20-50 enerji kendi kendine yeterliliği (0.2-0.5 $/kWh denkleştirme) CHP yoluyla GHG emisyonlarını 0.21-0.31 kg CO₂-eşd/m³ azaltır [154] [160]

Hidroekonomik modeller, optimum geri kazanımın arıtma maliyetlerini çevresel zararlara karşı dengelediğini göstermektedir; örneğin, önlenen madencilik gibi dışsal faydalar (( 1-3 , text{$/kg P} )) içselleştirildiğinde, giriş fosforunun %50-70’inin strüvit yoluyla geri kazanılması geleneksel giderim maliyetlerine yaklaşır veya bunların altına düşer.[161] Ancak zorluklar devam etmektedir: geri kazanılan besinlerin pazar kabulü, “atık türevi” ürünlere ilişkin düzenleyici engeller nedeniyle gecikmektedir ve tam ölçekli uygulama, uygulanabilirlik için ( 50 , text{mg/L} ) üzerindeki giriş fosfor konsantrasyonlarını gerektirir. Yaşam döngüsü değerlendirmeleri, gelişmiş geri kazanımın enerji taleplerini artırdığını (( 24 , text{MJ/m}^3 )’e kadar) ancak ötrofikasyon azaltımında (( 0.067 )’den ( 0.006 , text{kg N-eşd/m}^3 )’e) net çevresel kazanımlar sağladığını gösteren ödünleşimleri ortaya koymaktadır.[160] Genel olarak, geri kazanıma öncelik veren tesisler, gübre fiyatlarının yüksek olduğu bölgelerde 5-10 yıl içinde başa baş noktasına ulaşarak tedarik zinciri aksamalarına karşı dayanıklılığı artırır.[162]

Çevresel ve Halk Sağlığı Etkileri

Kirletici Giderim Etkinliği

Geleneksel atıksu arıtma süreçleri, kullanılan aşama ve teknolojiye bağlı olarak değişen derecelerde kirletici giderimi sağlar; birincil arıtma, çökelir katıları ve ilişkili organikleri gidermek için fiziksel çökeltmeye, ikincil arıtma çözünmüş organikleri parçalamak için biyolojik süreçlere ve üçüncül veya ileri arıtmalar artık besinleri, patojenleri ve inatçı bileşikleri hedeflemeye odaklanır. Birincil sedimantasyon, temel olarak partikül maddenin yerçekimsel ayrışması yoluyla biyokimyasal oksijen ihtiyacının (BOD) %25-35’ini ve toplam askıda katı maddelerin (TSS) %50-70’ini giderir.[163] Aktif çamur sistemleri gibi ikincil biyolojik arıtmalar, organik maddenin mikrobiyal asimilasyonla biyokütleye dönüştürülmesi yoluyla bunu hem BOD hem de TSS için %85-95’e çıkarır; ancak besin giderimi, değişiklikler yapılmadan sınırlı kalır—standart konfigürasyonlarda genellikle toplam azot (TN) için %25’ten ve toplam fosfor (TP) için %10-30’dan azdır.[35][164]

Arıtma Aşaması BOD Giderimi (%) TSS Giderimi (%) TN Giderimi (%) TP Giderimi (%)
Birincil 25-35 50-70 <10 <10
İkincil (geleneksel) 85-95 85-95 20-40 10-30
İleri (BNR veya üçüncül) >95 >95 70-90 80-95

Anoksik ve anaerobik bölgeleri içeren ikincil arıtmaya yönelik Biyolojik Besin Giderimi (BNR) eklentileri, EPA tarafından değerlendirilen sistemlerde gösterildiği gibi, nitrifikasyon-denitrifikasyon yoluyla TN giderimini %70-90’a ve gelişmiş biyolojik fosfor birikimi yoluyla TP giderimini %80-95’e çıkarabilir.[165] Hibrit bir ikincil-ileri seçenek olan Membran Biyoreaktörler (MBR’ler), yüksek amonyak-azot azaltımının (%95’ten fazla) yanı sıra neredeyse tam BOD ve TSS giderimi (genellikle tespit sınırlarının altında) sağlar, ancak fosfor kontrolü kimyasal çökeltme gerektirir.[166]

Geleneksel tesislerde patojen azaltımı mütevazıdır; ikincil arıtma, sedimantasyon ve biyolojik ölüm yoluyla bakteri ve virüslerde 1-2 log inaktivasyon sağlar, ancak virüsler ve protozoalar küçük boyutları ve onları süreçlerden koruyan partiküllerle ilişkileri nedeniyle genellikle varlıklarını sürdürürler.[37] Üçüncül aşamalarda klorlama veya ultraviyole (UV) ışınlaması yoluyla dezenfeksiyon, bunu E. coli gibi indikatör organizmalar için 4-6 log azaltıma yükseltir, ancak klora dirençli patojenler ve dağıtım sistemlerinde yeniden büyüme devam eden zorluklar oluşturur.[167] Ağır metaller, birincil çökeltmede kısmi giderim sergiler (metal çözünürlüğüne ve partikül bağlanmasına bağlı olarak %10-50), ikincil biyolojik fazlarda sınırlı ek alım olur; üçüncül filtrasyon veya adsorpsiyon, özel kurulumlarda bakır gibi türler için %90’a kadar daha yüksek verimlilikler elde eder.[168]

İlaçlar, kişisel bakım ürünleri ve per- ve polifloroalkil maddeler (PFAS) dahil olmak üzere yeni ortaya çıkan kirleticiler, kalıcılıkları, düşük biyobozunurlukları ve iz konsantrasyonları nedeniyle geleneksel birincil ve ikincil aşamalarda düşük giderim (genellikle %0-50) gösterir; bu da %80-99 azaltım için ozonlama, granüler aktif karbon veya ters ozmoz gibi gelişmiş üçüncül yöntemleri gerektirir.[169] Hakemli analizler, standart atıksu arıtma tesislerinin bu bileşikleri ele almada yetersiz kaldığını, genel organik ve katı madde azalmalarına rağmen çıkış sularının çevresel yüklere önemli ölçüde katkıda bulunduğunu doğrulamaktadır.[170] Etkinlik, giriş suyu özellikleri, işletme parametreleri ve tesis yükseltmeleriyle değişir; bu da geleneksel sistemlerin akut kirliliği azaltsa da, tam kirletici eliminasyonunun özel gelişmiş müdahaleler gerektirdiğini vurgular.[171]

Kalıntı Riskleri ve Ekosistem Etkileri

İleri arıtmadan sonra bile, atıksu deşarjları azot ve fosfor gibi artık besinleri barındırır; bunlar aşırı alg büyümesini ve ardından gelen oksijen tükenmesini besleyerek alıcı su kütlelerinde ötrofikasyona katkıda bulunur.[172][173] Bu süreç, balıkları ve diğer su canlılarını boğan hipoksik bölgeler yaratır; son değerlendirmelere göre küresel hipoksik alanlar ( 245.000 ) kilometrekareyi aşmaktadır ve belediye deşarjlarından gelen besin yükleri kıyı bölgelerindeki ölü bölgeleri şiddetlendirmektedir.[172] Geleneksel ikincil arıtma, optimum koşullar altında toplam azot ve fosforun yalnızca %85-95’ini giderir; bu da nehirlerde veya haliçlerde seyreltildiğinde bile doğal arka plan seviyelerini aşan ve ekosistemlere zararlı toksinler üretebilen siyanobakteri patlamalarını tetikleyen konsantrasyonlar bırakır.[174]

Antibiyotikler, hormonlar ve analjezikler dahil olmak üzere farmasötik kalıntılar, birçok bileşik için genellikle %70’in altındaki giderim verimlilikleriyle standart arıtma süreçlerinde varlığını sürdürür, ekosistemlere girer ve balıklarda üreme bozukluğu ve mikrobiyal toplulukların bozulması gibi öldürücü olmayan etkilere neden olur.[175][176] Bu kirleticiler su besin ağlarında biyo-birikir; çıkış sularında ( text{ng/L} ) seviyelerinde ibuprofen ve karbamazepin tespit eden çalışmalar, maruz kalan omurgasızlarda değişen endokrin fonksiyonu ve mansap habitatlarında azalan biyolojik çeşitlilik ile ilişkilendirilmiştir.[177] Çökeltme yoluyla kısmen giderilen ancak endüstriyel etkili kaynaklardan gelen çıkış sularında %10-50’ye varan kalıntılara sahip kadmiyum ve kurşun gibi ağır metaller, tortularda ve bentik organizmalarda birikerek balıklarda solungaç hasarı ve besin döngüsü için gerekli mikrobiyal ayrışmanın engellenmesi dahil kronik toksisiteye neden olur.[178][179]

Deşarjlar bentik topluluk yapılarını değiştirir; genellikle toleranslı omurgasız bolluğunu artırırken hassas tür çeşitliliğini azaltır; saha çalışmaları çıkış noktalarının altında makro omurgasız topluluklarında %30’a varan değişimler olduğunu göstermektedir.[180][181] Çıkış suyu ağırlıklı akarsularda, arıtılmış atıksudan gelen yüksek tuzluluk ve organik yükler, adapte olmamış ekosistemlerde birincil üretkenliği daha da baskılayarak yerli flora ve fauna yerine istilacı algleri destekleyen dengesizlikleri sürdürür.[182] Bu etkiler, düşük nehir akışlarının çıkış suyu etkisini artırdığı yarı kurak bölgelerde birleşerek, yasal çıkış suyu standartlarına rağmen mevcut teknolojilerin ekolojik bozulmaları tam olarak hafifletmedeki sınırlamalarını vurgular.[183]

Arıtmaya Karşı Arıtılmamış Deşarjdan Kaynaklanan Sağlık Sonuçları

Arıtılmamış atıksu deşarjı, Escherichia coli ve Salmonella gibi bakterileri, norovirüs gibi virüsleri ve Giardia gibi parazitleri içeren yüksek konsantrasyonlarda patojenleri, içme, rekreasyon veya sulama için kullanılan yüzey sularına sokarak gastrointestinal hastalıklar, hepatit A ve paraziter enfeksiyon risklerinin artmasına neden olur.[184] [185] Arıtılmamış veya kısmen arıtılmış atıksuyun tarımsal yeniden kullanımı, maruz kalan işçiler arasında dermatit gibi cilt hastalıklarının artması ve kirlenmiş sulama kaynaklarına dayanan topluluklarda daha yüksek enterik enfeksiyon oranları ile ilişkilendirilmiştir.[186] [187] Küresel olarak, arıtılmamış atıksuyla bağlantılı zayıf su kalitesi, bulaşıcı hastalıkların yaklaşık %80’ine ve beş yaş altı çocuk ölümlerinin %50’sine katkıda bulunmaktadır; fekal-oral bulaşma yolları, sanitasyon altyapısından yoksun bölgelerde salgınları güçlendirmektedir.[188]

Atıksu arıtmanın uygulanması, sedimantasyon, dezenfeksiyon ve biyolojik bozunma gibi süreçler yoluyla bu patojen yüklerini belirgin şekilde azaltır ve su kaynaklı hastalık morbiditesi ve mortalitesinde önemli düşüşlerle ilişkilidir. 19. yüzyılın sonlarında ve 20. yüzyılın başlarında büyük ABD şehirlerinde, atıksu etkisindeki kaynakların filtrasyonu ve klorlanması dahil olmak üzere temiz su teknolojileri, genel ölüm azalmalarının yaklaşık yarısını ve bebek ölümü düşüşlerinin dörtte üçünü oluşturarak, kentsel ölüm oranlarının kırsal olanları %30 aştığı arıtma öncesi “kentsel cezayı” daraltmıştır.[189] [190] Benzer şekilde, 1877’den 1910’a kadar Almanya’da kanalizasyon bertarafı ve su arıtmaya yapılan yatırımlar, daha geniş sosyoekonomik faktörlerden bağımsız olarak altyapı yayılımı sonrasında ölüm oranlarının keskin bir şekilde düşmesiyle ölüm oranlarında ani düşüşleri öncelemiştir.[191]

Kesitsel ve tarihsel epidemiyolojik kanıtlar, genişletilmiş atıksu arıtma kapsamının hastalığa özgü ölümleri düşürdüğünü daha da göstermektedir; örneğin, arıtma erişimindeki %10’luk bir artış, gelir artışı kontrol edildiğinde bile ishale bağlı ölümlerin azalmasıyla ilişkilendirilmiş, sanitasyonun ekonomik vekillere kıyasla nedensel rolünün altını çizmiştir.[192] Kombine kanalizasyon ve su arıtma müdahaleleri, analiz edilen kohortlarda beş yaş altı çocuk ölümlerini ( 26.6 ) log puana kadar azaltmış, bu da fekal patojenlere maruz kalmanın azaldığını yansıtmaktadır.[193] Buna karşılık, belediye atıksularının %80’inin işlenmeden çevreye girdiği ve savunmasız popülasyonlarda enfeksiyon döngülerini sürdürdüğü devam eden küresel yüklerde görüldüğü gibi, arıtılmamış deşarjlar daha yüksek temel riskleri sürdürmektedir.[188] Gelişmiş arıtmalar mikrobiyal tehlikeleri en aza indirse de tam olarak ortadan kaldırmazken—özellikle dirençli virüsler için—ampirik veriler, ham kanalizasyon çıkışlarına kıyasla arıtılmış çıkış sularının aşağısında enfeksiyon oranlarının büyüklük sıraları kadar düşük olduğunu tutarlı bir şekilde göstermektedir.[194] [37]

Düzenleyici Çerçeveler

Tarihsel ve Ulusal Düzenlemeler (ör. Temiz Su Yasası)

1948 Federal Su Kirliliği Kontrol Yasası, Amerika Birleşik Devletleri’nde su kirliliğini ele almaya yönelik ilk federal çabayı işaret ediyordu; Genel Cerrah’ı kirlilik kaynaklarını araştırmakla yetkilendiriyor ve kirlilik kontrol programlarını planlamaları için eyaletlere eşleşen hibeler sağlıyordu, ancak güçlü uygulama mekanizmalarından yoksundu ve öncelikle eyalet liderliğindeki azaltma konferanslarına dayanıyordu.[25] 1956’daki müteakip değişiklikler, atıksu arıtma tesisi inşası için federal hibeleri genişletti ve bazı azaltma yetkileri getirdi, 1965 Su Kalitesi Yasası ise odağı federal gözetim ile eyaletler arası sular için su kalitesi standartları oluşturmaya kaydırdı.[25] Bu erken önlemler, artan sanayileşme ve 1969 Cuyahoga Nehri yangını gibi kirlilik olayları karşısında yetersiz kaldı ve daha güçlü ulusal müdahale taleplerini tetikledi.[195]

18 Ekim 1972’de 1972 Federal Su Kirliliği Kontrol Yasası Değişiklikleri olarak yürürlüğe giren Temiz Su Yasası (CWA), kapsamlı bir revizyonu temsil ediyordu; seyredilebilir sulara kirletici deşarjını ortadan kaldırma hedefini belirledi ve nokta kaynakların—atıksu arıtma tesislerinden gelen borular gibi ayrı iletim hatlarının—izinsiz kirletici deşarj etmesini yasadışı hale getirdi.[25] Atıksu hükümlerinin merkezinde, Çevre Koruma Ajansı (EPA) veya yetkili eyaletler tarafından yönetilen ve biyokimyasal oksijen ihtiyacı, askıda katı maddeler ve pH gibi geleneksel kirleticileri kontrol etmek için teknoloji tabanlı çıkış suyu sınırlamalarını belirten izinleri gerektiren Ulusal Kirletici Deşarj Eliminasyon Sistemi (NPDES) yer almaktadır.[196] İzinler beş yılla sınırlıdır, izleme ve raporlamayı içerir ve toksik kirleticiler için ekonomik olarak ulaşılabilir en iyi mevcut teknolojiyi (BAT) önceliklendirerek önceki su kalitesi standartlarından uygulanabilir deşarj kontrollerine geçişi sağlar.[196] CWA’nın II. Başlığı, belediye arıtma tesisi inşaat maliyetlerinin %75’ine kadarını karşılayan federal hibeler sağladı ve 1980’lere kadar ülke genelinde ikincil arıtma yeteneklerini yükseltmek için 15.000’den fazla projeyi finanse etti.[25]

1977’deki değişiklikler, mevcut kaynaklar için en iyi uygulanabilir kontrol teknolojisi (BPT) kavramını getirdi ve uyumluluk için son tarihleri uzattı; 1987 Su Kalitesi Yasası ise nokta dışı kaynak yönetimi ve toksik kirletici kontrollerini vurgulayarak EPA’nın 65 belirli toksin için BAT standartları yayınlamasını zorunlu kıldı.[25] Bu düzenlemeler, 1972 ile 1992 arasında ABD atıksu arıtma kapasitesinin üç katına çıkmasını teşvik etti ve arıtılmamış deşarjları kanalizasyonun %40’ından %2’sinin altına düşürdü; ancak eleştirmenler, birleşik kanalizasyon taşmaları ve başlangıçta ele alınmayan yeni ortaya çıkan kirleticilerle ilgili devam eden zorluklara dikkat çekmektedir.[197] Ulusal düzeyde, CWA çerçevesi, Kanada’nın 1970’lerdeki Balıkçılık Yasası değişikliklerinin endüstriyel ve belediye deşarjları için çıkış suyu standartları gerektirmesi gibi diğer ülkelerdeki benzer nokta kaynak izinlerini etkiledi, ancak ABD uygulaması federal-eyalet delegasyonu ve dava odaklı genişlemeleriyle farklı kalmaya devam etmektedir.[25] Uygulama, vatandaş davalarına ve EPA cezalarına dayanmakta olup, yıllık 1.000’den fazla işlem belgelenmektedir; bu da Yasa’nın tarihsel olarak ham kanalizasyonla bağlantılı kolera salgınları gibi su kaynaklı hastalıkların nedensel azalmalarındaki rolünün altını çizmektedir.[25]

Uluslararası Standartlar ve Uyumluluk Zorlukları

Dünya Sağlık Örgütü (WHO), atıksu yönetimi için temel uluslararası yönergeler sağlar; patojenlerden ve kimyasallardan kaynaklanan sağlık risklerini en aza indirmek için güvenli arıtma ve yeniden kullanımı vurgular ve kısıtlı sulama için ( 100 , text{ml} ) başına 1.000’den az fekal koliform ve kısıtlamasız kullanım için ileri arıtma gibi belirli eşikler koyar.[198] Birleşmiş Milletler Sürdürülebilir Kalkınma Hedefi (SDG) 6, 2030 yılına kadar güvenli bir şekilde yönetilen atıksuya evrensel erişimi hedefler ve 2020-2024 itibarıyla küresel olarak %56 seviyesinde olan güvenli bir şekilde arıtılmış evsel akışların oranı gibi göstergelerle ilerlemeyi izler; ancak bu metrik, tutarsız izleme tanımları nedeniyle genellikle etkili arıtmayı abartmaktadır.[199] [200] ISO 24525:2022 gibi Uluslararası Standardizasyon Örgütü’nden (ISO) tamamlayıcı standartlar, çeşitli ortamlarda güvenilirliği sağlamak için yerinde sistemler için işletme ve bakım gereksinimlerini ana hatlarıyla belirtir.[201]

Bölgesel farklılıklar, benimsemenin dengesiz olduğunu vurgulamaktadır: Avrupa Birliği’nin Kentsel Atık Su Arıtma Direktifi, kentsel nüfusun %90’ı için ikincil arıtmayı ve hassas alanlarda ileri besin giderimini zorunlu kılarak 2021 yılına kadar AB genelinde yaklaşık %90 toplama ve arıtma sağlamıştır; bu durum, nokta kaynaklara odaklanan ancak havza yönetimini daha az bütüncül ele alan ABD Temiz Su Yasası’nın teknoloji tabanlı çıkış suyu sınırlarıyla tezat oluşturmaktadır.[202] [203] Gelişmekte olan ülkelerde standartlar genellikle WHO minimumlarını yansıtır ancak uygulamadan yoksundur; küresel atıksuyun %80’inden fazlası arıtılmadan veya minimum düzeyde işlenerek deşarj edilmekte, bu da endüstriyel ve evsel çıkış sularından kaynaklanan riskleri artırmaktadır.[204]

Uyumluluk zorlukları temel olarak kaynak eşitsizliklerinden kaynaklanmaktadır: düşük ve orta gelirli ülkelerde (LMIC’ler) yetersiz finansman altyapıyı engellemektedir; Afrika, ekipman arızaları, kötü çamur yönetimi ve giriş suyu değişkenliği gibi akut sorunlarla karşı karşıya kalmakta ve 2024 çalışmalarında sık sık operasyonel arızalar bildirilmektedir.[205] [206] Düzenleyici boşluklar ve zayıf izleme dahil kurumsal zayıflıklar bunu daha da karmaşık hale getirmektedir; örneğin Doğu Afrika şehirleri, parçalı politikalar ve sınırlı teknik kapasite nedeniyle 2025 itibarıyla düşük uyum sergilemektedir.[207] Düzenlemeye tabi bölgelerde bile, mikro kirleticiler gibi yeni ortaya çıkan kirleticiler standartlardan kaçmakta, bu da endüstrinin maliyetler konusundaki tepkisine rağmen 2025’te daha sıkı sınırlar için AB önerilerini teşvik etmektedir.[208] Küresel olarak, uygulama kendi kendine raporlamaya ve düzensiz denetimlere dayanmakta, bu da özellikle ekonomik büyümeyi çevresel kontrollere tercih eden ülkelerde yolsuzluk veya veri manipülasyonunun olduğu yerlerde güvenilirliği zedelemektedir.[209] [210]

Yaptırım, İhlaller ve Teşvikler

Atıksu arıtma yönetmeliklerinin uygulanması, öncelikle kamuya ait arıtma tesislerinden (POTW’ler) yapılan deşarjlar için izinleri zorunlu kılan ve çıkış suyu sınırlarına uyumu sağlamak için izleme gereklilikleri getiren Temiz Su Yasası (CWA) kapsamında ABD Çevre Koruma Ajansı (EPA) gibi ulusal ajanslar aracılığıyla gerçekleşir.[211] İhlaller kendi kendine raporlama, rutin denetimler ve su kalitesi örneklemesi yoluyla tespit edilir; idari para cezaları ihlal başına günlük ( 66.712 ) dolara kadar çıkabilirken (enflasyona göre ayarlanmış), bilerek yapılan ihlaller için cezai yaptırımlar 1 milyon dolara kadar para cezası ve beş yıla kadar hapis cezasını içerebilir.[211] Ceza uygulamasındaki eyalet düzeyindeki farklılıklar, 2000 ile 2020 yılları arasında Montana’da 300 dolar ile Colorado’da 30.000 doların üzerinde değişen medyan CWA cezalarında görüldüğü gibi tutarsız caydırıcılığa katkıda bulunmakta ve potansiyel olarak tek tip ulusal standartları zayıflatmaktadır.[212]

Yaygın ihlaller arasında biyokimyasal oksijen ihtiyacı veya toplam askıda katı maddeler gibi kirletici deşarj limitlerinin aşılması ve arıtılmamış çıkış suyu salınımlarına yol açan yetersiz bakım gibi operasyonel arızalar yer alır.[213] Örneğin, Ocak 2025’te Idaho, Driggs Şehri, tekrarlanan çıkış suyu aşımlarını içeren CWA ihlallerini ( 400.000 ) dolarlık bir ceza ödeyerek ve tesis yükseltmeleri taahhüt ederek çözüme kavuşturmuştur; bu durum, kronik uyumsuzluğun genellikle cezaların yanı sıra altyapı revizyonlarını da gerektirdiğini vurgulamaktadır.[214] 2010 yılında on POTW’ye karşı benzer deşarj ihlalleri için her biri ( 22.000 ) ila ( 32.000 ) dolar arasında değişen cezalar gibi daha önceki davalar, CWA’nın uygulanmasından bu yana atıksu ihlalleri için kümülatif EPA cezalarının milyarları aşmasıyla, cezaların tek başına yetersiz finansman veya yaşlanan tesisler gibi kök nedenleri ele almada yetersiz kalabileceğini göstermektedir.[215][216]

Uluslararası alanda, uygulama zorlukları değişen kurumsal kapasite nedeniyle devam etmektedir; Vietnam gibi gelişmekte olan bölgelerde yetersiz izleme ve zayıf cezalar uyumu engellerken, 2023-2024’te Tijuana yakınlarındaki South Bay Uluslararası Atıksu Arıtma Tesisi’ndeki 500’den fazla izin ihlali gibi sınır ötesi davalar, ikili anlaşmalar kapsamında yükseltmeleri zorlamak için davalara yol açmıştır.[217][218] Malezya gibi endüstriyel bağlamlarda fabrikalar, yüksek uyum maliyetleri ve gevşek denetim nedeniyle sık sık çıkış suyu standartlarını ihlal etmekte, bu da düzensiz para cezaları ancak sınırlı sistemik reformla sonuçlanmaktadır.[219]

Uyumu teşvik etmek için hükümetler, 1987’den bu yana federal standartları karşılamak üzere arıtma tesisi inşası ve yükseltmeleri için milyarlarca dolar sağlayan EPA’nın Temiz Su Eyalet Döner Fonu (CWSRF) gibi mekanizmalar aracılığıyla düşük faizli krediler ve hibeler dahil teşvikler kullanmaktadır.[141] Yetersiz hizmet alan bölgelerdeki bölgesel atıksu sistemleri için USDA Kırsal Kalkınma hibeleri gibi ek programlar, sermaye maliyetlerini dengelemek için tarihsel olarak yetersiz yatırım yapılan toplulukları hedefleyerek tasarım ve inşaat için geri ödemesiz fonlar sunar.[220] Bu finansal araçlar, Kuzey Carolina’nın verimsiz tesisleri birleştirmeye yönelik birleşme teşvikleri gibi eyalete özgü rezervlerle birlikte, ekonomik uygulanabilirliği düzenleyici uyumla hizalamayı amaçlar, ancak etkinlikleri yüksek ihlal alanlarına hedeflenen tahsise bağlıdır.[221]

Zorluklar, Eleştiriler ve Tartışmalar

Operasyonel ve Teknik Sınırlamalar

Atıksu arıtma tesisleri, tasarım kapasitelerini aşan ve arıtılmamış veya kısmen arıtılmış çıkış suyunun alıcı sulara deşarj edildiği birleşik kanalizasyon taşmalarına yol açan fırtına suyu olayları gibi pik akışlar sırasında sıklıkla hidrolik aşırı yüklenmeyle karşı karşıya kalır.[222] İncelenen tesislerin %70’ine varan oranda bildirilen giriş suyu akış hızı dalgalanmaları, aktif çamur gibi biyolojik süreçleri bozarak arıtma etkinliğini azaltır ve baypas operasyonlarını zorunlu kılar.[223]

Enerji tüketimi, aerobik mikrobiyal bozunmanın oksijen talepleri nedeniyle geleneksel tesislerdeki toplam elektrik kullanımının %45-75’ini oluşturan havalandırma ile önemli bir operasyonel sınırlamayı temsil eder.[224] Optimizasyon çalışmaları süreç ayarlamalarıyla %6-20’lik potansiyel azalmalar olduğunu göstermektedir, ancak temel talepler yüksek kalmaktadır; genellikle arıtılan metreküp başına ( 0.5-1.5 , text{kWh} ) olup, enerji kısıtlı bölgelerde ölçeklenebilirliği sınırlar.[225] Çamur yönetimi maliyetleri daha da artırır; ikincil arıtma, giderilen her kg BOD başına ( 0.5-1 , text{kg} ) çamur üretir ve bazı sistemlerde operasyonel bütçelerin %50’sini aşabilen susuzlaştırma, stabilizasyon ve bertaraf gerektirir.[226]

Teknik kısıtlamalar arasında ekipman esnekliğinin olmaması ve bakım zorlukları yer alır; örneğin, sabit hızlı pompalar ve hava kaldırma sistemleri, değişken yüklere uyum sağlama yeteneğinden yoksundur ve bu da verimsizliklere veya arızalara yol açar.[227] Gerçek zamanlı izleme için sensör dağıtımı, kirlenme ve kısa ömürler nedeniyle engellenir ve genellikle sınırlı operatör kaynaklarını zorlayan sık manuel müdahaleler gerektirir.[228] Yaşlanan altyapı bu sorunları daha da kötüleştirir; yetersiz sızma kontrolü gibi tasarım eksiklikleri, giriş suyunu seyrelten ve sonraki süreçleri aşırı yükleyen fazla yeraltı suyu girişine izin verir.[229]

Operasyonel personel eksiklikleri ve beceri boşlukları proaktif bakımı sınırlar; GAO denetimleri, performans göstermeyen tesislerdeki uyumsuzluk vakalarının %30’unda yetersiz operatör eğitimini bir faktör olarak tanımlamaktadır.[229] Su tasarrufu nedeniyle azalan kişi başı giriş suyu hacimleri, kirleticileri daha da yoğunlaştırarak, yükseltmeler olmadan sabit kapasiteli sistemleri zorlar ve eşdeğer kütle giderimi için enerji ihtiyaçlarını potansiyel olarak %10-20 artırır.[230] Bu sınırlamalar topluca değişken çıkış suyu kalitesine neden olur; ikincil arıtma ideal koşullar altında yalnızca %85-95 BOD giderimi sağlarken, aksamalar sırasında %70’in altına düşer.[222]

Yeni Ortaya Çıkan Kirleticiler ve Eksik Arıtma

Yeni ortaya çıkan endişe verici kirleticiler (CEC’ler) olarak da bilinen yeni kirleticiler; ilaçlar, kişisel bakım ürünleri, per- ve polifloroalkil maddeler (PFAS), mikroplastikler, pestisitler ve hormonlar gibi sentetik veya doğal olarak oluşan kimyasalları kapsar ve bunlar öncelikle evsel, endüstriyel ve tarımsal kaynaklardan atıksu akışlarına girer.[171] Bu maddeler genellikle iz seviyelerinde (litre başına nanogram ila mikrogram) bulunur ancak kalıcılık, biyobirikim potansiyeli ve toksisite sergiler; düşük konsantrasyonlarda bile su ekosistemleri ve insan sağlığı için endokrin bozukluğu ve üreme müdahalesi dahil riskler oluşturur.[171] Biyokimyasal oksijen ihtiyacı veya patojenler gibi geleneksel kirleticilerin aksine, EC’ler, analitik tespit zorlukları ve son on yıllara kadar uzun vadeli etkilerinin tam olarak anlaşılamaması nedeniyle tarihsel olarak kapsamlı düzenlemelerden kaçmıştır.[170]

Birincil sedimantasyon, ikincil aktif çamur biyolojik arıtma ve temel üçüncül filtrasyon dahil olmak üzere geleneksel atıksu arıtma süreçleri, iz miktardaki inatçı bileşiklerden ziyade makrobesin ve organik yük azaltımı için tasarlandığından, EC’lerin sınırlı giderimini sağlar.[167] İlaçlar için giderim verimlilikleri büyük ölçüde değişir: biyobozunur antibiyotikler ve analjezikler, çamura sorpsiyon veya mikrobiyal bozunma yoluyla %50-90 azalma sağlayabilir, ancak karbamazepin gibi inatçı bileşikler genellikle %10’dan daha az eliminasyon göstererek çıkış sularında kalır.[171] Bozulmaya karşı dirençleri nedeniyle “sonsuz kimyasallar” olarak adlandırılan PFAS, gelişmiş geleneksel tesislerin organoflorin belirteçlerinin %25’inden azını alıcı sulara deşarj etmeden önce gidermesiyle daha da kötü sonuçlar gösterir.[231] [232] Nanoplastiklerden daha büyük parçalara kadar değişen mikroplastikler, birincil ve ikincil aşamalarda çökeltme ve filtrasyon yoluyla büyük ölçüde (%99’a kadar) yakalanır, ancak bu, kirliliği yok etmek yerine biyokatılara aktararak arazi uygulaması yoluyla çevresel salınımı kolaylaştırır.[233]

Eksik arıtma, EC’lerin fizikokimyasal özelliklerinden—geleneksel mikrobiyal veya fiziksel süreçleri engelleyen yüksek kararlılık, düşük biyobozunurluk ve çözünürlük—ve iz seviyesinde hedefleme için yetersiz hidrolik bekletme süreleri ve giriş suyu değişkenliği gibi operasyonel faktörlerden kaynaklanır.[167] 2020-2025 yılları arasındaki çalışmalar, örneklenen WWTP çıktılarının %90’ından fazlasında PFAS ve farmasötiklerin tespit edilmesiyle EC’lerin çıkış sularında kalıcılığını doğrulamakta ve nehirlerde, tortularda ve içme suyu kaynaklarında akış aşağı birikimine katkıda bulunmaktadır.[234] WWTP’lerdeki mikroplastikler ayrıca PFAS’ı sorbe eder ve taşır, ekosistemlerdeki hareketliliği ve biyoyararlanımı artırır.[235] İkincil arıtma bazı EC’leri tesadüfen biyokütle adsorpsiyonu yoluyla giderse de, genel etkinlik, seçili farmasötikler için %70-99 sağlayan ancak maliyetleri %20-50 artıran ve daha fazla yönetim gerektiren yan ürünler üreten granüler aktif karbon veya ozonlama gibi hedeflenen yükseltmeler olmadan yetersiz kalır.[171] Bu boşluk, küresel güvenli arıtmanın evsel atıksuyun yalnızca %56’sını kapsaması ve arıtılmamış veya kısmen arıtılmış deşarjlarda EC yayılımını şiddetlendirmesi nedeniyle kaynak kontrolü ve gelişmiş izleme ihtiyacının altını çizmektedir.[236]

Etik ve Politika Tartışmaları (Gözetim, Yeniden Kullanım Güvenliği)

Hastalık veya madde kullanımı biyobelirteçleri için kanalizasyonu analiz eden atıksu gözetimi, bireysel yetkilendirme olmaksızın toplu sağlık verilerini yakaladığı için gizlilik ve rıza konusunda etik tartışmalara yol açmıştır. Destekçiler, anonimleştirilmiş, nüfus düzeyindeki doğasının kişisel riskleri en aza indirdiğini ve SARS-CoV-2 gibi salgınların erken tespitini sağlayarak hız ve kapsam açısından geleneksel gözetimi geride bıraktığını savunmaktadır.[237] Ancak eleştirmenler, genetik dizileme gibi gelişmiş teknikler yoluyla anonimliğin kaldırılması potansiyeline dikkat çekmekte; bunun, mahallelere veya binalara kadar izlenebilen etnik kökenleri, uyuşturucu alışkanlıklarını veya sağlık koşullarını ortaya çıkarabileceğini ve AB’nin GDPR’si gibi ilkeleri ihlal edebileceğini vurgulamaktadır.[238] 1950’lerin tifo takibi de dahil olmak üzere tarihsel emsaller, verilerin işverenler, sigortacılar veya yetkililer tarafından suç profillemesi gibi sağlık dışı amaçlar için kötüye kullanılması potansiyeliyle, topluluklara karşı damgalama veya ayrımcılık risklerinin altını çizmektedir.[239]

Politika yanıtları orantılılığı ve denetimi vurgular; bireysel rıza yerine bağımsız organlar tarafından etik incelemeler yapılmasını ve kamu hizmetleri, araştırmacılar ve vatandaşlar arasında veri sahipliğinin yasal tanımlarını önermektedir.[238] WHO ve Kanada Su Ağı gibi kuruluşlardan gelen çerçeveler, gözetimi halk sağlığı tehditleriyle sınırlamayı, düşük gelirli bölgeleri izleme ile aşırı yüklemek gibi panik veya eşitsizliği önlemek için veri gösteriminde şeffaflığı savunmaktadır.[240] Eşitlik endişeleri, toplu sonuçların alt grupları haksız yere suçlayabileceği hedeflenen uygulamalarda ortaya çıkar; bu da topluluk katılımı ve daha geniş gözetime yönelik “işlev kayması”na karşı koruma çağrılarını teşvik eder.[241] Bunlara rağmen, COVID-19 pandemisi sırasındaki ampirik faydalar—vakaları klinik raporlardan haftalar önce tespit etmek—politika genişlemesini yönlendirmiş, ancak tek tip küresel standartlar olmaması otoriter bağlamlarda aşırı erişim korkularını artırmıştır.[242]

Suyun yeniden kullanım güvenliği konusunda etik tartışmalar, kaynak kıtlığının azaltılması ile ileri arıtmadan sonra bile patojenlerden, ilaçlardan ve PFAS gibi yeni ortaya çıkan kirleticilerden kaynaklanan artık sağlık risklerinin dengelenmesine odaklanmaktadır. Ters ozmoz ve UV dezenfeksiyonu içeren çoklu bariyer sistemleri, operasyonel tesislerde güvenliği kanıtlamıştır; örneğin, bir California çalışması, geri dönüştürülmüş su tüketicileri arasında, geleneksel kaynaklı malzemeleri kullanan kontrollere kıyasla daha az gastrointestinal hastalık bulmuştur.[243] 2024 tarihli bir Teksas analizi, doğrudan içilebilir yeniden kullanım (DPR) alanlarında geri kazanılmış suya atfedilebilen yüksek doğum kusuru oranları göstermemiş, titizlikle izlendiğinde geleneksel kaynaklara eşdeğerlik iddialarını desteklemiştir.[244] Yine de, iz organiklerin eksik giderimi bir endişe kaynağı olarak devam etmektedir; meta-incelemeler potansiyel endokrin bozulmasına veya antibiyotik direnci artışına dikkat çekmektedir, ancak uzun gecikme süresi ve karıştırıcı faktörler nedeniyle insan epidemiyolojik bağlantıları seyrek kalmaktadır.[245]

Kamu politikası tartışmaları genellikle, iğrenme duygusunun kanıtları geçersiz kıldığı “iğrenme faktörü”nden (yuck factor) kaynaklanır ve benimsenmeyi engeller; anketler, katılımcıların %10-12’sinin kamu hizmetlerinin kimyasal içermeyen çıktı sağlama yeteneğine güvenmediğini, risk temelli eşikler yerine daha katı tespit edilememe sınırları taleplerini körüklediğini ortaya koymaktadır.[246] Etik olarak bu durum, yeniden kullanımın bazı şehirlerde ihtiyaçların %20-30’unu karşıladığı kuraklığa yatkın ABD Güneybatısı gibi bölgelerde kaynakları artırmanın faydacı kazanımlarını, insan atığının metalaştırılması veya doğal saflık normlarının aşındırılması konusundaki deontolojik endişelerle karşı karşıya getirir.[247] EPA’nın 2017 İçilebilir Yeniden Kullanım Özeti gibi düzenlemeler, doğrulanmış arıtma dizilerini ve sürekli izlemeyi zorunlu kılar, ancak eleştirmenler bunların toprakta biyobirikim gibi uzun vadeli ekolojik geri bildirimleri yeterince vurgulamadığını ve sıfır riskli teknoloji ortaya çıkana kadar DPR üzerinde ihtiyati yasaklar savunmaktadır.[248] Şeffaf katılımla kabul artar, ancak medyanın “tuvaletten musluğa” tasvirleriyle güçlenen kalıcı şüphecilik, algı yönetimi yerine kanıta dayalı politikalara olan ihtiyacın altını çizmektedir.[249]

Referanslar

  1. https://pmc.ncbi.nlm.nih.gov/articles/PMC7158167/
  2. https://www.usgs.gov/water-science-school/science/wastewater-treatment-water-use
  3. https://www.epa.gov/sites/default/files/2015-06/documents/epa-mou_wastewater_basics_101.pdf
  4. https://css.umich.edu/publications/factsheets/water/us-wastewater-treatment-factsheet
  5. https://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S0043135423009193
  6. https://www.expresswastewater.com.au/sewage-systems/information/history-of-sewage-treatment
  7. https://www.nyruralwater.org/sites/default/files/Gardner_Winter_2021-BriefHistoryWasteWater-Treatment.pdf
  8. https://shs.hal.science/halshs-01154679/file/sustainability-06-03936.pdf
  9. https://www.acua.com/Community-Hub/News/Blog/2022/Wastewater-Management-Throughout-History.aspx
  10. https://www.mdpi.com/2073-4441/15/1/43
  11. https://www.researchgate.net/publication/317597811_Sanitation_and_wastewater_technologies_in_Minoan_Era
  12. https://www.sciencemuseum.org.uk/objects-and-stories/everyday-wonders/flushed-away-sewers-through-history
  13. https://www.wearewater.org/en/sewage-the-trace-of-our-history_281141
  14. https://www.londonmuseum.org.uk/collections/london-stories/early-modern-londons-sewage-problems/
  15. https://archaeology.org/issues/january-february-2019/letters-from/letter-from-leiden/
  16. https://www.nationalarchives.gov.uk/education/resources/victorian-industrial-towns/report-into-towns-1842/
  17. https://pubmed.ncbi.nlm.nih.gov/39376875/
  18. https://www.londonmuseum.org.uk/collections/london-stories/how-bazalgette-built-londons-first-super-sewer/
  19. https://www.ice.org.uk/what-is-civil-engineering/infrastructure-projects/london-sewer-system
  20. https://www.lakeside-equipment.com/the-history-and-evolution-of-wastewater-treatment-plants/
  21. https://web.deu.edu.tr/atiksu/ana52/ani4041.html
  22. https://pmc.ncbi.nlm.nih.gov/articles/PMC3939435/
  23. https://www.aaees.org/assets/docs/library/NJWEA052014-02ActivatedSludgeat100Years.pdf
  24. https://onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1002/jctb.4565
  25. https://www.epa.gov/laws-regulations/summary-clean-water-act
  26. https://www.epa.gov/laws-regulations/history-clean-water-act
  27. https://www.foodandwaterwatch.org/2022/10/18/clean-water-act-at-50-how-we-got-here-and-where-we-need-to-go/
  28. https://academic.oup.com/qje/article/134/1/349/5092609
  29. https://www.pew.org/en/trend/archive/spring-2019/how-development-of-americas-water-infrastructure-has-lurched-through-history
  30. https://aqua-equip.com/history-of-wastewater-treatment-from-hippocratic-sleeve-to-activated-sludge/
  31. https://www.epa.gov/sites/default/files/2019-02/documents/emerging-tech-wastewater-treatment-management.pdf
  32. https://www.oxymem.com/blog/sewage-versus-wastewater-whats-the-difference
  33. https://cwt-global.com/what-are-the-three-main-types-of-wastewater/
  34. https://www.epa.gov/npdes/municipal-wastewater
  35. https://www.epa.gov/sites/default/files/2015-09/documents/primer.pdf
  36. https://www.researchgate.net/figure/Domestic-wastewater-characteristics-COD-Chemical-Oxygen-Demand-BOD-5-Biochemical_tbl2_258971259
  37. https://pmc.ncbi.nlm.nih.gov/articles/PMC7126130/
  38. https://journal2.unusa.ac.id/index.php/ETM/article/download/6989/2730/33404
  39. https://essd.copernicus.org/preprints/essd-2021-214/essd-2021-214.pdf
  40. https://www.epa.gov/eg/learn-about-effluent-guidelines
  41. https://essd.copernicus.org/articles/13/237/2021/
  42. https://pmc.ncbi.nlm.nih.gov/articles/PMC11374848/
  43. https://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S2405844024164018
  44. https://www.epa.gov/nps/nonpoint-source-agriculture
  45. https://www.usgs.gov/water-science-school/science/surface-runoff-and-water-cycle
  46. https://www.usgs.gov/centers/upper-midwest-water-science-center/science/edge-field-monitoring
  47. https://www.epa.gov/nutrientpollution/sources-and-solutions-agriculture
  48. https://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S0048969723010240
  49. https://www.epa.gov/sites/default/files/2015-09/documents/ag_runoff_fact_sheet.pdf
  50. https://www.usgs.gov/mission-areas/water-resources/science/agricultural-contaminants
  51. https://pubs.usgs.gov/circ/1350/pdf/circ1350.pdf
  52. https://www.researchgate.net/publication/374112939_Characteristic_and_Management_of_Rural_Domestic_Sewage
  53. https://investigatemidwest.org/2024/07/09/graphic-top-commodity-crop-and-cafo-states-are-responsible-for-the-most-nutrient-pollution-usgs-model-shows/
  54. https://openknowledge.fao.org/server/api/core/bitstreams/bc8810ae-2a13-4cfe-b019-339158c7e608/content/src/html/chapter-1-5.html
  55. https://www.actenviro.com/what-is-leachate/
  56. https://www.bioprocessh2o.com/blog/landfill-leachate-treatment-guide
  57. https://www.grtenv.com/blog/challenges-and-complexities-with-landfill-leachate-treatment
  58. https://www.epa.gov/eg/landfills-effluent-guidelines
  59. https://www.frontiersin.org/journals/environmental-science/articles/10.3389/fenvs.2024.1439128/full
  60. https://www.epa.gov/nutrientpollution/sources-and-solutions-stormwater
  61. https://stormwater.wef.org/2012/11/ten-reasons-managing-stormwater-is-different-from-wastewater/
  62. https://spcwater.org/topics/stormwater-management/stormwater-best-management-practices-2/
  63. https://www.everfilt.com/post/10-fascinating-facts-about-stormwater-treatment-management
  64. https://nepis.epa.gov/Exe/ZyPURL.cgi?Dockey=P1000S7N.TXT
  65. https://www.epa.gov/system/files/documents/2023-10/tawebinar_preliminarywastewatertreatment_230725.pdf
  66. https://www.wef.org/globalassets/assets-wef/direct-download-library/public/03—resources/wsec-2017-fs-020-mrrdc-lsf-screening_final.pdf
  67. https://pmc.ncbi.nlm.nih.gov/articles/PMC8773441/
  68. https://nepis.epa.gov/Exe/ZyPURL.cgi?Dockey=20004CXG.TXT
  69. https://www.epa.gov/npdes/secondary-treatment-standards
  70. https://www.sciencedirect.com/topics/chemical-engineering/activated-sludge-process
  71. https://files.dep.state.pa.us/water/bsdw/operatorcertification/TrainingModules/ww15_act_sludge_1_wb.pdf
  72. https://aosts.com/how-does-activated-sludge-wastewater-treatment-work/
  73. https://aucgroup.net/how-activated-sludge-process-works/
  74. https://www.epa.gov/system/files/documents/2022-10/trickling-filters-factsheet.pdf
  75. https://www.waterandwastewater.com/secondary-treatment-in-wastewater-understanding-the-biological-process/
  76. https://www.epa.gov/sites/default/files/2019-02/documents/advanced-wastewater-treatment-low-concentration-phosphorus.pdf
  77. https://www.tn.gov/content/dam/tn/environment/water/documents/wr-wq_pub_design-criteria-ch11.pdf
  78. https://apps.ecology.wa.gov/publications/UIPages/documents/2110006.pdf
  79. https://www.miamidade.gov/water/library/reports/coastal-wetlands-conceptual-appendix-e.pdf
  80. https://evergreenmetro.colorado.gov/wastewater-treatment-process-0
  81. https://www.mdpi.com/2073-4441/16/22/3306
  82. https://www.suezwaterhandbook.com/degremont-R-technologies/wastewater-treatment/tertiary-treatment/advanced-wastewater-treatment-for-polishing-treatment-associating-ozonation-and-biofiltration-Oxyblue
  83. https://www.bioprocessh2o.com/blog/wastewater-treatment-guide
  84. https://pmc.ncbi.nlm.nih.gov/articles/PMC10968575/
  85. https://www.epa.gov/biosolids/basic-information-about-sewage-sludge-and-biosolids
  86. https://static1.squarespace.com/static/54806478e4b0dc44e1698e88/t/6192943a23b235491251859c/1636996157317/epa%2Bbiosolids%2Bstrategy%2B2020-2025_october2021
  87. https://www.cambi.com/blog/sewage-sludge-and-sludge-treatment
  88. https://aosts.com/sludge-thickening-process-water-treatment/
  89. https://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S2405844023069736
  90. https://www.epa.gov/biosolids/technical-resources-sewage-sludge-managers
  91. https://www.epa.gov/biosolids/sewage-sludge-laws-and-regulations
  92. https://www.suez.com/en/water/sustainable-practices/sewage-sludge/dehydration
  93. https://extension.psu.edu/use-of-biosolids-in-crop-production/
  94. https://rockinst.org/blog/an-overview-of-pfas-in-biosolids-part-i/
  95. https://www.epa.gov/septic
  96. https://www.epa.gov/sites/default/files/2015-06/documents/mou-intro-paper-081712-pdf-adobe-acrobat-pro.pdf
  97. https://www.epa.gov/septic/types-septic-systems
  98. https://www.in.gov/localhealth/miamicounty/files/factsheet.pdf
  99. https://eyeonhousing.org/2024/09/new-homes-built-with-private-wells-and-individual-septic-systems-in-2023/
  100. https://www.fluencecorp.com/decentralized-vs-centralized-treatment/
  101. https://www.epa.gov/sites/default/files/2015-06/documents/20130306mou_webinar_tooke.pdf
  102. https://www.epa.gov/septic/frequent-questions-septic-systems
  103. https://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S1944398624203404
  104. https://mg.aquaenergyexpo.com/decentralized-wastewater-treatment-advantages-and-disadvantages/
  105. https://www.epa.gov/eg/industrial-effluent-guidelines
  106. https://www.jmarksystems.com/blog/no1x4tukjvmkrzabnswqbb5jbren9k
  107. https://www.mdpi.com/2073-4441/14/7/1075
  108. https://pmc.ncbi.nlm.nih.gov/articles/PMC5434364/
  109. https://aquacycl.com/blog/aerobic-vs-anaerobic-what-to-know-about-biological-wastewater-treatment/
  110. https://www.epa.gov/npdes/pretreatment-standards-and-requirements-categorical-pretreatment-standards
  111. https://www.epa.gov/npdes/industrial-wastewater
  112. https://elibrary.asabe.org/abstract.asp?aid=52167
  113. https://www.sciencedirect.com/science/article/abs/pii/S0925857420302500
  114. https://www.thembrsite.com/membrane-filtration-technology-wastewater-treatment
  115. https://www.mdpi.com/2073-4441/16/3/400
  116. https://pubs.acs.org/doi/10.1021/jz300929x
  117. https://bptraining.ornl.gov/wp-content/uploads/2021/09/02-Intro-to-Biological-Wastewater-Treatment.pdf
  118. https://iwaponline.com/wpt/article/16/3/851/82118/Energy-consumption-in-anaerobic-and-aerobic-based
  119. https://pmc.ncbi.nlm.nih.gov/articles/PMC7355771/
  120. https://pmc.ncbi.nlm.nih.gov/articles/PMC91240/
  121. https://www.energy.ca.gov/publications/2024/maximizing-water-and-energy-new-anaerobic-wastewater-treatment-technology
  122. https://pmc.ncbi.nlm.nih.gov/articles/PMC9965322/
  123. https://www.frontiersin.org/journals/membrane-science-and-technology/articles/10.3389/frmst.2024.1361433/full
  124. https://www.sciencedirect.com/science/article/abs/pii/S2214714424007554
  125. https://pubs.rsc.org/en/content/articlehtml/2025/va/d4va00378k
  126. https://www.sciencedirect.com/science/article/abs/pii/S2213343725043672
  127. https://iwaponline.com/jwcc/article/16/9/2742/109029/Artificial-intelligence-in-wastewater-treatment
  128. https://link.springer.com/article/10.1007/s11831-025-10434-1
  129. https://www.mdpi.com/2297-8739/12/9/237
  130. https://www.mdpi.com/2077-0375/15/2/64
  131. https://globalwaterawards.com/2025-water-reuse-project-of-the-year/
  132. https://www.archivemarketresearch.com/reports/membrane-water-treatment-technology-52929
  133. https://www.ariafiltra.com/blog/the-future-of-wastewater-reuse
  134. https://www.fehrgraham.com/about-us/blog/calculating-wastewater-treatment-plant-construction-costs-fg
  135. https://www.epa.gov/system/files/documents/2024-05/2022-cwns-cost-estimation-tool-methods.pdf
  136. https://www.epa.gov/system/files/documents/2025-04/cost-and-performance-estimation-approaches-for-slces-and-ilt.pdf
  137. https://www.jstor.org/stable/3145874
  138. https://www.epa.gov/system/files/documents/2023-05/costaccountingandbudgeting1998.pdf
  139. https://nepis.epa.gov/Exe/ZyPURL.cgi?Dockey=2000TFJK.TXT
  140. https://www.oregon.gov/deq/FilterDocs/EPAvalueEngineering.pdf
  141. https://www.epa.gov/small-and-rural-wastewater-systems/funding-sources-small-and-rural-wastewater-systems
  142. https://www.rd.usda.gov/programs-services/water-environmental-programs/water-waste-disposal-loan-grant-program
  143. https://www.grants.gov/search-results-detail/356501
  144. https://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S004313542300790X
  145. https://www.epa.gov/statelocalenergy/energy-efficiency-water-and-wastewater-facilities-1
  146. https://smartenergy.illinois.edu/benchmarking-for-water-and-wastewater-treatment-plants/
  147. https://www.mdpi.com/1996-1073/18/5/1086
  148. https://waterfm.com/report-average-wastewater-service-cost-to-families-increasing/
  149. https://www.sciencedirect.com/science/article/abs/pii/S0048969721013267
  150. https://pubmed.ncbi.nlm.nih.gov/38728784/
  151. https://eurekalert.org/news-releases/1103281
  152. https://www.sciencedirect.com/science/article/abs/pii/S0306261924005646
  153. https://publications.anl.gov/anlpubs/2022/07/176194.pdf
  154. https://www.eesi.org/papers/view/fact-sheet-biogasconverting-waste-to-energy
  155. https://par.nsf.gov/biblio/10471099-prospective-life-cycle-assessment-cost-analysis-novel-electrochemical-struvite-recovery-wastewater-treatment-plant
  156. https://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S2405844022011501
  157. https://iwaponline.com/wst/article/90/5/1451/104449/Nitrogen-recovery-from-biogas-slurry-with-high
  158. https://www.mdpi.com/2071-1050/2/4/945
  159. https://pmc.ncbi.nlm.nih.gov/articles/PMC9093075/
  160. https://www.epa.gov/system/files/documents/2023-06/life-cycle-nutrient-removal.pdf
  161. https://pmc.ncbi.nlm.nih.gov/articles/PMC7317512/
  162. https://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S0043135421007508
  163. https://www.epa.gov/sites/default/files/2019-02/documents/nutrient-control-design-manual-state-tech.pdf
  164. https://www.epa.gov/system/files/documents/2023-06/life-cycle-nutrient-removal-2023-update.pdf
  165. https://www.epa.gov/sites/default/files/2019-02/documents/nutrient-control-design-manual.pdf
  166. https://www.epa.gov/sites/default/files/2019-08/documents/membrane_bioreactor_fact_sheet_p100il7g.pdf
  167. https://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S0147651324006869
  168. https://www.mdpi.com/2073-4441/13/8/1121
  169. https://pmc.ncbi.nlm.nih.gov/articles/PMC10492480/
  170. https://pubs.acs.org/doi/10.1021/acsestwater.5c00394
  171. https://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S2772416625001664
  172. https://www.usgs.gov/mission-areas/water-resources/science/nutrients-and-eutrophication
  173. https://oceanservice.noaa.gov/facts/eutrophication.html
  174. https://pubs.acs.org/doi/10.1021/acs.est.7b01186
  175. https://www.epa.gov/household-medication-disposal/impact-pharmaceuticals-released-environment
  176. https://pmc.ncbi.nlm.nih.gov/articles/PMC9087044/
  177. https://www.unep.org/news-and-stories/story/drugged-waters-how-modern-medicine-turning-environmental-curse
  178. https://pmc.ncbi.nlm.nih.gov/articles/PMC11625160/
  179. https://pmc.ncbi.nlm.nih.gov/articles/PMC10611083/
  180. https://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S0301479723012987
  181. https://pmc.ncbi.nlm.nih.gov/articles/PMC10946937/
  182. https://esajournals.onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1890/150038
  183. https://eos.org/articles/even-treated-sewage-harms-freshwater-ecosystems
  184. https://pmc.ncbi.nlm.nih.gov/articles/PMC4937861/
  185. https://link.springer.com/article/10.1007/s11270-021-05154-8
  186. https://www.sciencedirect.com/science/article/abs/pii/S0043135417305341
  187. https://www.researchgate.net/publication/329452886_Epidemiological_Evidence_and_Health_Risks_Associated_With_Agricultural_Reuse_of_Partially_Treated_and_Untreated_Wastewater_A_Review
  188. https://www.frontiersin.org/journals/environmental-science/articles/10.3389/fenvs.2022.880246/full
  189. https://www.nber.org/system/files/working_papers/w10511/w10511.pdf
  190. https://www.prb.org/resources/clean-waters-historic-effect-on-u-s-mortality-rates-provides-hope-for-developing-countries/
  191. https://onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1111/ehr.12942
  192. https://www.researchgate.net/publication/228088573_Evidence_of_the_influence_of_wastewater_treatment_on_improved_public_health
  193. https://pmc.ncbi.nlm.nih.gov/articles/PMC6502471/
  194. https://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S2405844024099043
  195. https://online.law.tulane.edu/blog/clean-water-act-history
  196. https://www.epa.gov/npdes/npdes-permit-basics
  197. https://uswateralliance.org/resources/history-of-the-clean-water-act/
  198. https://www.phfscience.nz/media/fuxh231e/wastewater-health-env-report-esr-pdf.pdf
  199. https://data.who.int/indicators/i/6EFF579/A37BDD6
  200. https://unhabitat.org/sites/default/files/2021/08/sdg6_indicator_report_631_progress_on_wastewater_treatment_2021_english_pages.pdf
  201. https://www.iso.org/obp/ui/en/#!iso:std:76528:en
  202. https://www.eea.europa.eu/highlights/waste-water-treatment-improves-in
  203. https://www.europenowjournal.org/2018/12/10/water-quality-law-in-the-us-and-eu-a-comparison-of-the-clean-water-act-and-water-framework-directive/
  204. https://aqua-equip.com/water-quality-wastewater-treatment-standards-in-different-countries/
  205. https://pmc.ncbi.nlm.nih.gov/articles/PMC11467993/
  206. https://www.nature.com/articles/s41598-025-17945-8
  207. https://link.springer.com/article/10.1007/s44274-025-00206-w
  208. https://e360.yale.edu/features/europe-water-micropollutants
  209. https://www.unep.org/resources/report/good-practices-regulating-wastewater-treatment-legislations-policies-and-standards
  210. https://bosaq.com/wastewater-discharge-legislation-worldwide/
  211. https://www.epa.gov/enforcement/criminal-provisions-water-pollution
  212. https://theconversation.com/fines-for-breaking-us-pollution-laws-can-vary-widely-among-states-that-may-violate-the-constitution-201457
  213. https://integratedwaterservices.com/the-4-most-common-wastewater-treatment-plant-violations/
  214. https://www.epa.gov/newsreleases/city-driggs-idaho-pays-400k-penalty-clean-water-act-violations-agrees-wastewater
  215. https://www.waterworld.com/wastewater-treatment/article/16221098/ten-wastewater-treatment-plants-penalized-for-clean-water-act-violations
  216. https://www.ssiaeration.com/how-to-avoid-an-epa-wastewater-violation/
  217. https://www.nso.gov.vn/en/other-news/2025/01/the-status-of-wastewater-treatment-and-environmental-protection-in-vietnam-and-lessons-from-denmark/
  218. https://www.sdcoastkeeper.org/environmental-groups-sue-federal-government-to-spur-action-in-tijuana-sewage-crisis/
  219. https://www.mdpi.com/2078-1547/16/1/1
  220. https://www.rd.usda.gov/programs-services/water-environmental-programs
  221. https://efc.sog.unc.edu/wp-content/uploads/sites/1172/2024/07/2024-NC-Water-and-Wastewater-Funding-Sources-1.pdf
  222. https://nepis.epa.gov/Exe/ZyPURL.cgi?Dockey=9100SRHN.TXT
  223. https://pmc.ncbi.nlm.nih.gov/articles/PMC12475217/
  224. https://www.epa.gov/sites/default/files/2019-08/documents/energy_conservation_fact_sheet_p100il6t.pdf
  225. https://www.mdpi.com/1996-1073/17/12/2808
  226. https://www.researchgate.net/publication/348131759_Sludge_management_in_water_treatment_plants_literature_review
  227. https://www.epa.gov/sites/default/files/2021-04/documents/compliancetips-smallmechanicalwwtps.pdf
  228. https://pmc.ncbi.nlm.nih.gov/articles/PMC9488100/
  229. https://www.gao.gov/products/114651
  230. https://www.waterboards.ca.gov/conservation/regs/docs/appendix-3-013022.pdf
  231. https://engineering.nyu.edu/news/forever-chemicals-wastewater-far-more-widespread-previously-known-new-multi-university-study
  232. https://www.ehn.org/pfas-wastewater-treatment
  233. https://news.illinois.edu/study-tracks-pfas-microplastics-through-landfills-and-wastewater-treatment-plants/
  234. https://pubs.acs.org/doi/10.1021/acsestwater.3c00386
  235. https://www.researchgate.net/publication/387760884_Unveiling_the_Truth_of_Interactions_between_Microplastics_and_Per-_and_Polyfluoroalkyl_Substances_PFASs_in_Wastewater_Treatment_Plants_Microplastics_as_a_Carrier_of_PFASs_and_Beyond
  236. https://www.mdpi.com/2073-4441/17/16/2367
  237. https://www.ncbi.nlm.nih.gov/books/NBK591714/
  238. https://pmc.ncbi.nlm.nih.gov/articles/PMC9609648/
  239. https://www.sciencehistory.org/stories/magazine/the-murky-ethics-of-wastewater-surveillance/
  240. https://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S0043135424016464
  241. https://publichealth.jmir.org/2025/1/e67145
  242. https://journals.asm.org/doi/10.1128/cmr.00103-22
  243. https://pmc.ncbi.nlm.nih.gov/articles/PMC6779056/
  244. https://journals.lww.com/environepidem/fulltext/2024/04000/direct_potable_reuse_and_birth_defects_prevalence.10.aspx
  245. https://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S0304389424027547
  246. https://awwa.onlinelibrary.wiley.com/doi/full/10.1002/aws2.1333
  247. https://www.cdc.gov/drinking-water/about/recycled-water-for-drinking-an-overview.html
  248. https://nap.nationalacademies.org/read/13303/chapter/8
  249. https://www.resources.org/common-resources/getting-past-the-yuck-factor-challenges-for-public-acceptance-of-recycled-water/
WhatsApp

Bunlara da bakabilirsin

Sert Su Sert su, kireç taşı, tebeşir ve alçı taşı...
Escherichia coli Escherichia coli, insanlar da dahil olmak üzere sıcakkanlı...
Trikloroetilen Trikloroetilen (TCE; ClCH=CCl₂), oda sıcaklığında berrak, renksiz, yanıcı...
Çözünmüş Organik Karbon Çözünmüş organik karbon (DOC), doğal sularda organik karbonun...