Geri Kazanılmış Su

Geri kazanılmış su (reclaimed water) veya geri dönüştürülmüş su; kirleticilerin, patojenlerin ve kontaminantların giderilmesi amacıyla ileri arıtma işlemlerine tabi tutulmuş, böylece deşarj edilmek yerine faydalı bir şekilde yeniden kullanıma uygun hale getirilmiş kentsel veya endüstriyel atıksulardır.^[1] Öncelikle peyzaj sulaması, tarımsal sulama, endüstriyel soğutma ve kentsel alanlarda tuvalet sifonu gibi içme amaçlı olmayan uygulamalarda kullanılan bu su, tatlı su kaynaklarını korur ve atıksu deşarjının çevresel etkilerini azaltır.^[2] Su kıtlığı çeken bölgelerde, ileri arıtma teknikleri, yeraltı suyu beslemesi yoluyla dolaylı içme suyu yeniden kullanımını veya çoklu bariyer arıtımından sonra doğrudan içme suyu yeniden kullanımını mümkün kılmaktadır; ancak bu uygulamalar, geleneksel kaynaklarla karşılaştırılabilir güvenliğe sahip olduğuna dair ampirik kanıtlara rağmen, suyun kanalizasyon kökenli olması nedeniyle kamuoyu algısından kaynaklanan engellerle karşılaşmaktadır.^[3] Tarihsel emsalleri eski uygarlıklara kadar uzanan bu uygulama, nüfus artışı ve kuraklık baskıları nedeniyle 20. yüzyılda modern ve sistematik bir şekilde hız kazanmış, sürdürülebilirlik açısından önemli başarılar elde edilmesine rağmen uzun vadeli sağlık riskleri ve düzenleyici katılık konusundaki tartışmaları da beraberinde getirmiştir.^[4] Hakemli çalışmalar, arıtma standartlarının karşılanması durumunda mikrobiyolojik ve kimyasal risklerin minimal olduğunu ve izlenen yeniden kullanım programlarında olumsuz sağlık sonuçlarında artış gözlemlenmediğini doğrulamaktadır.^[5]

Temel Esaslar

Tanım ve Temel İlkeler

Geri kazanılmış su, askıda katı maddeleri, organik maddeleri, patojenleri ve kimyasal kirleticileri gidermek için arıtmaya tabi tutulan, böylece faydalı içme dışı veya belirli durumlarda içme amaçlı uygulamalar için yeniden kullanıma olanak tanıyan kentsel atıksu veya diğer bozulmuş su kaynaklarından oluşur.^[1] Süreç; evsel kanalizasyon, endüstriyel atıksular veya yağmur suyu gibi kaynakların toplanması ve en azından ikincil arıtmaya (tipik olarak organiklerin parçalanması için biyolojik süreçler) ve ardından yeniden kullanım standartlarına ulaşmak için dezenfeksiyona tabi tutulmasıyla başlar.^[1] Amerika Birleşik Devletleri’nde tanımlar eyaletlere göre değişmekle birlikte, genellikle belirlenen son kullanım için uygun bir seviyeye kadar arıtmayı vurgulayan federal yönergelerle uyumludur; örneğin Arizona, geri kazanılmış suyun “bir atıksu arıtma tesisi tarafından arıtılmış veya işlenmiş” olmasını şart koşar.^[6]

Geri kazanılmış su sistemlerinin temel ilkeleri, kaynak kontrolü, sağlam arıtma dizileri ve kalıntı izlemeyi içeren mühendislik ürünü çoklu bariyer yaklaşımları aracılığıyla halk sağlığının korunmasına öncelik verir; bu sayede patojen inaktivasyonu ve kirletici azaltımı risk oluşturabilecek eşiklerin altına indirilir.^[7]^[2] Arıtma etkinliği, son kullanıma özgü standartlara göre doğrulanır; örneğin, EPA yönergeleri içme amaçlı olmayan yeniden kullanım için en az ikincil arıtma ve dezenfeksiyon gerektirirken, daha yüksek riskli uygulamalar için filtrasyon veya oksidasyon gibi ileri süreçler şart koşulur.^[8] Bu ilkeler, arıtılmamış deşarjın alıcı suları kirlettiği, buna karşılık kontrollü geri kazanımın ham kaynakların yerine geçerek tatlı suyu koruduğu nedensel kabulünden türetilmiştir; nitekim su stresi altındaki bölgelerde kentsel talebin %30-50’sini karşılayan uygulamalar bunun kanıtıdır.^[9]

Temel olarak geri kazanım, suyu bir atık değil, geri kazanılabilir bir varlık olarak ele alarak kaynak verimliliğini somutlaştırır ve doğal seyreltme ve arıtmanın gerçekleştiği ancak modern yoğunluklar ve kirlilik yükleri için yetersiz kaldığı hidrolojik gerçeklerle uyum sağlar.^[8] Bu nedenle mühendislik tasarımı, arıtma yoğunluğunu kullanımla eşleştirmeye (örneğin, kısıtlamasız sulama, endüstriyel soğutmadan daha düşük patojen limitleri gerektirir) ve ekonomik sürdürülebilirliği sağlamak için enerji ve kimyasal girdilerini en aza indirmeye odaklanır.^[10] Güvenilirlik, operasyonel arızalara karşı korunmak için ikili dezenfeksiyon aşamaları gibi yedekliliklerle artırılır; işletmedeki tesislerden elde edilen ampirik veriler, fekal koliform gibi indikatörlerde arıtma sonrası sıfıra yakın logaritmik azalmalar olduğunu doğrulamaktadır.^[9]

İtici Güçler ve Kaynak Kıtlığı Bağlamı

Küresel su kıtlığı, tarım, sanayi ve kentsel büyümeden kaynaklanan artan talep karşısında tatlı su kaynaklarının aşırı kullanımı nedeniyle, dünya nüfusunun yaklaşık yarısını etkilemekte ve yılın en az bir bölümünde ciddi kıtlıklar yaşanmasına neden olmaktadır.^[11] Tarım, küresel tatlı su çekimlerinin %70’ini oluşturarak, yenilenebilir kaynakların halihazırda gergin olduğu bölgelerde tükenmeyi şiddetlendirmektedir; 25 ülke şu anda insani faaliyetler için mevcut yenilenebilir suyunun %80’inden fazlasını kullanarak aşırı yüksek su stresiyle karşı karşıyadır.^[12] ^[13] Eşitsiz dağılım, kirlilik ve verimsiz kullanımın kötüleştirdiği su kıtlığı, küresel nüfusun %40’ından fazlasını etkilemekte ve 2024 itibarıyla 2,2 milyar insanın güvenli bir şekilde yönetilen içme suyu hizmetlerine erişimden yoksun kalmasına yol açmaktadır.^[14] ^[12]

Projeksiyonlar, nüfusun yaklaşık 10 milyara ulaşması, kentleşme ve gelişmekte olan bölgelerdeki ekonomik genişleme nedeniyle küresel su talebinin 2050 yılına kadar %20-50 oranında artacağını ve birçok alanda arzı geride bırakacağını göstererek artan baskılara işaret etmektedir.^[15] Su kıtlığıyla karşı karşıya kalan kentsel nüfusun 2016’da 930 milyondan 2050’de 1,7-2,4 milyara çıkarak iki katına ulaşacağı, özellikle kurak ve yarı kurak bölgelerde yoğunlaşacağı, iklim değişikliğinin ise değişen yağış modelleri ve artan buharlaşma yoluyla hidrolojik döngüleri bozacağı tahmin edilmektedir.^[16] 2025 yılına kadar tahminen 1,8 milyar insan, kişi başına yıllık kullanılabilir arzın 500 metreküpün altına düştüğü mutlak su kıtlığı bölgelerinde yaşayacak; bu durum ekonomik durgunluk, göç ve kaynaklar üzerinde çatışma risklerini artıracaktır.^[17] Bu eğilimler, nehirler ve akiferler gibi geleneksel tatlı su kaynaklarının sınırlarını vurgulamakta, bunların giderek tükenmesi veya kirlenmesi, insani ve ekolojik ihtiyaçları sürdürmek için alternatifleri zorunlu kılmaktadır.

Bu bağlamda, içme amaçlı olmayan veya içme amaçlı kullanımlar için yeniden amaçlandırılan arıtılmış atıksu olan geri kazanılmış su, kıtlığa karşı kilit bir yanıt olarak ortaya çıkmakta; öncelikle kuraklıklar ve sınırlı yeraltı suyuna aşırı bağımlılık ortasında güvenilir kaynakları artırma ihtiyacıyla yönlendirilmektedir.^[18] ^[19] Güneybatı Amerika Birleşik Devletleri gibi su stresi altındaki bölgelerde, kronik kıtlıklar nedeniyle benimsenme hızlanmakta; sulama ve endüstriyel yeniden kullanım, kurak dönemlerde içme suyu talebindeki düşüşleri dengelemektedir.^[20] Düzenleyici zorunluluklar ve altyapı yatırımları, değişkenliğe karşı direnci artırmak için yeniden kullanımı önceliklendiren politikalarda görüldüğü gibi uygulamayı daha da ileriye taşırken, suyun bol olduğu ABD’nin kuzeydoğusu gibi bölgelerde ilerleme daha yavaştır.^[21] Genel olarak bu güçler, doğrusal tatlı su çekiminden döngüsel kaynak yönetimine doğru nedensel bir geçişi yansıtmakta ve aksi takdirde deşarj edilecek atıksu hacimlerinin %70-90’ını geri kazanarak kıtlığı hafifletmektedir.^[19]

Arıtma ve Teknik Hususlar

Birincil Arıtma Süreçleri

Geri kazanılmış su üretimindeki birincil arıtma süreçleri, kentsel atıksu girişine uygulanan ilk fiziksel birim işlemlerini kapsar. Bu süreçler, sonraki ekipmanları korumak ve ikincil biyolojik arıtmadan önce kirletici yüklerini azaltmak amacıyla kaba katıların, kumun (grit) ve çökelebilir organik ve inorganik maddelerin giderilmesine odaklanır. Bu adımlar, giriş suyu özelliklerine ve çökeltme tanklarındaki 1,5-2,5 saatlik bekletme süresi gibi tasarım parametrelerine bağlı olarak, tipik olarak toplam askıda katı maddelerin (AKM) %50-60’ını ve biyokimyasal oksijen ihtiyacının (BOİ) %25-40’ını giderir.^[22]^[23]

Izgaralama işlemi ilk sırada yer alır; pompaların hasar görmesini veya boruların tıkanmasını önlemek için bez, plastik, tahta ve diğer biyolojik olarak parçalanamayan malzemeler gibi büyük döküntüleri tutmak amacıyla 6-25 mm açıklıklara sahip çubuk ızgaralar kullanılır. Mekanik veya manuel olarak temizlenen ızgaralar standarttır; bazı tesislerde korumayı artırmak için daha ince ağlar (örneğin 6 mm) kullanılır ve tutulan malzemeler genellikle sıkıştırılarak katı atık olarak bertaraf edilir. Bu süreç, operasyonel aksaklıkları önler ve değişken kentsel atıksu hacimlerini işleyen geri kazanım sistemlerinde akış hızlarını korumak için esastır.^[24]^[25]

Izgaralamayı takiben, kum tutma işlemi; kum, çakıl ve yumurta kabuğu (0,1-5 mm çap) gibi yoğun inorganik parçacıkları hedefler. Havalandırmalı veya vorteks tipi odalar kullanılarak kontrollü hız (0,3-0,6 m/s) ve türbülans ile çökeltme sağlanır ve organiklerin birlikte çökmesi önlenir. Havalandırma, yatay bir akışı sürdürürken, özgül ağırlığı 2,65’ten büyük parçacıklar için %95’e varan oranlarda kumun çökmesine izin verir; çıkarılan kum genellikle organik maddeleri geri kazanmak için yıkanır, susuzlaştırılır ve depolama sahasına gönderilir veya inşaat agregalarında yeniden kullanılır. Geri kazanım bağlamında, etkili kum yönetimi ekipman ömrünü uzatır ve sonraki süreçlerde aşınmayı en aza indirir.^[24]^[26]

Birincil çökeltme daha sonra atıksuyu dikdörtgen veya dairesel çökelticilerde durultur; burada yerçekimi, çökelebilir katıları (tipik olarak 0,1-1 mm) tabandan toplanan çamura ayırırken, yüzen köpük (yağlar, gresler) yüzeyden sıyrılır. Çamur, giriş AKM’sinin ortalama %20-30’unu birincil çamur olarak verir ve daha sonraki işlemler için %2-9 katı oranına kadar yoğunlaştırılır. Verimlilik sıcaklık, pH ve giriş suyunun çökelebilirliğine göre değişir; ancak kimyasal pıhtılaştırıcılar (örneğin şap veya polimerler) gibi iyileştirmeler, kimyasal destekli birincil arıtımda AKM giderimini %80’e kadar artırabilir, ancak maliyet ve sonraki aşamalara etkileri nedeniyle standart geri kazanımda bu daha az yaygındır. Organik yükü azaltılmış olan bu aşamadan çıkan su, geri kazanılmış su kalitesi için gerekli olan biyolojik bozunma için ikincil arıtmaya geçer.^[22]^[27]

İleri Arıtma Teknolojileri

İleri arıtma teknolojileri, ikincil arıtılmış atıksu çıkışına uygulanan üçüncül ve dördüncül arıtma süreçlerini kapsar. Bu süreçler, içme amaçlı olmayan, dolaylı içme amaçlı veya doğrudan içme amaçlı yeniden kullanıma uygun katı su kalitesi standartlarına ulaşmayı hedefler. Biyolojik arıtmadan sonra kalan patojenleri, eser organik bileşikleri, çözünmüş katıları ve mikro kirleticileri hedefleyen bu yöntemler, çoklu bariyer güvenliğini sağlamak için fiziksel, kimyasal ve oksidatif mekanizmalar kullanır.^[28]^[29]

Membran filtrasyon süreçleri; mikrofiltrasyon (MF), ultrafiltrasyon (UF), nanofiltrasyon (NF) ve ters osmoz (RO) dahil olmak üzere, partiküllerin, mikroorganizmaların ve çözünmüş maddelerin fiziksel olarak ayrılmasını sağlayarak temel bir bileşen oluşturur. Gözenek boyutları sırasıyla 0,1–10 μm ve 0,001–0,1 μm olan MF ve UF membranları; bulanıklığı, bakterileri ve protozoaları etkili bir şekilde gidererek patojenler için 4–6 logaritmik azalma sağlarken, sonraki RO işlemi için ön arıtma görevi görür.^[30] Yüksek basınç altında (tipik olarak 10–80 bar) çalışan RO, çözünmüş tuzların, organiklerin ve ilaçların %99’undan fazlasını reddeder ve 2003’ten beri Singapur’un NEWater sistemi gibi tesislerde gösterildiği üzere, toplam çözünmüş katıları 50 mg/L’nin altında olan süzüntü (permeate) üretir.^[31] NF, iki değerlikli iyonları ve daha küçük organikleri %80–95 ret oranlarıyla seçici olarak gidererek UF ve RO arasında köprü kurar.^[32]

Dezenfeksiyon teknolojileri, ultraviyole (UV) ışınlama, ozonlama ve ileri klorlama gibi yöntemlerle kalan mikroorganizmaları, bazı durumlarda kalıntı kimyasal bırakmadan inaktive eder. UV sistemleri, DNA’ya zarar vererek virüs ve bakterilerin 4 logaritmik inaktivasyonunu sağlamak için 40–186 mJ/cm² dozlar uygular; yeniden kullanım uygulamalarında enerji verimliliği için genellikle düşük basınçlı cıva lambaları veya LED’lerle birleştirilir.^[33] Ozonlama, 1–10 mg/L konsantrasyonlarında ozon gazı (O₃) vererek hidroksil radikali oluşumu yoluyla patojenleri ve bazı organikleri oksitler; 5–20 dakikalık temas süreleri ile Cryptosporidium’a karşı klorlanmadan daha yüksek dezenfeksiyon etkinliği sağlar, ancak kararsızlığı nedeniyle atık gaz yönetimi gerektirir.^[34]^[35]

İleri oksidasyon süreçleri (AOP’ler), 2,8 V redoks potansiyeline sahip hidroksil radikali (•OH) üretimi yoluyla ilaçlar ve endokrin bozucular gibi dirençli mikro kirleticileri parçalar. Yaygın varyantlar arasında; karbamazepin gibi bileşiklerin >%90 giderimi için 500–2000 mJ/cm² UV dozlarıyla 1–5 mg/L H₂O₂ veren UV/hidrojen peroksit (UV/H₂O₂); ozon bazlı AOP’ler (O₃/UV veya O₃/H₂O₂); ve yüksek amonyaklı çıkış sularında uygun maliyetli eser kirletici oksidasyonu için serbest klor radikallerinden yararlanan UV/klor bulunur.^[36]^[37] Bu süreçler, Kaliforniya’nın yeraltı suyu besleme sistemleri gibi içme amaçlı yeniden kullanım şemalarına entegre edilir; burada AOP’ler, membran geçiş ürünlerini ele almak için RO’yu takip eder ve çıkış suyu organik maddesini 0,5 mg/L’nin altında tutar.^[38] RO’yu AOP’ler ve UV ile birleştiren hibrit sistemler, sağlam bariyerler sağlar ve tam ölçekli uygulamalar, EPA yönergelerine göre öncelikli kirleticiler için tespit edilemeyen seviyeler bildirir.^[39]

Dağıtım Sistemleri ve Altyapı Tasarımı

Geri kazanılmış su dağıtım sistemleri, içme suyu altyapısına paralel bağımsız ikili şebekeler olarak çalışır ve çapraz bulaşmayı ve geri akışı önlemek için fiziksel ayrımı garanti eder.^[40]^[41] Bu sistemler, sulama, endüstriyel kullanım ve yeraltı suyu beslemesi gibi içme amaçlı olmayan uygulamalar için arıtılmış suyu iletir; boru hatları tipik olarak gerekli basınçlara ve korozyon direncine sahip düktil demir veya PVC gibi malzemelerden inşa edilir.^[42] Borulama tasarımları, sızıntı risklerini azaltmak için eyalete özgü düzenlemelere bağlı kalarak, içme suyu hatlarından (genellikle yatayda 10 fit veya kesişme noktalarında dikeyde 18 inç) ve kanalizasyon hatlarından minimum ayırma mesafelerini içerir.^[43]

Altyapı, bitişik içme suyu hatlarına eşit veya onlardan daha yüksek sistem basınçlarını koruyarak istenmeyen girişi önleyen özel pompa istasyonlarını ve akış dengeleme ile acil durum tamponlaması için depolama rezervuarlarını içerir.^[44] Bakım veya onarımlar sırasında yaygın kesintiler olmadan sistem segmentlerinin izole edilmesini sağlamak için kavşaklara ve branşmanlara vanalar yerleştirilir.^[45] Geri kazanılmış su hatları mor renk kodludur ve erişim noktalarında, hidrantlarda ve tahliye vanalarında kullanıcıları ve operatörleri içme amaçlı olmadığı konusunda uyaran ve kazara insan tüketimini azaltan işaretler bulunur.^[42] Uzatılmış periyot simülasyonları gibi hidrolik modellemeler, hızı optimize etmek, bekleme süresini en aza indirmek ve taşıma sırasında su kalitesini korumak için boru boyutlandırmasını ve yerleşimini yönlendirir.^[46]

Tasarım yönergeleri, dağıtımda mikrobiyal yeniden büyümeyi kontrol etmek için çoklu dezenfeksiyon veya arıtma noktalarını (depolamadan önce, rezervuarlardan sonra ve uzun iletim hatlarından önce) vurgular.^[47] Sürekli izleme istasyonları, basınç ve akış yönetimi için otomatik kontrollerle birlikte şebeke boyunca bulanıklık, pH ve kalıntı dezenfektanlar gibi parametreleri takip eder.^[48] Gelişmiş bütünlük testleri uygulanmadıkça içme suyu kuyularından en az 50 fit mesafe bırakılması gibi yakınlık kısıtlamaları, yeraltı suyu kaynaklarını daha da korur.^[49] Bu özellikler, mühendislik ürünü yedeklilik ve yasal uyumluluk yoluyla halk sağlığına öncelik verirken güvenilir teslimatı topluca sağlar.^[50]

Uygulamalar ve Kullanım Alanları

İçme Amaçlı Olmayan Yeniden Kullanım Kategorileri

Geri kazanılmış suyun içme amaçlı olmayan yeniden kullanım kategorileri, öncelikle içme dışı bağlamlarda şebeke suyunun yerini alan uygulamaları içerir; bunlar, arıtma standartları ve insan teması üzerindeki kısıtlamalar yoluyla sağlık risklerini en aza indirecek şekilde düzenlenir.^[51] Amerika Birleşik Devletleri’nde bu kullanımlar, yerinde ve merkezi sistemler için mikrobiyal ve kimyasal güvenliği vurgulayan EPA’nın federal gözetimi ile eyalete özgü yönergeler tarafından yönetilir.^[52] Yaygın kategoriler arasında kentsel sulama, tuvalet sifonu, endüstriyel süreçler ve çevresel takviye bulunur; her biri ikincil arıtılmış veya dezenfekte edilmiş çıkış suyu gibi su kalitesi seviyelerine göre uyarlanmıştır.^[53]

Kentsel peyzaj sulaması, tatlı su talebini azaltmak için halka açık parklara, golf sahalarına, konut ortak alanlarına ve mezarlıklara arıtılmış atıksu sağlayan önemli bir içme amaçlı olmayan uygulamadır. Örneğin Teksas’ta, geri kazanılmış su, doğrudan içme amaçlı olmayan yeniden kullanım girişimlerinin bir parçası olarak golf sahalarını ve benzeri manzaraları sular.^[54] Düzenlemeler genellikle bunu kısıtlamasız veya kısıtlı erişimli sulama olarak sınıflandırır, patojen alımını önlemek için yenilebilir mahsullerin sulanmasını yasaklar ve uyumluluk için izleme gerektirir.^[55] Kaliforniya’da bu tür sulama, çapraz bulaşmayı önlemek için özel mor boru hatları gibi altyapılarla desteklenen önemli bir geri dönüştürülmüş su hacmini oluşturur.^[53]

Ticari ve konut binalarında tuvalet ve pisuvar sifonu, özellikle gri su veya siyah suyun kapalı döngü yeniden kullanım için arıtıldığı yerinde sistemlerde bir diğer önemli kategoriyi oluşturur. Washington’un yönergeleri, yoğun kentsel ortamlarda belediye su kullanımını %30’a kadar azaltan yüksek katlı yapılarda merkezi sifonlama için geri kazanılmış suyu onaylamaktadır.^[51] EPA araştırmaları, 23/100 mL’nin altındaki fekal koliform limitlerini karşılamak için filtrasyon ve UV dezenfeksiyonu içeren arıtma ile büyük binalar için bu tür uygulamaları vurgulamaktadır.^[52] İkili tesisat sistemleri, Colorado’nun benzer temas gerektirmeyen kullanımlar için Kategori 1 onaylarında görüldüğü gibi, içme suyu hatlarından ayrılmayı sağlar.^[56]

Endüstriyel ve ticari kullanımlar; soğutma kuleleri, kazan beslemesi ve çamaşırhane işlemlerini kapsar; burada geri kazanılmış suyun mineral içeriği ek yumuşatma ile yönetilebilir. Teksas tesisleri bunu üretim süreçleri için kullanırken, EPA tarafından belirtilen örnekler arasında, sahaya özgü kirleticileri ele alan yerinde arıtma ile araç yıkama ve ticari çamaşırhaneler yer alır.^[54]^[52] Askeri bağlamlarda, içme suyu olmayan ikame yönergeleri, içme suyu kaynaklarını korumak için daha düşük dereceli kaynaklara öncelik vererek toz kontrolü ve sıkıştırma için arıtılmış atıksuya izin verir.

Diğer niş kategoriler arasında yangın koruma, sokak temizliği ve genellikle su kıtlığı çeken bölgelerde kar yapımı yer alır. Örneğin, geri kazanılmış su, Colorado tatil beldelerinde kar yapımını ve kurak belediyelerde sokak süpürmeyi destekler; ikili sistemler acil durumlarda içme suyunun seyrelmesini önler.^[52] Çevresel göletler ve sulak alan beslemesi, New Jersey’nin faydalı yeniden kullanım programlarında izin verildiği gibi, doğrudan insan maruziyeti olmadan ekosistemleri sürdürmek için atıksu kullanan içme suyu olmayan yeniden kullanım kapsamına girer.^[57] Bu uygulamalar, titiz izleme altında ölçeklenebilirliği göstererek, 2023 yılına kadar Florida gibi eyaletlerde günlük 1,5 milyar galondan fazla suyu yönlendirmiştir.^[55]

Tarımsal ve Çevresel Uygulamalar

Geri kazanılmış su, 2024 itibarıyla küresel geri kazanılmış su uygulamalarının yaklaşık %32’sini oluşturarak tarımsal sulamada yaygın olarak kullanılmaktadır.^[58] Amerika Birleşik Devletleri’nde üreticiler, mevcut en kapsamlı anket yılı olan 2018’de yaklaşık 1,5 milyon dönümlük mahsulü geri dönüştürülmüş veya geri kazanılmış suyla sulamıştır.^[59] Ampirik meta-analizler, geri kazanılmış atıksu ile sulamanın, besin içeriğinin toprak verimliliğini artırması nedeniyle mahsul verimini tipik olarak %16,8 ila %19,7 oranında artırdığını, evsel ve hayvancılık atıksu kaynaklarının özellikle güçlü etkiler gösterdiğini belirtmektedir.^[60]^[61] Su kullanım verimliliği bu tür uygulamalar altında %23,8 oranında iyileşmekte, sudaki azot ve fosfor gibi doğal besinlerden yararlanırken genel tatlı su talebini azaltmaktadır.^[61]

Bununla birlikte, kirletici alımı belgelenmiş riskler oluşturmaktadır. Uzun vadeli çalışmalar, zamanla bozulma meydana gelse de, bitki dokularında 1–660 ng/g seviyelerinde marul ve pırasa gibi ürünlerde yeni ortaya çıkan kirleticilerin biriktiğini ortaya koymaktadır.^[62] 2025 yılına ait saha ölçekli araştırmalar, arıtılmış atıksu ile sulanan sebzelerde kalıcı biyoakümülasyonu vurgulamakta ve gıda zincirlerine transferi azaltmak için değişim stratejilerini zorunlu kılmaktadır.^[63] Düzenleyici çerçeveler bu endişeleri ele almaktadır; 2023 itibarıyla 23 ABD eyaleti, gıda ürünü sulaması için geri kazanılmış suya izin vermekte, genellikle güvenli damla uygulaması için 3 log E. coli CFU/100 mL’nin altında arıtma gerektirmektedir.^[64]^[65] Gıda dışı ürünler daha az kısıtlamayla karşı karşıyadır ve su kıtlığı çeken bölgelerde daha geniş çapta benimsenmesini sağlar.

Çevresel uygulamalarda, geri kazanılmış su habitat restorasyonunu ve yeraltı suyu beslemesini destekler. Geri kazanılmış su kullanan yönetilen akifer beslemesi (MAR), kaynakları artırır ve dere akışını geri kazandırır; küresel kılavuzlar arıtma için toprak akifer arıtımını vurgular.^[66]^[67] Vaka çalışmaları faydaları göstermektedir; örneğin Washington’daki LOTT Temiz Su İttifakı, sulak alan bakımı ve besleme sahası sulaması için günde 250.000 galona kadar su tahsis etmektedir.^[68] Florida’dakiler de dahil olmak üzere sulak alan restorasyon projeleri, doğal akışları taklit etmek, biyolojik çeşitliliği artırmak ve kıyı akiferlerinde tuzlu su girişimini önlemek için geri kazanılmış suyu kullanır.^[69]^[70] Bu uygulamalar, ekolojik tamponlar oluştururken kirlilik deşarjını azaltır, ancak istenmeyen ekosistem etkilerini önlemek için tuzluluk ve eser organiklerin izlenmesi şarttır.^[69]

Endüstriyel ve Ticari Kullanımlar

Geri kazanılmış su, soğutma ve üretim operasyonları gibi içme suyu standartlarını gerektirmeden önemli hacimlerde su gerektiren süreçler için endüstriyel ortamlarda geniş uygulama alanı bulur. Bu kullanımlar, özellikle su stresi altındaki bölgelerde tatlı su taleplerini dengelemek için arıtılmış atıksudan yararlanır. Amerika Birleşik Devletleri’nde endüstriyel yeniden kullanım, enerji santralleri ve fabrikalardaki buharlaşmalı sistemlerde buharlaşan ve blöf kayıplarının yerini geri kazanılmış suyun aldığı soğutma kulesi tamamlama suyu gibi uygulamaları içerir.^[71]^[1]

Soğutma kuleleri, tesislerin filtrasyon, yumuşatma ve kimyasal dozaj yoluyla kireçlenme, korozyon ve mikrobiyal büyümeyi kontrol etmek için çıkış suyunu arıttığı, geri kazanılmış suyun en büyük endüstriyel tüketicilerinden birini temsil eder. Örneğin, bir Florida enerji santrali, türbin operasyonlarından kaynaklanan ısıyı dağıtmak için iki büyük hiperbolik soğutma kulesinde günde 13 milyon galona kadar geri kazanılmış su kullanır.^[72] Benzer şekilde, geri kazanılmış su, soğutma havuzlarını destekler veya enerji üretiminde hava yıkayıcılar için tamamlama suyu görevi görerek yeraltı suyu veya yüzey kaynaklarına olan bağımlılığı azaltır.^[73] Veri merkezleri ve üretim tesisleri de tatlı su çekimini en aza indirirken operasyonel verimliliği sürdürmek için kapalı döngü soğutma için bunu benimser.^[74]

Kazan besleme suyu, ters osmoz veya demineralizasyon gibi ileri arıtma yöntemlerinin, mineral birikimini önlemek ve yüksek basınçlı sistemlerde buhar kalitesini sağlamak için geri kazanılmış suyu hazırladığı bir diğer kritik kullanım alanıdır. Enerji santralleri, değişken tatlı su mevcudiyeti ortasında tutarlı bir tedarik sağlayan geri kazanılmış kaynaklarla kazan performansını sürdürmek için bu yaklaşımı entegre etmiştir.^[73] Petrol ve gaz sektörlerinde, arıtılmış belediye atıksuyu endüstriyel soğutma için tamamlama suyu olarak test edilmiş, pH ayarlaması ve biyolojik kirlenme (biofouling) azaltımından sonra uyumluluk göstermiştir.^[75]

Üretim süreçleri ayrıca otomotiv, tekstil, kağıt ve beton üretimi gibi endüstrilerde yıkama, durulama ve malzeme işleme gibi temas gerektirmeyen uygulamalar için geri kazanılmış suyu kullanır. ABD Çevre Koruma Ajansı, geri dönüştürülmüş atıksuyun ürün kontaminasyonu riski olmadan montaj hattı operasyonlarını desteklediği araba üretimindeki rolünü vurgulamaktadır.^[74] Örneğin Washington eyaletindeki beton harmanlama tesisleri, yerel kaynakları korumak için karıştırma ve kürleme işlemlerinde geri kazanılmış suyu dahil etmektedir.^[68]

Genellikle hafif sanayi ihtiyaçlarıyla örtüşen ticari uygulamalar, transit merkezlerinde veya depolarda araç ve ekipman yıkama gibi tesis bakımını kapsar. Belediye sistemleri, geri kazanılmış suyu ticari çamaşırhanelere ve araba yıkama yerlerine borularla taşıyarak, içme suyu hatlarından ayırmak için ikili tesisat sağlar ve su faturalarında maliyet tasarrufu elde edilmesini mümkün kılar.^[74] Bu kullanımlar toplu olarak içme suyunu korur; endüstriyel veya ticari olarak uygulanan her galon için, daha yüksek öncelikli ihtiyaçlar için eşdeğer hacimde tatlı su korunmuş olur.^[76]

İçme Amaçlı Yeniden Kullanım Yöntemleri

İçme amaçlı yeniden kullanım, yüksek derecede arıtılmış kentsel atıksuyun, içme suyu için düzenleyici standartları karşılamak veya aşmak üzere ileri saflaştırma işleminden sonra içme suyu kaynaklarına planlı olarak dahil edilmesini ifade eder. Bu yaklaşım; mikrofiltrasyon veya ultrafiltrasyon, ters osmoz, ultraviyole dezenfeksiyon ve bazen patojenleri, organik bileşikleri ve eser kirleticileri gidermek için ileri oksidasyon süreçlerini içeren çoklu bariyer arıtma dizilerini kullanır.^[77]^[78]

Dolaylı içme amaçlı yeniden kullanım (IPR), arıtılmış geri kazanılmış suyun bir yeraltı suyu akiferi, nehir veya rezervuar gibi çevresel bir tampona deşarj edilmesini içerir; burada seyreltme, filtrasyon ve biyolojik bozunma gibi doğal süreçler, artırılan kaynak çekilip geleneksel içme suyu arıtmasına tabi tutulmadan önce ek bir zayıflatma sağlar. Bu yöntem 1960’lardan beri uygulanmaktadır; Fairfax County, Virginia’daki Yukarı Occoquan Hizmet Otoritesi, 1978’den beri 300.000’den fazla kişiye hizmet veren rezervuarları besleyen bir IPR sistemi işletmektedir.^[79]^[80] Bir diğer önemli örnek, Kaliforniya’daki Orange County Su Bölgesi’nin 2008’den beri faaliyette olan Yeraltı Suyu Besleme Sistemi’dir; bu sistem, akiferlere enjeksiyondan önce ters osmoz ve UV arıtması kullanarak günde 100 milyon galona kadar su üretir.^[81] Kaliforniya’nın Yeraltı Suyu Besleme Yeniden Kullanım Projeleri gibi IPR projeleri, tamponun patojen ölümü için en az iki aylık bekleme süresi sağlamasını garanti eden eyalet onayları gerektirir.^[82]

Doğrudan içme amaçlı yeniden kullanım (DPR) ise, çevresel tamponları atlayarak yüksek derecede arıtılmış geri kazanılmış suyu doğrudan içme suyu dağıtım sistemine borularla iletir veya arıtma sonrası diğer kaynaklarla karıştırır ve güvenlik için yalnızca mühendislik süreçlerine dayanır. DPR uygulamaları sınırlı olmakla birlikte artmaktadır; Wichita Falls, Teksas, kuraklık sırasında 2013-2014 yılları arasında geçici bir DPR tesisi işleterek karıştırmadan önce günde 3,6 milyon galona kadar su arıtmıştır.^[79] Tam ölçekli DPR, 2017’de Big Spring, Teksas’ta başlamış ve 2023’te San Antonio’da mikrofiltrasyon, RO ve kloraminasyon kullanarak günde milyonlarca galon üreten tesisler için onaylarla genişlemiştir.^[83] Her iki yöntem için düzenlemeler ABD’de öncelikle eyalet düzeyindedir; EPA, doğrulanmış arıtma güvenilirliğini ve PFAS gibi yeni ortaya çıkan kirleticiler için izlemeyi vurgulayan, yaptırımı olmayan yönergeler sağlarken, federal standartlar 2024 itibarıyla geliştirilme aşamasındadır.^[84]^[79]

Potansiyel Faydalar

Su Arzının Artırılması

Geri kazanılmış su, yağmura bağımlı nehirler, tükenen akiferler veya jeopolitik veya iklimsel aksamalara karşı savunmasız ithal kaynaklar gibi değişken doğal kaynakları destekleyen veya bunların yerini alan tutarlı, yerel olarak üretilen bir kaynak olarak hizmet ederek genel su arzını artırır. Yağış veya yüzey akışlarının aksine, atıksu üretimi nüfus ve ekonomik faaliyetle doğrudan ilişkilidir ve hava modellerinden bağımsız öngörülebilir bir hacim sağlar. Peyzaj sulaması, tarımsal uygulamalar ve endüstriyel soğutma dahil olmak üzere içme suyu olmayan yeniden kullanım, bu sektörlerdeki kullanımının yerini alarak tatlı suyu korur, böylece içme suyu kalitesindeki kaynakları insan tüketimi ve kentsel ihtiyaçlar için serbest bırakır.^[69]^[85]

İçme amaçlı yeniden kullanım, ileri derecede arıtılmış çıkış suyunun doğal zayıflama ve seyreltme için yüzey suyu rezervuarlarına veya yeraltı suyu akiferlerine karıştırıldığı dolaylı içme amaçlı yeniden kullanım (IPR) yoluyla içme suyu mevcudiyetini doğrudan genişletir. 2008’de uygulanan Orange County Su Bölgesi’nin Yeraltı Suyu Besleme Sistemi, akifer enjeksiyonu için günde 130 milyon galon saflaştırılmış su üreterek, 2,5 milyon sakine içme suyunun yaklaşık %85’ini sağlayan ana yeraltı suyu havzasını besleyerek ve bölgenin toplam taleplerinin yaklaşık %35’ini karşılayarak IPR’yi örneklendirmektedir.^[86]^[87] Deniz suyu girişimi riski veya aşırı çekim olan bölgelerde, bu tür beslemeler havza bozulmasını önlerken net hacim ekler.^[88]

Çevresel tamponlama olmaksızın saflaştırılmış çıkış suyunu doğrudan dağıtım sistemlerine veren doğrudan içme amaçlı yeniden kullanım (DPR), akut kıtlıklar için daha da büyük bir verimlilik sunar, ancak titiz çoklu bariyer saflaştırma ve izleme gerektirir. 1968’den beri Namibya’nın Windhoek kentinde öncülük edilen DPR, uzun süreli kuraklıklar sırasında kentsel arzı sürdürmüş ve uzun süreli tüketimden kaynaklanan belgelenmiş bir sağlık etkisi görülmemiştir.^[89] ABD’de, Teksas ve Arizona’daki DPR uygulaması yerel direnci artırmıştır; eyalet çapında, geri kazanılmış su 2020’de toplam belediye arzının yaklaşık %4’üne katkıda bulunmuş ve nüfus artışı ile birlikte genişleme öngörülmektedir.^[83]^[90]

Singapur’un 2002’de başlatılan NEWater girişimi, Malezya’dan ithal edilen ham suya olan bağımlılığı azaltarak, IPR ve içme suyu olmayan dağıtım kombinasyonu yoluyla 2020 yılına kadar ulusal talebin %40’ını karşılayan saflaştırılmış geri kazanılmış atıksu ile büyük ölçekli içme suyu yeniden kullanım artışını göstermektedir.^[91]^[92] Kaliforniya’da düzenleyici hedefler, ithalatı dengelemek ve kuraklığa karşı korumayı artırmak için öncelikle IPR yoluyla 2030 yılına kadar yıllık 800.000 akre-ayak (acre-feet) geri dönüştürülmüş su (eyalete mevcut Colorado Nehri tahsislerinin üçte birine eşdeğer) sağlamayı amaçlamaktadır.^[93] Bu sistemler toplu olarak, geri kazanılmış suyun uygulanan durumlarda tedarik portföylerini %10-40 oranında artırma kapasitesini göstermekte ve geleneksel kaynaklarla eşdeğerliği sağlamak için köken yerine arıtma etkinliğine öncelik vermektedir.^[94]^[95]

Ekonomik ve Verimlilik Kazanımları

Geri kazanılmış su, tuzlu su arıtımı (desalinasyon) veya rezervuar geliştirme gibi daha pahalı yeni su kaynaklarının yerini alarak ekonomik avantajlar sağlar, böylece toplu altyapıdaki yüksek sermaye yatırımlarını erteler veya önler. Su yeniden kullanım tesisleri için sermaye maliyetleri, kapasite başına (günlük milyon galon – MGD) 0,5 ila 2,5 milyon dolar arasında değişmektedir; bu, tuzlu su arıtma tesisleri için MGD başına 1,5 ila 3 milyon dolardan daha düşüktür ve önemli arazi edinimi ve çevresel iyileştirme harcamalarını da gerektiren yeni rezervuarlar için MGD başına 3 milyon doları aşmaktadır.^[96] Geri kazanılmış su için işletme ve bakım maliyetleri tipik olarak akre-ayak başına 200 ila 1.000 dolar arasında değişirken, tuzlu su arıtımı için bu rakam akre-ayak başına 1.500 ila 3.000 dolardır; bu da kamu hizmetlerinin nehirler veya akiferler gibi daha maliyetli dış ham su kaynaklarına olan bağımlılığı azaltmasını sağlar.^[96]

İçme suyu yeniden kullanım uygulamalarında maliyetler akre-ayak başına 820 ila 2.000 dolar arasında değişmekte olup, bu durum onu Kaliforniya gibi kurak bölgelerde su ithalatı veya tuzlu su arıtımı gibi alternatiflerle rekabetçi veya onlardan daha ucuz hale getirmektedir; burada ek depolama gerektiren dolaylı yeniden kullanım yöntemlerine göre enerji taleplerini en aza indirirken milyonlarca kişinin belediye ihtiyaçlarını karşılayabilir.^[97] İçme suyu olmayan kullanımlar için geri kazanılmış su, Los Angeles Bölgesi’nde görüldüğü gibi içme suyu kaynaklarından daha düşük fiyatlara sahiptir; burada indirimli oranlarda günlük yaklaşık 130 milyon galon su sağlanarak ithal suya bağımlılık azaltılmakta ve sanayi ve tarım için istikrarlı, uygun fiyatlı erişim yoluyla yerel ekonomik direnç desteklenmektedir.^[98] El Paso’daki gibi özel uygulamalar, tuzlu su arıtımı için 600 dolara karşılık akre-ayak başına 570 dolar ile yeniden kullanımı göstermekte ve ücret ödeyenler için doğrudan tasarrufları vurgulamaktadır.^[99]

Su Temini Seçeneği	Sermaye Maliyeti ($ milyon/MGD)	İşletme Maliyeti ($/akre-ayak)
Geri Kazanılmış Su	0,5–2,5	200–1.000
Tuzlu Su Arıtımı (Desalinasyon)	1,5–3,0	1.500–3.000
Yeni Rezervuarlar	>3,0	Değişken

Verimlilik kazanımları, enerji yoğun uzun mesafeli pompalamayı en aza indiren yerelleştirilmiş arıtma ve dağıtımdan kaynaklanır; örneğin, Güney Kaliforniya havzalarında olduğu gibi, ithal kaynakları dağlar üzerinden taşımak için gereken güçten, geri kazanılmış suyu yerinde üreterek kaçınılır, bu da hem maliyet düşüşleri hem de daha düşük emisyonlar sağlar.^[98] Bu yaklaşım ayrıca, aksi takdirde deşarj edilecek atıksuyu geri dönüştürerek genel sistem verimliliğini artırır, satışlardan potansiyel gelir akışları yaratırken tatlı su iletim ağlarında paralel genişlemelere olan ihtiyacı dengelemek için mevcut arıtma altyapısını optimize eder.^[96] Tarımsal bağlamlarda, geri kazanılmış su, tatlı su alternatiflerine göre daha düşük sulama giderleriyle verimi sürdürür ve girdi maliyetlerinde orantılı artışlar olmadan gıda güvenliğine katkıda bulunur.^[100]

Riskler ve Tartışmalar

Sağlık Riskleri ve Ampirik Veriler

Arıtılmış kentsel atıksudan elde edilen geri kazanılmış su, öncelikle kalıntı patojenler ve kimyasal kirleticilerden kaynaklanan potansiyel sağlık riskleri taşır; ancak ileri arıtma süreçleri, düzenlenmiş sistemlerde bunları geleneksel su kaynaklarıyla karşılaştırılabilir seviyelere indirir.^[5] Mikrobiyolojik riskler arasında bakteriler (ör. Escherichia coli, Salmonella), virüsler (ör. norovirüs, adenovirüs) ve protozoalar (ör. Cryptosporidium, Giardia) bulunur ve arıtma yetersizse bunlar kalıcı olabilir; ancak mikrofiltrasyon, ters osmoz, ultraviyole dezenfeksiyon ve klorlamayı içeren çoklu bariyer sistemleri, virüsler ve bakteriler için 12-16 log10 azalma sağlayarak içme suyu yeniden kullanım gerekliliklerini aşar.^[77] ^[101]

Amerika Birleşik Devletleri ve Singapur’daki gibi içme suyu yeniden kullanım programlarından elde edilen ampirik epidemiyolojik veriler, geleneksel kaynakları kullanan popülasyonlara kıyasla bulaşıcı hastalıklar, kanser veya ölüm oranlarında artış olmadığını göstermektedir; örneğin, dolaylı içme suyu yeniden kullanım sahalarından yapılan çalışmaların gözden geçirilmesi, on yıllarca süren operasyonlardan sonra olumsuz sağlık sonuçlarıyla hiçbir ilişki bulamamıştır.^[5] Buna karşılık, kısmen arıtılmış veya arıtılmamış atıksu ile tarımsal sulama, maruz kalan topluluklarda ishal hastalıkları, helmint enfeksiyonları (ör. askariyaz, trikuriyaz) ve cilt bozuklukları insidansının artmasıyla ilişkilendirilmiş, düşük arıtma senaryolarında beş yaş altı çocuklarda enterik enfeksiyonlar için bağıl riskler 1,5-2,0’a kadar çıkmıştır.^[102] İçme suyu olmayan yeniden kullanım için (örneğin, hasattan 1-2 gün önce biten mahsul sulaması) nicel mikrobiyal risk değerlendirmeleri, arıtmanın ikincil süreçleri ve depolamayı içermesi durumunda yıllık enfeksiyon risklerini 10⁻⁹ ila 10⁻³ olarak tahmin etmekte ve WHO’nun <10⁻⁴ kılavuzunu karşılamaktadır.^[103]

İlaçlar (ör. antibiyotikler, hormonlar), kişisel bakım ürünleri ve ağır metaller dahil olmak üzere geri kazanılmış sudaki kimyasal kirleticiler, endokrin bozulması veya antibiyotik direnci gibi kronik maruziyet etkileri konusunda endişe yaratmaktadır; ancak ileri arıtma sonrası konsantrasyonlar tipik olarak tespit edilebilir sağlık eşiklerinin altına düşer; içme suyu yeniden kullanımı yoluyla insan maruziyeti için risk katsayıları genellikle <0,1’dir ve ihmal edilebilir tehlikeyi gösterir.^[104] Colorado’da 2019’dan beri faaliyette olanlar gibi doğrudan içme suyu yeniden kullanım tesislerinden alınan izleme verileri, katı standartlara uyumu (%99,99 örnekte virüs tespit edilemedi) ve 10⁻⁶’nın altında modellenen ömür boyu kanser risklerini doğrulamaktadır.^[105] Ancak, içme suyu olmayan sistemlerdeki çapraz bağlantı olayları, seyreltme veya inaktivasyon olmaksızın patojen girişi risklerini artırabilir ve bu da sağlam altyapı ayrımının gerekliliğini vurgular.^[106] Özellikle yeni ortaya çıkan mikro kirleticiler için uzun vadeli çalışmalar sınırlı olsa da, 50 yılı aşkın küresel yeniden kullanımdan elde edilen mevcut kanıtlar, çoklu bariyer doğrulaması ve sürekli izleme uygulandığında nüfus düzeyinde sağlık zararı göstermemektedir.^[107]

Çevresel ve Ekolojik Etkiler

Geri kazanılmış suyun yeniden kullanımı, doğal su kütlelerine deşarj edilen arıtılmamış atıksu hacmini azaltarak çevresel baskıları hafifletebilir, böylece alıcı ekosistemlerdeki besin yüklemesini ve buna bağlı ötrofikasyonu azaltabilir. Örneğin, Kaliforniya’nın bazı bölgeleri gibi yüksek yeniden kullanım oranlarına sahip bölgelerde, geri dönüştürülmüş su nehirlerdeki ve sulak alanlardaki çevresel akışları desteklemiş, biyolojik çeşitliliği korumuş ve tatlı su kaynaklarının aşırı çekilmesinden kaynaklanan habitat bozulmasını önlemiştir.^[108] ^[109] Bu yaklaşım ayrıca derelerden su çekilmesini en aza indirerek kıyı bölgelerini korur; EPA değerlendirmeleri, hedeflenen yeniden kullanım projeleri yoluyla gelişmiş sulak alan ve habitat restorasyonunu göstermektedir.^[110] Ek olarak, geri kazanılmış sudaki doğal besinler (azot ve fosfor gibi) sulama için kullanıldığında topraktaki organik maddeyi ve verimliliği artırabilir, potansiyel olarak sentetik gübrelere ve buna bağlı akış kirliliğine olan bağımlılığı azaltabilir.^[111] ^[98]

Bununla birlikte, geri kazanılmış suyun uzun süreli uygulaması, topraklarda biriken ve mikrobiyal toplulukları değiştirerek ve tuza duyarlı türlerde mahsul verimini azaltarak tarımsal ekosistemleri bozabilen yüksek tuzluluk seviyelerini beraberinde getirebilir. Geri dönüştürülmüş suyu on yıldan fazla süredir kullanan kurak bölgelerdeki çalışmalar, kök bölgelerinde birçok bitki için eşikleri aşan tuz birikimini belgelemiş, bu da toprak geçirgenliğinin azalmasına ve potansiyel yeraltı suyu tuzlanmasına yol açmıştır.^[112] ^[113] Sucul bağlamlarda, yetersiz yönetilen geri kazanılmış su ile deşarj veya dolaylı besleme, tatlı su tuzlanma sendromuna katkıda bulunarak ozmotik stres ve topluluk yapısındaki değişimler yoluyla hassas omurgasızlara, amfibi ve balıklara zarar verir.^[114] Hakemli modellerden elde edilen ampirik veriler, düşük tuzluluklu kaynaklarla karıştırma gibi tuz yönetim stratejileri olmadan, bu etkilerin özellikle kapalı havza su havzalarında zamanla yoğunlaştığını göstermektedir.^[115]

Arıtma boyunca kalıcı olan ilaçlar ve kişisel bakım ürünleri dahil olmak üzere yeni ortaya çıkan endişe verici kirleticiler (CEC’ler), toprak biyotası ve sucul besin ağlarında biyoakümülasyon yoluyla hedef olmayan ekosistemler için risk oluşturur. Meta-analizler, ters osmoz gibi ileri arıtmaların CEC’leri azalttığını, ancak ikincil veya üçüncül çıkış sularının yaban hayatında endokrin bozulması gibi öldürücü olmayan etkilere yol açan eser seviyeleri hala serbest bıraktığını ortaya koymaktadır; ancak karıştırıcı stres faktörleri olmadan popülasyon düzeyinde düşüşler kanıtlanmamıştır.^[116] ^[4] Ağır metaller ve patojenler, tam olarak azaltılmazsa, çevresel takviye için yeniden kullanım risklerini daha da artırır ve faydaları ekolojik zarar yollarına karşı dengelemek için sahaya özgü izleme ihtiyacını vurgular.^[117] Genel olarak etkiler, arıtma etkinliğine ve düzenleyici gözetime bağlıdır; iyi yönetilen sistemler su stresi olan alanlarda net pozitif sonuçlar verirken, tuzluluk veya CEC’lerin seyreltme kapasitelerini aştığı yerlerde potansiyel bozulma görülür.

Kamuoyu Muhalefeti ve Kabul Engelleri

Geri kazanılmış suya, özellikle içme amaçlı yeniden kullanım için kamuoyu muhalefeti, büyük ölçüde “iğrenme faktörü” (yuck factor) olarak bilinen psikolojik tiksintiden kaynaklanır; bu, ileri arıtmadan sonra bile atıksudan elde edilen suya karşı gösterilen duygusal bir tepkidir.^[118] Bu tepki, beklenen insan teması arttıkça yoğunlaşır; anketler, sulama gibi içme amaçlı olmayan uygulamalar için geniş desteği (genellikle %80’in üzerinde kabul) gösterirken, vücut teması veya içme için keskin düşüşler (sıklıkla %50’nin altında) olduğunu belirtmektedir.^[119] Ampirik çalışmalar, daha yüksek iğrenme hassasiyetini, kadın cinsiyetini ve daha düşük eğitim seviyelerini azalmış kabul ile ilişkilendirmektedir; çünkü bu faktörler, arıtma etkinliğine dair kanıtlara rağmen algılanan kontaminasyon risklerini artırmaktadır.^[120]

Projeleri raydan çıkaran muhalefetin belirgin bir örneği, 2006 yılında Avustralya’nın Toowoomba kentinde, kuraklık stresi altındaki kaynakları artırmak için dolaylı içme suyu yeniden kullanımına ilişkin bir referandum sırasında meydana geldi; seçmenlerin %62’si, sağlık riskleri ve geri dönüştürülmüş kanalizasyon suyunun lezzetsizliği konusundaki endişeleri gerekçe göstererek planı reddetti, bu da projenin terk edilmesine ve alternatif kaynaklara güvenilmesine yol açtı.^[121] Benzer bir direnç, Tampa Körfezi’nin 2002 dolaylı içme suyu yeniden kullanım önerisi gibi ABD vakalarında da kendini gösterdi; bu öneri, saflaştırma süreçleri yerine atıksu kökenini vurgulayan medya tasvirleriyle güçlenen halk tepkisi ortasında başarısız oldu.^[119] Bu başarısızlıklar, eksik halk eğitiminin ve suyun “saflaştırılmış” yerine “geri dönüştürülmüş” olarak çerçevelenmesinin engelleri nasıl şiddetlendirdiğini vurgulamaktadır; 3.000 sakinin katıldığı bir Kaliforniya anketi, “saflaştırılmış su” terminolojisinin “geri kazanılmış” suya kıyasla desteği 20 puana kadar artırdığını göstermiştir.^[122]

Kabul engelleri, genellikle tarihsel su kirliliği olaylarına veya algılanan düzenleyici gevşekliğe dayanan kurumsal güvenlik güvencelerine duyulan güvensizlik nedeniyle devam etmekte ve atıksuyu doğal olarak kirli gören sosyal normlarla birleşmektedir.^[123] Buna karşılık, Singapur’un NEWater programı, 400.000’den fazla ziyaretçi için fabrika turları, liderler tarafından halka açık tadımlar ve kökenler yerine ileri saflaştırmayı vurgulayan markalaşma dahil olmak üzere şeffaf sosyal yardım yoluyla 2002 yılına kadar %98 oranında halk kabulüne ulaştı; bu, proaktif katılımın kanıtlanmış güvenilirlikle eşleştirildiğinde tiksintiyi hafifletebileceğini göstermektedir.^[124] Ancak, başarılarda bile, çevresel tamponlar yoluyla dolaylı yeniden kullanım, doğrudan yöntemlere tercih edilmeye devam etmektedir; Güneydoğu ABD gibi bölgelerdeki anketler, maruziyet endişelerinin tamponsuz şemalar için onayı %30-40 oranında azalttığını göstermektedir.^[125]

Daha geniş zorluklar arasında, arıtma verileri yerine içgüdüsel kanalizasyon görüntülerini önceliklendiren savunuculuk kampanyaları ve medya aracılığıyla yayılan yanlış bilgiler ve yeniden kullanımı inovasyon yerine yoksulluk veya çaresizlikle ilişkilendiren kültürel damgalamalar yer almaktadır.^[126] Bunların üstesinden gelmek, bağımsız denetimlerle doğrulanabilir çoklu bariyer arıtmasına odaklanan kanıta dayalı iletişim gerektirir, ancak kalıcı muhalefet, duygusal sezgilerin kamu karar verme sürecinde genellikle ampirik güvenlik kayıtlarından daha ağır bastığının altını çizmektedir.^[127]

Uygulama Zorlukları

Maliyet Yapıları ve Ekonomik Analizler

Geri kazanılmış su projeleri için sermaye maliyetleri, mikrofiltrasyon, ters osmoz ve içme suyu yeniden kullanımı için ultraviyole dezenfeksiyon gibi ileri arıtma tesislerinin yanı sıra dağıtım boru hatları ve depolama altyapısının inşasını kapsar. Bu harcamalar proje ölçeğine ve arıtma gereksinimlerine göre değişmekte olup, içme suyu yeniden kullanım sistemleri tipik olarak tasarım kapasitesinin metreküpü başına günlük 1.000 ila 5.300 dolar arasında değişmektedir.^[128] Dağıtım ağları, özellikle yeniden kullanım alanlarının arıtma tesislerinden uzak olduğu durumlarda önemli masraflar ekleyebilir ve bazı durumlarda toplam sermaye harcamalarını %20-50 oranında artırabilir.^[96]

İşletme ve bakım (O&M) maliyetleri temel olarak pompalama ve ileri arıtma süreçleri için enerji, pıhtılaşma ve dezenfeksiyon için kimyasal girdiler ve kalite standartlarına uyumu sağlamak için devam eden izlemeden kaynaklanır. İçme suyu yeniden kullanım arıtma dizileri için enerji yoğunluğu, karbon bazlı sistemlerde metreküp başına 0,30 kWh kadar düşük olabilirken, ters osmoz ağırlıklı konfigürasyonlar genellikle metreküp başına 1 kWh’yi aşmaktadır.^[129] Genel O&M giderleri yaşam döngüsü maliyetlerinin %30-50’sini oluşturur; optimize edilmiş içme suyu yeniden kullanımı için toplam seviyelendirilmiş su maliyeti (LCOW), seçilen konfigürasyonlarda metreküp başına 0,40 dolara ulaşmaktadır.^[129]

Ekonomik analizler, geri kazanılmış suyun genellikle deniz suyu arıtımından daha uygun maliyetli olduğunu ve atıksu bertaraf giderlerini dengelemek için mevcut atıksu toplama altyapısından yararlandığını ortaya koymaktadır. 2016 itibarıyla analiz edilen Kaliforniya projelerinde, içme suyu olmayan yeniden kullanım için seviyelendirilmiş maliyetler akre-ayak başına 550 ila 2.100 dolar (dağıtım olmayan küçük projeler için medyan 590 dolar) arasında değişirken, dolaylı içme suyu yeniden kullanımı akre-ayak başına 1.100 ila 2.700 dolar (büyük projeler için medyan 1.800 dolar) aralığındaydı.^[130] Bu rakamlar, 3-10 kat daha düşük enerji talepleri sayesinde geri dönüştürülmüş suyu, medyanı akre-ayak başına 2.100-2.800 dolar olan tuzlu su arıtma maliyetlerinin %18-45 altına konumlandırmaktadır.^[130]^[131]

Yeniden Kullanım Türü	Seviyelendirilmiş Maliyet Aralığı ($/akre-ayak)	Medyan ($/akre-ayak)	Notlar
İçme Amaçlı Olmayan (küçük, ≤10.000 AFY)	550-2.100	590 (sadece arıtma); 1.500 (dağıtım ile)	İçme suyu standartlarını hariç tutar; daha düşük enerji ihtiyacı.^[130]
Dolaylı İçme Amaçlı (büyük, >10.000 AFY)	1.600-2.000	1.800	İleri arıtmayı içerir; boyutla daha iyi ölçeklenir.^[130]
Deniz Suyu Arıtımı (karşılaştırma)	2.100-2.800	N/A	Ön arıtma ve salamura yönetimi nedeniyle daha yüksek.^[130]

Kamu hizmetleri genellikle bu maliyetleri karşılamak için kademeli oranlar, ek ücretler veya sözleşmeler yoluyla gelirleri yapılandırır; geri kazanılmış su, benimsenmeyi teşvik etmek için içme suyu eşdeğerlerinden daha düşük fiyatlandırılır, ancak düşük talep senaryolarında tam maliyet geri kazanımı zor olmaya devam etmektedir.^[132] Önlenen ithalat veya kuraklık azaltımını içeren fayda-maliyet değerlendirmeleri, geri kazanım kaynakları yeni yüzey veya yeraltı suyu kaynakları geliştirmekten daha düşük marjinal giderle çeşitlendirdiği için kurak bölgelerde net pozitif sonuçlar göstermektedir.^[96]

Düzenleyici Çerçeveler

Geri dönüştürülmüş veya yeniden kullanılan atıksu olarak da bilinen geri kazanılmış su için düzenleyici çerçeveler; su kıtlığı, arıtma teknolojileri ve ampirik sağlık ve çevre verilerine dayalı risk toleransı farklılıklarını yansıtarak yargı bölgelerine göre önemli ölçüde değişir. Küresel olarak birleşik bir uluslararası standart yoktur; ancak Dünya Sağlık Örgütü gibi kuruluşlar, geleneksel içme suyu kaynaklarına eşdeğer mikrobiyal ve kimyasal güvenlik hedeflerine ulaşmak için çoklu bariyer arıtma sistemlerini vurgulayan kılavuzlar sağlar. Bu çerçeveler tipik olarak patojenleri, yeni ortaya çıkan kirleticileri ve halk sağlığı risklerini azaltmak için filtrasyon, dezenfeksiyon ve bazen ters osmoz gibi ileri arıtma süreçlerinin yanı sıra izleme, risk değerlendirmeleri ve halka duyuru yapılmasını zorunlu kılar. Uygulamada düzenlemeler, içme suyu yeniden kullanımına izin vermeden önce sulama gibi içme suyu olmayan kullanımlara öncelik verir; içme suyu uygulamaları genellikle son ürün testlerine güvenmek yerine doğrulanmış mühendislik kontrolleri yoluyla güvenliğin kanıtlanmasını gerektirir.^[133]

Amerika Birleşik Devletleri’nde Çevre Koruma Ajansı (EPA), içme suyu olmayan veya içme suyu amaçlı yeniden kullanım için federal düzenlemeleri uygulamaz; bunun yerine kaynak kontrolü, arıtma güvenilirliği ve kalıntı yönetimi dahil olmak üzere güvenli uygulama ilkelerini özetleyen 2012 Su Yeniden Kullanım Eylem Planı gibi gönüllü yönergeler yayınlar. Düzenleme öncelikle eyalet düzeyinde gerçekleşir; 20’den fazla eyalet, özel standartlar altında çeşitli yeniden kullanım uygulamalarına izin verir. Örneğin, Kaliforniya’nın Eyalet Su Kaynakları Kontrol Kurulu tarafından yönetilen Başlık 22 düzenlemeleri, geri dönüştürülmüş suyu, belirli patojen logaritmik azalmalarını ve toplam koliform bakteri limitlerini gerektiren kategorilere (örneğin kısıtlamasız sulama için dezenfekte edilmiş üçüncül) ayırır; 1 Ekim 2024’te yürürlüğe giren güncellemeler, yerinde içme suyu olmayan yeniden kullanım seçeneklerini genişletmektedir. Florida, çevresel tamponlar aracılığıyla dolaylı içme suyu yeniden kullanımı (IPR) ile tamponlama olmaksızın doğrudan içme suyu yeniden kullanımı (DPR) arasında ayrım yapar; Çevre Koruma Departmanı kurallarında belirtildiği gibi Güvenli İçme Suyu Yasası standartlarını karşılamak için ileri arıtma ve sürekli izlemeyi zorunlu kılar. Bu eyalete özgü yaklaşımlar, atıksu kalitesindeki ve arıtma etkinliğindeki değişkenliği ele almak için genellikle EPA tarafından önerilen çoklu bariyer stratejilerini içeren duruma göre izinlerden kaynaklanmaktadır.^[134]^[135]^[136]

Avrupa Birliği, iklim baskıları altında su kıtlığıyla mücadele etmek amacıyla öncelikle tarımsal sulama için arıtılmış kentsel atıksuyu hedefleyen, 25 Mayıs 2020’de kabul edilen ve 26 Haziran 2023’ten itibaren geçerli olan (AB) 2020/741 sayılı Tüzük aracılığıyla uyumlu asgari gereklilikler belirlemiştir. Bu düzenleme, E. coli (çoğu mahsul için ≤100 CFU/100 ml), bulanıklık (≤10 NTU) ve kimyasal kirleticiler dahil olmak üzere su kalitesi parametrelerini; zorunlu risk yönetim planları, üçüncü taraf denetimleri ve yeniden kullanım projelerinin halka açık kayıtları gibi şeffaflık önlemleriyle birlikte belirtir. Yılda 1.000 m³’ü aşan yeniden kullanım hacimleri için geçerlidir ancak içme suyu yeniden kullanımını hariç tutar; bunun yerine işlenmiş ürünler için muafiyetlerle gıda mahsulü güvenliğine odaklanır. Üye devletler daha katı kurallar koyma esnekliğini korur, ancak Avrupa Komisyonu’nun uygulama kılavuzları, mikrobiyal yeniden büyüme veya kimyasal sızıntıdan kaynaklanan sağlık risklerini önlemek için arıtma dizilerinin ampirik doğrulanmasını vurgular. Eleştirmenler, düzenlemenin tarımsal odağının endüstriyel veya kentsel yeniden kullanım potansiyellerini yeterince vurgulamayabileceğini ve eşdeğer korumalar olmadan daha geniş çaplı benimsemeyi sınırlayabileceğini belirtmektedir.^[137]^[138]^[139]

Avustralya, bağlayıcı federal yasalar yerine ulusal yönergelere dayanır; Avustralya Su Geri Dönüşüm Yönergeleri (Faz 1, 2006; Faz 2, 2008), ikili borulu içme suyu olmayan kullanımdan dolaylı içme suyu yeniden kullanımına kadar kullanımlar genelinde sağlık ve çevresel riskleri yönetmek için risk tabanlı bir çerçeve sağlar. Bu yönergeler, virüslerden kaynaklanan yıllık 10⁻⁶ enfeksiyon riski gibi sağlık temelli hedefler belirler; bunlar doğrulanmış arıtma (ör. mikrofiltrasyon artı UV dezenfeksiyonu) ve kaynak suyla karıştırma yoluyla elde edilebilirken, nicel mikrobiyal risk değerlendirmesi (QMRA) yoluyla şemaya özgü doğrulama gerektirir. New South Wales ve Queensland gibi eyaletler bunları yerel politikalar aracılığıyla uyarlar, kanalizasyon madenciliği ve yağmur suyu entegrasyonu için en iyi uygulama yönetimini dahil eder, ancak benimseme gönüllü olmaya devam eder ve tutarsızlıklara yol açar; örneğin, Batı Avustralya’nın yönergeleri çapraz bağlantı önlemeye vurgu yaparak içme suyu olmayan kullanımları kapsar. Uzun vadeli şemalardan elde edilen ampirik veriler, ihtiyati aşırı düzenleme yerine arıtma arızaları ve salgınlar arasındaki nedensel bağlantılara öncelik vererek bu hedefleri desteklemektedir.^[140]^[141]^[142]

ISO/TC 282 gibi organlardan gelen yeni standartlar, küresel olarak merkezi ve merkezi olmayan yeniden kullanım sistemleri için terminolojiyi ve doğrulamayı standartlaştırmayı amaçlamaktadır, ancak yargı yetkisi farklılıkları ve düzenlemelerin kaynak kontrolü ve ileri oksidasyon yoluyla giderek daha fazla ele aldığı ilaçlar gibi yeni kirleticilere sürekli uyum sağlama ihtiyacı nedeniyle uygulama gecikmektedir. Genel olarak, çerçeveler, arıtma güvenilirliği üzerine hakemli çalışmalarla bilgilendirilerek temkinli bir şekilde gelişmektedir, ancak operasyonel projelerden elde edilen boylamsal sağlık sonucu verileri yerine modellenmiş risklere aşırı güvenilmesi nedeniyle eleştirilerle karşı karşıyadır.^[143]

Benimseme Engelleri ve Alternatifler

Genellikle “iğrenme faktörü” olarak adlandırılan kamuoyu muhalefeti, ileri arıtmadan sonra bile kanalizasyondan elde edilen suya karşı içgüdüsel tiksintiden kaynaklanan, geri kazanılmış suyun benimsenmesinin önündeki büyük bir engeldir. Ampirik anketler, amaçlanan kullanımlar içme suyu uygulamalarına yaklaştıkça kabulün azaldığını, doğrudan içme suyu yeniden kullanımının geleneksel kaynaklarla karşılaştırılabilir mikrobiyolojik güvenliğe rağmen en güçlü direnci ortaya çıkardığını göstermektedir. Örneğin, ABD girişimlerinin 2014 tarihli bir analizi, algılanan kişisel temasla birlikte kamu desteğinin azaldığını tespit etmiş, bu da kanıta dayalı risk değerlendirmesinden ziyade duygusal temelli tiksintiyi hafifletmek için kapsamlı eğitim kampanyalarını gerekli kılmıştır.^[119]^[144]

Ekonomik kısıtlamalar, uygulamayı daha da engellemektedir; ters osmoz ve ultraviyole dezenfeksiyon gibi ileri saflaştırma teknolojileri, enerji ve izleme için devam eden işletme giderlerinin yanı sıra, içme suyu yeniden kullanım sistemleri için genellikle akre-ayak başına 1.000 doları aşan yüksek ön sermaye maliyetlerine neden olur. ABD’de kamu hizmetleri, devlet sübvansiyonları veya fiyatlandırma reformları olmadan, geri kazanılmış suyun daha ucuz yeraltı suyu veya yüzey suyu ile rekabet etmekte zorlandığını ve suyun bol olduğu bölgelerde finansal sürdürülebilirliği daha da kötüleştirdiğini bildirmektedir. 2024 tarihli bir inceleme, küresel çalışmalarda en sık atıfta bulunulan engellerin sosyal ve ekonomik faktörler olduğunu ve maliyet tahsisi belirsizliklerinin özel yatırımı caydırdığını vurgulamıştır.^[145]^[146]

Düzenleyici parçalanma ve kurumsal atalet bu zorlukları artırmaktadır; yargı bölgeleri arasındaki tutarsız standartlar izinleri geciktirmekte, İspanya gibi bölgelerdeki idari prosedürler parçalı gözetim nedeniyle onay sürelerini yıllarca uzatmaktadır. Gelişmekte olan bağlamlarda, çıkış suyu kalitesinin yetersiz uygulanması patojen risklerine yol açarak güveni zedelerken, ABD eyaletleri yeniden kullanım yönergelerinde Kaliforniya’daki izin vericiden başka yerlerdeki kısıtlayıcıya kadar geniş bir yelpazede farklılık göstermektedir. Tuzluluk birikimi ve ilaçlar gibi yeni ortaya çıkan mikro kirleticilerin giderilmesi dahil olmak üzere teknik engeller, Avrupa tarımsal yeniden kullanım anketlerinin bunları kalıcı benimseme engelleyicileri olarak tanımladığı üzere, maliyetli izleme gerektirmektedir.^[147]^[148]^[149]

Geri kazanılmış suya alternatifler arasında, atıksudan bağımsız güvenilir tedarik sağlayan ancak önemli enerji gerektiren (deniz suyu ters osmozu için tipik olarak metreküp başına 3-4 kWh) ve enerji yoğun kurulumlarda maliyetleri metreküp başına 0,50-1,00 dolara yükselten tuzlu su arıtımı (desalinasyon) yer alır. Yağmur suyu hasadı, içme suyu olmayan kullanımlar için merkezi olmayan, düşük arıtmalı seçenekler sunar ve yağışlı iklimlerde metrekare başına yılda 1.000 litreye kadar verim sağlar, ancak güvenilirlik yağış değişkenliğine ve depolama altyapısına bağlıdır. Yağmur suyu yakalama ve gri su sistemleri, kentsel ABD projelerinde belediye talebini %20-30 oranında azaltarak iletim kayıpları olmadan yerinde yeniden kullanıma olanak tanırken; sızıntı tespiti ve verimli cihazlar gibi talep tarafı önlemleri, tedarik genişletme ihtiyacını tamamen ortadan kaldırır. Acı yeraltı suyu arıtımı, 2023 alternatif portföy değerlendirmelerine göre, deniz suyuna göre %50-70 daha düşük enerji için daha az tuzlu kaynaklardan yararlanan bir hibrit olarak ortaya çıkmaktadır.^[150]^[151]^[152]

Tarihsel Gelişim

20. Yüzyıl Öncesi Kökenler

Tarımsal sulama için atıksu yeniden kullanımına dair erken kanıtlar, MÖ 3000 civarında Girit ve Yunanistan’daki Tunç Çağı’na kadar uzanır; burada evsel kanalizasyon, toprak verimliliğini ve mahsul verimini artırmak için tarlalara uygulanmıştır.^[153] Bu uygulama, kentsel kirliliği en aza indirirken besinleri geri dönüştüren arazi uygulama sistemleriyle atıksu bertarafını entegre eden Minos uygarlığı boyunca devam etmiştir.^[154] Antik Çin’de atıksu yönetimi, Zhou Hanedanlığı (MÖ 1046–256) kadar erken bir tarihte belgelenen bir yöntemle, sınırlı ekilebilir arazi ortasında yoğun pirinç ekimini sürdürmek için gübre olarak “gece toprağı” (night soil) olarak bilinen insan dışkısından yararlanarak çıkış sularının sulama için kanalize edilmesini içeriyordu.^[155]

Orta Çağ’a gelindiğinde, Doğu Asya’da, özellikle Edo döneminde (1603–1868) Japonya’da gece toprağı toplama işlemi sistematik hale geldi; burada kentsel atık metalaştırıldı ve değerli bir gübre olarak kırsal alanlara taşındı, sentetik alternatifler olmadan nüfus artışını destekledi.^[156] Avrupa’da benzer uygulamalar antik Attika’da ortaya çıktı ve 18. yüzyıla gelindiğinde kentsel toplama sistemlerine evrildi; Paris ve Londra gibi şehirler gece toprağını çiftçilere ihraç etti; on haneden elde edilen yıllık verim, patojenlerden kaynaklanan sağlık risklerine rağmen besin yoğunluğunu yansıtarak önemli bir ekonomik değere eşdeğer fiyatlara ulaşabiliyordu.^[157] Bu yöntemler, sanitasyon yerine besin geri kazanımını önceliklendirerek ileri arıtma yerine doğal ayrışmaya dayanıyordu, ancak ampirik gözlemler, 19. yüzyıldaki kolera salgınları gibi hastalık salgınlarını uygunsuz kullanımla ilişkilendirdi.^[158]

19. yüzyılda, kanalizasyon çiftçiliği Fransa ve İngiltere gibi bölgelerde genişledi. 1800’lerde başlayan ancak 1900’lerin başında zirveye ulaşan Paris yakınlarındaki Gennevilliers (900 hektar) gibi alanlarda, arıtılmamış çıkış suları, kirleticileri azaltmak için topraktan süzülürken mahsulleri suladı. 1900 civarında, Kaliforniya gibi yerlerdeki düzenleyici müdahalelere kadar, atıksu sulaması çok az kısıtlamayla karşı karşıya kaldı, bu da yaygın tarımsal uygulamaya olanak tanıdı ancak seyreltme ve arazi süzülme oranlarına dayalı tutarsız patojen kontrolünü vurguladı.^[159] Bu modern öncesi yaklaşımlar, mühendislik ürünü saflaştırmadan ziyade ekonomik gereklilik ve doğrudan tarımsal faydalarla yönlendirilen, kaynağı kıt toplumlarda geri kazanılmış suyun temel rolünü oluşturdu.^[160]

Modern Gelişmeler (1900-2000)

20. yüzyılın başlarında, atıksu yeniden kullanımı, 19. yüzyıl kanalizasyon çiftliği modelleri üzerine inşa edilerek sulama için arazi uygulamasına dayanmaya devam etti, ancak arıtılmamış veya minimum düzeyde arıtılmış çıkış sularındaki patojenlerden kaynaklanan sağlık riskleri üzerinde artan bir inceleme vardı. Avrupa’da Fransa, ham Paris atıksuyunu kullanarak Gennevilliers (900 hektar), Achères (1.400 hektar), Pierrelaye (2.010 hektar) ve Triel (950 hektar) gibi geniş kanalizasyon çiftlikleri işletti; bunlar, merkezi arıtmaya yönelik düzenleyici değişiklikler yaygınlıklarını azaltmadan önce zirveye ulaştı.^[4] Meksika’da, 1890’larda başlatılan ve 1900’lerde faaliyete geçen Mezquital Vadisi şeması, Mexico City drenaj kanalı çıkışlarıyla 90.000 hektarı suladı ve aynı zamanda yeraltı suyu beslemesini destekledi.^[4]

Amerika Birleşik Devletleri’nde, yeniden kullanım projeleri su kıtlığı çeken bölgelerde, genellikle tarımsal ve endüstriyel amaçlarla ortaya çıktı. Teksas erken benimsemeye tanık oldu; San Antonio Sulama Şirketi, 1890’ların sonları ve 1900’lerin başlarında şehrin güneyindeki mahsullere kanalizasyon uyguladı, ardından 1920’lerde Amarillo çiftçilere arıtılmış atık su sağladı.^[161] Lubbock, kanalizasyon çıkış suyu sulamasını 1930’larda 200 dönümden yüzyılın ortalarında 6.000 dönümün üzerine çıkardı. Odessa, 1940’larda faaliyete geçerek yonca tarlaları için günde 3 milyon galon (yılda yaklaşık 3.363 akre-ayak) birincil arıtılmış atıksuyu yeniden kullandı, Big Spring ise 1944’te Cosden Oil rafinerisine geri kazanılmış su sağladı.^[161] Kaliforniya’nın Pomona şehri, 1929’da geri kazanılmış suyla peyzaj sulamasını başlattı; bu, en erken belediye çabalarından biriydi.^[162]

20. yüzyılın ortalarındaki gelişmeler, organik yükleri azaltan ancak mikrobiyal riskleri her zaman azaltmayan damlatmalı filtreler ve aktif çamur gibi ikincil ve üçüncül arıtmalardaki ilerlemelerle desteklenen endüstriyel ve içme suyu olmayan belediye uygulamalarını vurguladı. Teksas’ta Odessa, 1950’lerde bir petrokimya tesisine yılda 4.480 akre-ayak su sağladı ve Amarillo bir Texaco rafinerisine ve enerji şirketine atık su sağladı; 1960’lara gelindiğinde Lubbock bir enerji santraline hizmet veriyor, El Paso golf sahalarını suluyor ve Abilene bunu tarımsal olarak kullanıyordu.^[161] San Francisco, 1932’den 1985’e kadar peyzaj ve tuvalet sifonu için geri kazanılmış su uyguladı.^[162]

İçme suyu yeniden kullanımında çok önemli bir ilerleme, 1968’de Namibya’nın Windhoek kentindeki Goreangab Su Geri Kazanım Tesisi ile gerçekleşti; bu tesis, kurak bölgedeki kronik kıtlıkları ele alarak, filtrasyon, ozonlama ve klorlama dahil olmak üzere çoklu bariyer arıtması yoluyla evsel atıksudan doğrudan içme suyu üreten dünyanın ilk tesisi oldu.^[163] ABD’de, 1976’dan 1982’ye kadar Colorado’daki deneysel yerinde geri dönüşüm sistemleri, ileri süreçler kullanarak bireysel evler için içme suyu üretti, ancak halkın kabulü ve düzenleyici engellerle sınırlı kaldı.^[4] Bu çabalar, 1970’lerde kuraklıklar sırasında yeniden kullanımı teşvik eden ABD Çevre Koruma Ajansı yönergeleriyle aynı zamana denk geldi, ancak uzun vadeli sağlık sonuçlarına ilişkin ampirik veriler azdı ve kalıntı kirleticiler konusundaki endişeler muhafazakar standartlara yol açtı.^[4] 2000 yılına gelindiğinde, küresel yeniden kullanım hacimleri artmıştı ancak algısal engeller ve değişken arıtma etkinliği nedeniyle içme suyu bağlamlarında benimsenme geride kaldı.^[4]

Çağdaş Gelişmeler ve Projeler (2000-Günümüz)

2000’lerin başında geri kazanılmış su arıtımı; mikrofiltrasyon, ultrafiltrasyon, ters osmoz ve hidrojen peroksit ile birleştirilmiş ultraviyole (UV) dezenfeksiyonu içeren çoklu bariyer sistemlerinin entegrasyonu yoluyla ilerledi. Bu sistemler, eser organikleri ve tuzları ele alırken virüslerin ve bakterilerin %99,9999’undan fazlasının giderilmesini sağladı.^[80]^[164] 1990’lardaki pilot gösterimler üzerine inşa edilen bu teknolojiler, tam operasyonlara ölçeklendi ve dolaylı ve giderek artan bir şekilde doğrudan içme suyu yeniden kullanımı için içme standartlarını karşılayan veya aşan su üretti.^[165]

Kamu Hizmetleri Kurulu (PUB) tarafından 2003 yılında başlatılan Singapur’un NEWater girişimi, 2000–2002 yılları arasındaki titiz testlerin ardından, arıtılmış atıksuyu geri kazanmak için ikili membran filtrasyonu (mikrofiltrasyon ve ardından ters osmoz) ve UV dezenfeksiyonu kullanır. 2023 itibarıyla ülkenin toplam su talebinin %40’ını karşılayan bu sistem, beş tesis aracılığıyla 2060 yılına kadar talebin %55’ine ulaşmayı hedeflemektedir. Program, sürekli izleme yoluyla kaliteyi korurken ithal suya olan bağımlılığı azaltmış ve bağımsız denetimler, Dünya Sağlık Örgütü kılavuzlarına uyumu doğrulamıştır.^[166]^[91]

Amerika Birleşik Devletleri, dolaylı içme suyu yeniden kullanımında büyük genişlemeler gördü; özellikle Ocak 2008’den beri faaliyette olan Orange County Su Bölgesi’nin Yeraltı Suyu Besleme Sistemi (GWRS). Bu sistem, 1 milyon sakine hizmet veren akiferleri beslemek için mikrofiltrasyon, ters osmoz ve UV-hidrojen peroksit ileri oksidasyonu kullanarak günde 130 milyon galona kadar suyu işler.^[86]^[168] 2023 yılına kadar tamamlanan son genişleme aşamaları, geri kazanılabilir atıksu akışlarının %100’ünü geri dönüştürerek birden fazla rezervuara eşdeğer kuraklığa dayanıklı bir arz sağladı.^[169]

Doğrudan içme suyu yeniden kullanımı, Teksas Çevre Kalitesi Komisyonu altında duruma özel projelerin onaylanmasıyla 2010 sonrası belirli ABD bölgelerinde ortaya çıktı; örneğin Wichita Falls, 2013–2014 kuraklığı sırasında arıtılmış çıkış suyunu doğrudan dağıtım sistemlerine karıştırarak geçici bir operasyon yürüttü.^[170] Florida’nın yeniden kullanım altyapısı önemli ölçüde büyüdü; kamu sistemleri, 2025 yılına kadar A Sınıfı geri kazanılmış su kullanarak 655.171 konutu, 536 golf sahasını ve 1.000’den fazla park ve okulu suladı.^[171] Bu projeler ekonomik sürdürülebilirliği göstermektedir; GWRS’nin akre-ayak başına maliyeti yaklaşık 1.000–1.500 dolar olup tuzlu su arıtımına karşı rekabetçidir.^[172]

Küresel Vaka Çalışmaları

Yüksek Başarılı Uygulamalar

Singapur’un Kamu Hizmetleri Kurulu (PUB) tarafından 2003 yılında başlatılan NEWater programı, büyük ölçekli geri kazanılmış su uygulamasının başarılı bir örneğidir ve 2023 itibarıyla ülkenin toplam su talebinin %40’ına varan oranda yüksek kaliteli saflaştırılmış atıksu üretmektedir. Dört faal NEWater fabrikası, öncelikle endüstriyel kullanım ve rezervuarlar aracılığıyla dolaylı içme suyu yeniden kullanımı için günde yaklaşık 760.000 metreküp üretim yapmaktadır. Mikrofiltrasyon, ters osmoz ve ultraviyole dezenfeksiyonu içeren titiz çoklu bariyer arıtma süreçleri, su kalitesinin DSÖ içme suyu standartlarını aşmasını sağlar. Halkın kabulü, 1998’de başlayan kapsamlı eğitim kampanyalarıyla sağlanmış, başlangıçtaki şüphecilik geniş bir desteğe dönüştürülmüş ve kuraklıklar sırasında arz güvenilirliğinden ödün vermeden 2060 yılına kadar talebin %55’ine ulaşacak genişleme planlarına olanak tanınmıştır.^[166]^[173]

İsrail, 2023 itibarıyla kentsel atıksuyunun yaklaşık %90’ını geri dönüştürerek küresel olarak en yüksek orana sahiptir; bu su öncelikle tarımsal sulama için kullanılır ve ülkenin mahsul suyu ihtiyacının %50’sinden fazlasını karşılar. Bu başarı, 1960’lar sonrası su kıtlığına yapılan erken yatırımlardan ve Shafdan tesisi gibi (yılda 120 milyon metreküp işleyen) tesislerdeki ileri arıtmadan kaynaklanmaktadır. Bu tesisler, filtrasyon ve dezenfeksiyon gibi üçüncül süreçleri kullanarak sıkı sağlık kurallarına uygun, kısıtlamasız sulama suyu üretir. Tuzlu su arıtımı ve verimli tarımla entegre edilen yeniden kullanım, İsrail’in su fazlası elde etmesini, uzmanlık ve teknoloji ihraç etmesini ve çevresel deşarjı en aza indirmesini sağlamıştır; örneğin, geri dönüştürülmüş su toplam arzın yaklaşık %20’sini oluşturarak kurak koşullarda doğal kaynaklara olan bağımlılığı azaltır.^[174]

Amerika Birleşik Devletleri’nde, 2008’den beri faaliyette olan ve 2023’te genişletilen Orange County Su Bölgesi’nin Yeraltı Suyu Besleme Sistemi (GWRS), dünyanın en büyük dolaylı içme suyu yeniden kullanım tesisini temsil etmektedir. Geri kazanılabilir atıksuyun %100’ünü—günde yaklaşık 130 milyon galon—yeraltı suyu enjeksiyonu için geri dönüştürerek 850.000’den fazla sakine hizmet vermektedir. Mikrofiltrasyon, ters osmoz ve UV arıtması yoluyla yapılan ileri saflaştırma, ithal kaynaklardan daha saf su üretmekte, akiferde deniz suyu girişimini önlemekte ve tuzlu su arıtımı gibi alternatiflere kıyasla %30’a varan maliyet tasarrufu sağlamaktadır. Sistemin güvenilirliği, Kaliforniya’nın 2012-2016 kuraklığı sırasında kanıtlanmış, havza beslemesini rekor seviyelerde tutmuş ve modüler, enerji verimli tasarımlarla günlük 50 milyon galon kapasite eklenmiştir.^[86]^[175]

Önemli Zorluklar ve Aksaklıklar

Avustralya’nın Queensland eyaletindeki Toowoomba kentinde, önerilen bir dolaylı içme suyu yeniden kullanım şeması, 2000’lerin ortalarında şehrin Wivenhoe Barajı’nın kapasitesinin yaklaşık %20 gibi kritik derecede düşük seviyelere ulaştığı şiddetli bir kuraklık sırasında halkın büyük direnciyle karşılaştı. Yerel konseyin planı, kanalizasyon çıkış suyunun mikrofiltrasyon, ters osmoz ve ultraviyole dezenfeksiyon yoluyla ileri arıtımını ve ardından içme suyu kaynağına karıştırılmasını içeriyordu. Ancak 29 Temmuz 2006’daki referandum, 117.000’den fazla katılımın olduğu oylamada %62,8’lik bir ret oyuyla sonuçlandı. Düzenleyici onaylar ve suyun içme suyu standartlarını karşılayacağını veya aşacağını doğrulayan uzman onaylarına rağmen, halkın endişeleri ilaçlar ve hormonlar gibi eser kirleticilerden kaynaklanan algılanan sağlık risklerine odaklandı ve bu da ampirik güvenlik verileri üzerinde duygusal tiksintinin etkisini vurguladı.^[176]^[177]^[121]

Toowoomba’daki gerileme, alternatif arz artışını geciktirdi ve 100 kilometre öteden günde 30 milyon litre suyun kamyonlarla taşınması (başlangıçta günde 10.000 AUD’yi aşan maliyetlerle) ve hane halkı kullanımını kişi başına günde 100 litre ile sınırlayan Seviye 5 kısıtlamalarının uygulanması gibi acil durum önlemlerine güvenilmesini zorunlu kıldı. Bu sonuç, yetersiz topluluk katılımı ve geri dönüştürülmüş suyun “tuvaletten musluğa” (toilet-to-tap) olarak çerçevelenmesi dahil olmak üzere benimseme engellerindeki daha geniş nedensel faktörleri vurguladı. Referandum sonrası analizler, başarısızlığı kısmen kurumsal güvencelere duyulan güvensizliğe bağladı; anketler, %70’in içme suyu olmayan yeniden kullanımı desteklediğini, ancak içme suyu uygulamalarının benzer bağlamlarda küresel olarak %50’nin üzerinde içgüdüsel ret oranlarını tetiklediğini ortaya koydu.^[177]^[178]^[119]

Diğer küresel örnekler de benzer engelleri yansıtmaktadır; örneğin Singapur ve Orta Doğu gibi bölgelerdeki erken kentsel yeniden kullanım girişimleri, geri kazanılmış suyun tuzluluk ve organikler için katı kalite eşiklerini tutarlı bir şekilde karşılayamaması nedeniyle endüstriyel uygulamalarda aksamış, bu da projelerin küçültülmesine veya tuzlu su arıtımı lehine terk edilmesine yol açmıştır. Gelişmekte olan bağlamlarda, aksaklıklar genellikle eksik arıtma altyapısından kaynaklanmaktadır; örneğin, tarımsal yeniden kullanım şemalarındaki patojen sızıntısı, lokalize sağlık olaylarına neden olmuş, çalışmalar dezenfeksiyon etkinliğinin %99,99 logaritmik giderimin altına düştüğü yerlerde yüksek gastrointestinal riskleri belgelemiştir. Ekonomik analizler ayrıca, ortalama metreküp başına 0,50-1,50 ABD doları olan enerji yoğun ileri arıtmalar dahil olmak üzere tam yaşam döngüsü maliyetlerini hesaba katan standartlaştırılmış fiyatlandırma modelleri olmadan, birçok girişimin mali sürdürülemezlikle karşı karşıya kaldığını ve su stresi altındaki bölgelerde gecikmeleri şiddetlendirdiğini ortaya koymaktadır.^[179]^[180]^[181]