7.1. Su Temini Yaklaşımları

Ekonomik elde edilebilir en iyi kaynak suyu kalitesinin kullanımı kamu sağlık otoriteleri tarafından savunulan bir kavramdır. Geçmiş yıllarda, 1962 Halk Sağlığı Servisi İçmesuyu Standartları (Halk Sağlığı Servisi, 1969) şöyle demektedir: “Su fizibıl bir yerden alınacaktır ve su alınan yerin kirlilik kontrolü sağlanacaktır. Eğer kaynak doğal olarak korunamazsa, su arıtma ile korunacaktır.” Ekonomik olarak uygulanabilir bir kaynak suyunun olması, kaynak seçiminde ve arıtmasında en temel faktör olmalıdır (Logsdon et al., 1999).

Su, genelde, yaygın yer ve zamanlarda ve en çok ihtiyaç duyulan yerlerde mevcut değildir. Sonuç olarak, her ölçekteki teknik yapılar, ihtiyaç olan yerlere bolluk yerlerden su dağıtmak için inşa edilmişlerdir. Su temin sisteminin ölçeği ne kadar büyük olursa olsun, yeraltı suyunun veya yüzey suyunun gelişimi sistemi etkiler (Winter et al., 1998).

7.1.1. Alternatif Kaynaklar

Ham su kaynağı, bir nehir, göl, yapay rezervuar, yeraltı suyu, ve bazı durumlarda, geri kanalizasyon veya deniz suyu olabilir. Uygun su kaynağının değerlendirilmesi ve seçimi aşağıdaki konulara dayanır: (1) ham suyun miktarı, (2) kalitesi, (3) iklim şartları, (4) su alma yapısının inşaatındaki potansiyel güçlükler, (5) operatör güvenliği, (6) arıtma tesisi için minimum işletmenin ve bakımının sağlanması (7) suyun gelecekte kirlenme olasılığı  (8) Eğer gelecekte istenirse, sualma yapısının genişletilebilme olanağı (Kawamura, 2000).

Su kuruluşları ve mühendisler, mevcut bir tesise yeni bir arıtma tesisi gerektiğinde veya büyük bir kapasite artırımı olacağında, veya değişik ve pahalı bir arıtmaya gereksinim olduğunda mutlaka bunlara alternatif olabilecek çözümleri de değerlendirmelidirler. Arıtma masrafları çok yüksek olduğunda, daha kaliteli bir kaynağın geliştirilmesi ekonomik olarak daha cazip olabilir. Seçenekler arasında aşağıdakiler vardır (Logsdon et al., 1999) :

• Farklı bir yüzey suyu kaynağı veya farklı bir yeraltı suyu kaynağı
• Yeraltı yerine yüzey suyu
• Bunun yerine, doğrudan yüzey suyu çekilmesi, nehir kenarı infiltrasyonu

Orta veya büyük su sistemlerinde, farklı bir yüzey suyu kaynağı veya yeraltı suyu kaynağına geçiş nedeniyle ham su talebinin büyüklüğü zor olabilir. Küçük taleplerle küçük su sistemleri daha kolay olduğu için, su iletiminin ekonomik olduğu mesafelerden kaynak bulabilirler (Logsdon et al., 1999).

7.1.2. Arıtmaya Alternatifler

Bazı durumlarda, su araçları arıtmaya bir alternatif seçerek arıtmaya büyük miktarlarda yatırımı önlemek mümkün olabilir. Küçük su sistemleri için mevcut olan bir seçenek, suyun arıtılması yerine su satın almaktır. Arıtma gereksinimleri düzenlemelerle daha sıkı yapılır, ya da talebi karşılamak için genişletilecek sistemin kapasitesi zaman zaman bu seçenek ile seçilmiş olabilir. Yakındaki bir büyük kaynak aşırı kapasiteye sahipse ve gerekli kalitede suyu arıtılmış gibi sağlayabiliyorsa, bu özellikle çok çekici bir seçenek olur (Logsdon et al., 1999).

Su arıtma için, yüksek kapasite diğer alternatifler için bazen mevcut olmayabilir. Su hizmeti veren kuruluşlar, eğer universal ölçümleme sistemini koyarlarsa, sistemin istediği su miktarını buna göre biraz kısacaklardı. Düz oranlarla müşteriler su kullanımlarında biraz teşvik alabilirler, fakat kullanımlarında ihtiyatlı olmak zorunda olacaklar ve herhangi bir ekonomik teşvik olmayacaktır (Logsdon et al., 1999).

Dağıtım sistemlerinde su kaybı yüksek ise, sızıntı tespiti ve onarım programı yapılarak su üretiminde bir artış olmadan, su miktarının artmasına neden olabilir. Birçok durumda arıtma alternatiflerinin incelenmesi ile, günümüzde kullanılan arıtma ya da yeni bir su kaynağına pratik ya da ekonomik olarak cazip alternatiflerin varlığını ortaya koymak anlamını taşır. Bu gibi durumlarda, tadil edilmiş, genişletilebilir veya yeni bir su arıtma tesisleri gerekli olacaktır (Logsdon et al., 1999).

7.2. Proses Seçimini Etkileyen Faktörlerin Seçimi

Arıtma tesislerinin tasarımı, tüm mühendislik, iktisadi, enerji ve çevre faktörleri göz önünde fizibilite çalışmaları ile belirlenecektir. Tüm meşru alternatifler tespit edilecek ve yaşam döngüsü maliyet analizi tarafından değerlendirmeye alınacaktır. Ayrıca, aday süreçleri arasındaki enerji kullanımı olarak kabul edilecektir. Enerji tüketimi amacıyla, satın alınan ya da satan tek enerji kullanımı değerlendirmeye alınacaktır. Tüm arıtma süreci sistemleri basit bir system olarak düşünülerek, en düşük fiyatlı arıtma sistemi ile karşılaştırılır (Technical Manual, 1985)..

7.2.1. Kirleticilerin Giderilmesi

Kirletici kaldırma birçok kaynak suları, özellikle yüzey suları için arıtmanın temel amacıdır. Arıtılmış su kalitesi mevcut tüm içme suyu yönetmeliklerine uygun olmalıdır (Pontius, 1998). Ayrıca, gelecek düzenlemeler için olabilecek su şartnamelerini de düşünerek, arıtma prosesleri bu şartnameleri sağlayacak şekilde seçilecektir (Logsdon et al., 1999).

ABD Çevre Koruma Ajansı (EPA) 2 tip standart sunar (URL 2):

Birincil standartlar halk sağlığına azami uygulanabilir koruma sağlamak üzere ayarlanır. Onlar toksisite ve olumsuz sağlık etkilerine dayalı kirletici seviyelerini düzenler. Standart belirleme amacı olumsuz sağlık etkilerini önlemek maksimum kirletici düzeyleri (MCLs) tespit etmektir.

İkincil standartlar sağlık için risk teşkil etmez, renk ve koku gibi estetik dayalı kirletici seviyelerini düzenler. Bu ikincil maksimum kirletici düzeyleri (MCLs) yönergeleri değil, uygulanabilir sınırlardır. Onlar suda hoş olmayan tatları, kokuları, ya da renkleri neden olan kirleticilerin kabul konsantrasyonlarını belirlerler. SMCLs’nin etkisi, olumsuz sağlık etkileri olmayan kirleticiler içindir.

Su sağlayan kurumlar ve su yönetim tesisleri, mükemmel su kalitesi üzerinde kuvvetle bastırırlarsa, MCLs’in maksimum kirlilik seviyeleri en üst seviye olarak tanımlanırsa, bazen ulaşılabilir olup bazen de hiç sağlanamayabilir, o zaman bu bitmiş su kalitesi için çok iyi bir rehber olacaktır. Bazı su sağlayan kurumların ürettikleri su, şartnamelere uyan su kalitesinden daha yüksek olmaktadır. Bu tür kurumlar, yönetmeliklere uygun kaliteyi sağlarlar ancak bu süreçleri daha etkin çalıştırırlar. Diğer araçlar aradıkları yüksek su kalitesini elde etmek ek arıtma süreçlerini kullanabilirler (Logsdon et al., 1999).

Hem yüzey suları, hem de yeraltı suları MCLs ihlal edilmediği halde, müşterilerin kabul etmediği estetik özelliklere sahip olabilir. Bazı eyaletlerde, tat, koku, renk, sertlik, yüksek mineral içeriği, demir, manganez, ya da ikincil MCL lerine uymayan sonuçlar, diğer estetik sorunlar sorun olan suyun kalitesini artırmak için, arıtma sağlamak gerekebilir. Su kalitesinin müşteri algıları genellikle estetik çoğu gözlenebilir su kalitesi faktörlere bağlı olarak oluşur, çünkü estetik kalitesinin iyileştirilmesi, çok önemlidir. Kötü bir tat veya koku ya da diğer estetik sorunları olan su, müşteriler tarafından güvensiz olarak algılanabilir. Bu müşterilerin fayda güven kaybına neden olabilir ve bazı kişilerin güvenli ama estetik sakıncalı kamusal su kaynağını kullanarak yerine su kaynağına güvensizliğe çevrilmesine neden olabilir (Logsdon et al., 1999).

Çok estetik sorunlara neden olan kirletici ve kirletici maddelerin kaldırılması için çeşitli su arıtma süreçleri olduğu genel olarak bilinmektedir. Düzenlenmiş kirleticilerin uzaklaştırılması için uygun içme suyu arıtma süreçlerinin kapsamlı bir incelemesi (National Research Council, 1997) küçük su sistemleri için güvenli içme suyu sağlama bağlamında, Ulusal Araştırma Konseyi (NRC) tarafından gerçekleştirilmiştir, ancak NRC'nin arıtma tesisleri hakkındaki bulguları, tesisin boyutu ne olursa olsun uygulanabilir niteliktedir. Parçacık halinde kir, filtrasyon ve arıtma (çökelme veya çözünmüş hava flotasyonu) çıkarılması için işlemler kullanılmaktadır. Tesiste daha önce bir arıtma çalışması yapılmamışsa, mühendisler burası için bir tesis önermeden once, su havzası ile ilgili tüm çalışmaları yapmaları gerekir. Pilot tesis çalışmaları, arıtma süreçleri hakkında bilgi ve değerlendirme altında bir veya daha fazla işlem için, elde edilebilir su kalitesini geliştirme için uygun bir vasıta olabilir. Kısa sürede bir pilot tesis çalışması için potansiyel ihtiyaç gözden geçirilip, olabilecek arıtma süreçleri ve arıtma tipleri belirlenmiş ve sorun giderilmiş olacaktır. Süreç seçimi öncesinde yerinde bir pilot çalışma yapılması ve rapor hazırlanması için ek 2 ila 6 ay gerekirken, proses seçimi 1 ila 12 ay arasında sürebilir, ama bazen böyle bir tasarım ve çalışma maliyetli olur, ve seçilen sistemle gerekli kalitenin sağlanacağından emin olunmalıdır (Logsdon et al., 1999).

Arıtılmış su kalitesi üzerinde çeşitli işlemler, etkileşimi düzenleyici bağlamında ve su kalitesinin daha geniş bir bağlamda ele alınmasını sağlar. İçme suyu düzenlemeleri genellikle kirletici odaklı veya kirleticileri düzenleyecek şekilde yazılmamıştır, dar bir şekilde ele alınmıştır. MCL şartnamelerine uyan bir durum bazen başka şartnamelerle çelşebilir. Örneğin, artan serbest klor kullanımının Yüzey Suyu Arıtma Kural BT ihtiyacını karşılamak için bir yaklaşım olabilir, ama bu dağıtım sistemindeki trihalometanlar (THM) MCL aşan ve muhtemelen tadı ve koku problemlerine neden olabilir. Dağıtım sisteminde bir yüksek pH bakımı Kurşun ve Bakır Kural gereksinimlerinin karşılanması için yararlı olabilir, ancak yüksek pH THM oluşumu olasılığını arttırır ve serbest klor ile dezenfeksiyon verimini düşürür olabilir (Logsdon et al., 1999).

Arıtma süreçleri arasında bazı etkileşimler yararlıdır. Ozon tat ve kokular, dezenfeksiyon kontrolü, demir ve mangan oksitlenmesi de dahil olmak üzere çok çeşitli amaçlar için kullanılabilir. Uzun koşular açısından geliştirilmiş filtre performansı ya da geliştirilmiş parçacık kaldırma ya da her ikisi ozon kullanılarak ek bir yararı olabilir; Ancak, yan ürün ozonlama dağıtım sisteminde geliştirme biyolojik yeniden gelişim problemleri önlemek için kontrol edilmelidir (Logsdon et al., 1999).

7.2.2. Kaynak Suyu Kalitesi

Kaynak suyu kalitesi ve istenen bitmiş su kalitesinin karşılaştırılması, arıtma süreci seçimi için esastır. Ulaşılması gereken su kalitesi değişiklikleri bilgi ile, mühendis suda kalite ve iyileştirme sağlayacak bir veya daha fazla arıtma süreçleri tespit edebilir. Bir su kaynağına sahip bir su, yardımcı'nın geçmiş deneyimine bağlı olarak, kaynak suyu kalitesinin mevcut veri miktarı değişebilir (Logsdon et al., 1999).

Kaynak suyu kalitesi, arıtma proses seçimi için çok önemlidir, sözkonusu suyu arıtabilmek için başarılı bir yöntem kaynak suyu kalitesine uygun seçilmelidir (Logsdon et al., 1999).

Su kullanımının neredeyse her tipi için, kentsel, endüstriyel veya tarımsal, suyun içerisindeki eriyen bileşenler artmakta veya suyun sıcaklığı artmaktadır. Bu nedenle, deşarj veya dönüş akışını almak, su kütlelerinin su kaliteside etkilifir. Su aşağı hareket ettikçe, ek su kullanımı yapılırsa, bu su kalitesini düşürebilir. Belediye veya endüstriyel bitki sulamasında, dönüş akımı, ya da akıntı, akıntı yönünde hareket nedeniyle yüzey suyunun yeraltı suyunda akifere geçmesi durumunda, yeraltı suyu kalitesi yüzey suyundan dolayı etkilenecektir (Winter et al., 1998) .

Ham su kaynağı bir muhalif için çekici bir hedef olabilir. Bir göl, nehir veya kuyu alanı olsun, birçok kaynak, bir saldırganın bir kirlenme veya fiziksel saldırı girişimi için sayısız fırsat sunabilir. Büyük miktarlarda kirleticilerle, böyle bir göl veya nehirdeki su kaynağının zehirlenebileceğine inanılmaktadır (Winslow, 2005). Ham su kaynağının orijinini öğrenmek, kalite sorunlarını tahmin ederek, su kalitesini tanımlamada bir izleme programı geliştirmek için yararlı olabilir. Yüzey suları için havza hakkındaki bilgiden, kirliliğin suni mi yoksa doğal yollarla mı bulaştığı anlaşılır. Ayrıca, bir yukarı veya aşağı kullanıcı kaynak suyu kalitesine ilişkin verilere sahip olabilir. Yeraltı suları için, suyun hangi akiferden çekildiğinin bilinmesi çok faydalı olur, özellikle de eğer çevreden bu kaynağı kullanan varsa daha da yararlı olur (Logsdon et al., 1999).

Bir su arıtma tesisinin kapasitesi sürekli kaynak suyu kalitesinin, direktiflere uygun şekilde su arıtarak, ve aynı kalitede su vermesi beklenmektedir. Genellikle, su kaynağının veritabanı sınırlıdır. Örneğin, su kalite özellikleri bulanıklık gibi geniş bir aralıkta değişebilir, buna ait olasılık eğrileri kullanılarak incelenebilir. Bu eğrilerden, bulanıklık konusunda yüzde 90 ya da 99 zaman civarında tahmin yapılabilinir. Yavaş kum, silisli toprak, ya da doğrudan filtrasyon olarak arıtma süreçleri göz önüne alındığında, kaynak su kalitesinin dikkatli bir çalışma ile, bu süreçlerin başarılı bir şekilde çalışarak, gerekli yüksek kaliteli kaynak suyu tutarlı olarak kullanılabilir olarak sağlanacaktır. Kaynak su kalitesi sorunları bazen yosun yüklü suların işlenmesi için, çözünmüş hava flotasyonu kullanılması gibi, belirli bir işlem için ihtiyaç sinyali verebilir. Yüzey suları arıtıldığında, kamu sağlığının korunması için birden fazla bariyer kavramı göz önünde tutulmalıdır. İnsan veya hayvan dışkısı kirliliğine maruz kalan kaynaklarda, (Cryptosporidium iletebilen sığır, domuz, koyun, at, ya da diğer hayvanlar), muhtemelen çifte fiziksel bariyer gerekecektir [sedimentasyon veya filtreli çözünmüş hava flotasyonu (DAF)]  (Logsdon et al., 1999).

7.2.3. Güvenilirlik

Süreç güvenilirliği önemli bir husustur ve bazı durumlarda seçmek için hangi işleme karar vermenin önemli bir yönü olabilir. Yüzey suyu dezenfeksiyonu zorunludur, bu nedenle, esas olarak arıtma sürecinde bu konuda tedbirli olunmalıdır (Logsdon et al., 1999).

Arıtma tesisi bakım ve onarım çalışmaları esnasında, bu tür pompalar gibi tüm temel öğeler, iki veya daha fazla, çökelme havzaları, topaklayıcı, filtreler ve kimyasal besleyiciler bir süre için hizmet dışına alınabilir. Her bir ögenin önem derecesi güvenli suyun her zaman temin edilecek olması dikkate alarak, bir vaka olarak ayrı ayrı değerlendirilmelidir (Teknik El Kitabı, 1985). Eğer arıtılmış su verilemiyorsa, sorun giderilene kadar suyun verilmesi durdurulur ve uygun dezenfeksiyon sağlanır ya da bir "su kaynatma" önerisi duyurulur tüm kullanıcılara. Dezenfeksiyon arızalarını önlemek ve bir ekipman arızası durumunda kesintileri en aza indirmek için, yedek dezenfeksiyon sistemleri veya yedek parça acil durumlarla başa çıkmak için elde tutulmalıdır. Proses güvenilirliği için alternatif dezenfeksiyon sistemleri de araştırılmalıdır, değilse bu konudaki başarısızlık, halk sağlığı açısından kötü sonuçlar doğurabilir (Logsdon et al., 1999).

Proses güvenilirliğini etkileyen faktörlerin her biri teker teker incelenmelidir, çünkü bir durumda güvenirliği etkileyen bir durum başka bir durumda etkilemeyebilir. Güvenilirliğini etkileyecek faktörler şöyle sıralanabilir (Logsdon et al., 1999):

• Continuous, or on-off each day
• Consistent rate of flow, or varying flow related to water system demand
• Amount of instrumentation
• Ability of the utility to maintain instruments in good working order and to keep them properly calibrated- Reliability of electric power supply
• Capability to prevent or minimize source water deterioration over the long term The concept of robustness is important to reliability.

  Sağlamlık kavramı güvenilirlik açısından önemlidir. Su filtrasyon tesisleri için sağlamlık "... Normal çalışma koşullarında mükemmel parçacık / patojen kaldırılmasını sağlamak ve az veya şiddetli sapmalarda da bu performanstan çok az sapma yapma yeteneğidir" olarak tanımlanır. İçme suyu literatürü yıllar boyunca sağlamlık üzerine odaklanmış değildir, ama edinilen bilgiler de, prosesler engellerle karşılaştığı zaman çok kuvvetli davranmadıkları gözlemlenmiştir. Bu bölümde, filtre edilmiş suyun türbülansı, 0.08 NTU’dan 0.20 nefelometrik türbülans unitine (NTU) çıkmıştır, krisotil asbest fiber de 0.1 milyondan 0.36 milyon fiber/L’ye yükselmiştir. Koagülant verildikten sonra, filtre edilmiş suyun türbiditesi 0.08 NTU’ya düşmüş, asbest fiber lifleri 0.01 milyon fiber/L’ye gerilemiştir. Daha fazla sağlamlık üzerine yayın çıkana kadar, mühendislik tecrübesi ve yargı güvenilirliği, bu yöndeki güvenirliliği ve sağlamlığı korumak için en iyi rehber olacaktır (Logsdon et al., 1999).

7.2.4. Mevcut Koşullar

Bir arıtma tesisinin yükseltilmesi veya genişletilmesi gerekirse, sistemin seçiminde mevcut bulunduğu proseslerin çok büyük önemi vardır. Alternatif açıklama süreçleri mevcut olduğunda, sitedeki kısıtlamalar da önem arz etmektedir, bazıları mesela konvensiyonel çöktürme için çok az bir yer gerektirebilir. Geleneksel bir çökeltme havzası için gerekli alanın yalnızca küçük bir kısmını gerektirmesi, özellikle arıtma öncesi, süreç seçiminde önemli olabilir. Ozon veya granül aktif karbon (GAC) adsorpsiyon ile bitkiler güçlendirme yaparken hidrolik kısıtlamalar önemli olabilir. Bazı arıtma süreçleri için gerekli olan yükselti miktarı, hidrolik gereksinimleri karşılamak için yerinde pompalama ile de çözülebilinir. Bu prosesin toplam maliyeti arttırmakta ve bazı durumlarda, farklı bir işlem seçilmesine neden olabilir. Hidrolik yükselti gerekliliği bazı  durumlarda işlem seçimini etkileyebilir. Basınçlı filtrasyon, demir ya da manganezin çıkartılması için, yeraltı suyunun oksidasyonunun arıtması için seçilebilir. Bu durumda, kendi ağırlığı ile filtrasyon kullanımı, filtrelerden sonra suyun pompalanması ve hidrolik yükseltinin sağlanması, basınç filtreleri ile bazen direk kuyudan depo filtrelerine basmak mümkün olabilecektir (Logsdon et al., 1999).

7.2.5. Süreç Esnekliği

Kaynak suyu kalitesinde, gelecek düzenlemelere veya değişiklikleri karşılamak için bir su arıtma tesisinin yeteneği oldukça önemlidir. Mevcut düzenleyici ortamda, su araçları için yapılacak düzenlemelerin gelecekte muhtemel olduğu düşünülmelidir. Bazı kurumlar için, yönetmelikler ek arıtma isteyebilir, şöyle ki, daha once sudan çıkarılması istenmeyen bir madde daha sonra şartnamelerin değişmesiyle sudan çıkarılması gerekebilir, böyle durumlarda, ek arıtma veya daha etkili bir arıtma istenebilir. Bazı su arıtma prosesleri kirleticilerin giderilmesinde dar bir aralığı hedef alırlar ve diğer kirletici maddelerin kontrol edilmesine kolaylıkla adapte olamazlar. Öte yandan, bir yüzey suyu arıtma tesisi, koagülasyon ve filtrasyon yaparken yeterince arsenic çıkartamayabilir ve gelecekteki düşük MCL oranını sağlayamaz, bu arsenik’in suyun içesrisindeki konsantrasyon derecesine, koagülant kimyasallarına ve dozajlarına ve arıtmanın pH’ına bağlıdır. Bu örnekte, koagülasyon ve filtrasyon arıtma serisinde değişebilecek düzenleme şartını sağlayabilecek daha fazla bir esnekliğe sahiptir (Logsdon et al., 1999).

Bir arıtma tesisi planlanırken, arıtma süreçlerinde iyi kararların alınması ve böylece kaynak suyu kalitesi iyi kurulması gereklidir. Çoğu arıtma tesisleri uzun yıllar kullanılsın diye inşa edilir fakat zamanla kullanılan suyun kalitesinde değişiklikler olabilir. Göllerin uzun vadeli ötrofikasyonlarından dolayı artan yosunlarının neden olduğu tat ve koku problemleri oluşur. Bazı arıtma tesisi operatörleri şu anda suların arıtılmasının geçmişte arıtmaktan daha zor olduğunu savunurlar. Bu tür sorunlara karşı savunma, arıtma tesisini yaparken belirli bir fleksibilite sağlanmalı ve şu andaki ve gelecekteki problemler düşünülerek, su kalitesi şu andaki durum ve ileride olabilecek durumları da kapsamalıdır (Logsdon et al., 1999).           

7.2.6. Kuruluşların Kapasitesi

Arıtma prosesleri seçildikten sonra, dizayn ve inşa edildikten sonra, yararlı istenen su kalitesini elde etmek için bunları başarıyla işletmek gerekir. Arıtma karmaşıklığı, küçük sistemlerde daha çok önem kazanmaktadır. Eğer bir arıtma tesisinin işletmesi çok işgücü gerektirerek başarılı olabiliyorsa, küçük bir sistemin yapacağından çok iş gerektiriyorsa, teknik beceri düzeyi kolayca bulunamazsa, o zaman arıtma başarısızlığa uğrar. Hizmet ve ekipman onarım erişimi bazı küçük kuruluşlar için zaman ve uzaklık açısından problem olabilir. Seçilen arıtma prosesleri de kullanılabilir olacak olan çerçevede işletilebilir de olması gerekir. Sistem boyutu başarılı operasyonda tek belirleyici faktör değildir. Bazen, yönetim yeterince ilerici değil ya da başarılı arıtma tesisi işlemini kolaylaştırmak için modern araç ve teknikleri ile iyi eğitilmiş personel sağlama gerekliliğini fark etmez. Bu durumda, kamu hizmeti yönetimi arıtma için planları kabul edilmeden önce karmaşıklığı ve arıtma süreçleri için gereksinimlerden haberdar olmak gerekir. Yönetimin başarılı çalışması için gerekli olacak eylemleri içermeyen bir su programı, nispeten karmaşık arıtma süreçlerinin tanıtılmasını sorun olmaktan çıkaran bir reçete olmayacaktır (Logsdon et al., 1999).

Otomasyon veya gelişmiş denetim kontrol ve veri toplama (SCADA) ile arıtma arasındaki  uyum her ölçekteki sistemler için önemli olabilir. Büyük sistemlerde, otomasyon veya gelişmiş SCADA için daha küçük ama son derece eğitimli ve yetenekli bir işletim personeli alarak bu doğrultuda işletme maliyetlerini düşürmek iyi bir yol olabilir. Küçük işletmeler için, SCADA ile güçlendirilmiş otomatik cihazlar kullanılarak, uzaktan kumanda ile yöneterek, iyi eğitimli uzmanın her zaman arıtma sahası içerisinde otrumasını gerektirmeyecek bir sistemle, aırmalar yönetilebilinir (Logsdon et al., 1999).

7.2.7.Maliyetler

Maliyet, genellikle süreç seçiminde önemli bir faktördür. Mühendislik ekonomisi ilkelerini kullanarak alternatif işlemler için maliyetlerin değerlendirilmesi ilk once basit gibi görünebilir, ancak bu böyle olmayabilir. Farklı arıtma şekilleri değerlendirildiğinde, onların her birinin yeteneklerinin aynı olması olası değildir, çok farklı şekillerden kaynaklanan arıtma-su kalitesi aynı şekillerde aynı olmayabilir (Logsdon et al., 1999). Tüm maliyet tahminleri, çeşitli maliyet unsurlarını da içererek, deneyimli yargılara ya da tahminlere dayanacaktır (Cilensek, 2005).

Su arıtma maliyeti üç faktöre bağlıdır: (1) Ham suyun kalitesi, maliyetler ham suyun kirliliğine göre değişir, (2) arıtma derecesi, ne kadar iyi su elde edilmek isteniyorsa, o kadar maliyet gerekecektir, ve en son olarak (3) arıtılacak gerekli su hacmi, arıtma tesisinin kapasitesini belirleyecek ve buna göre birim maliyet olacaktır (Gray, 2008).

Bu tip durumlarda, arıtma proseslerinin karşılaştırılması gerekir. Su kalitesinin iyileştirilmesi, belirli bir yönü ile gerçekten gerekli ve yararlı değilse, belki de maliyetin içine girmemek gerekir. Örneğin, diyatomlu toprak filtreleri ile ön koagülasyon yaparak partikül maddeleri kaldırabilirsiniz, ama koagülasyon, flokulasyon ve sedimentasyonla sadece renk ve organic karbonu (TOC) kaynak sudan kaldırabilirsiniz. Düşük renk ve düşük TOC konsantrasyonlarıyla suyun arıtılması, sadece parçacık halinde kirletici maddelerin temizlenmesi için bir arıtma yeterli olabilir, ve bu iki atomlu toprak filtre gibi bir düşük-maliyetli filtreleme işleminin kullanımı tercih edilebilir. Eğer ek su kalitesi geliştirilmesi gerekirse, söz konusu bu işlem dizisi için metotlar geliştirilebilinir (Logsdon et al., 1999).

Kullanılan maliyet tahminleri, çeşitli çalışma kapsamları bilinen Proje tasarım seviyelerine dayanmaktadır. İşin kapsamı, bir günlü arıtım miktarından, inşaatı için gerekli tüm proje ve dökümanları kapsar (Cilensek, 2005). Maliyet tahminleri, tüm süreci dikkate alarak yapılmalıdır. Hem sermaye ve işletme ve bakım (O & M) maliyetleri de tahmine dahil edilmelidir. Tahmin O & M maliyeti için zor olabilir, ve ekonomide bazen beklenmedik büyük değişiklikler meydana gelir ve daha önceki tahminleri geçersiz kılabilir. Operatör personel için yedek parça ya da ekstra ekipman envanterini tutmak ve rutin bakım faaliyetleri için onarım ihtiyacı, maliyet tayinlerine dahil edilmelidir. Bazı küçük su kuruluşları, su araçlarında sermaye yatırımı olarak başlangıçta tasarruf etmek isterken, ekipman bakım ve sık yedek parça değiştirilmesi masrafları ile karşı karşıya kalırlar. Özellikle küçük kuruluşlar, arıtma proseslerinin işletilmesini düşünüyorken, aynı zamanda bunları kompetan kişilerin de işletmesini düşünmeleri gerekir. Ağırlıklı olarak kırsal yerlerde olan arıtma tesisleri, büyük yerlerden uzak olanlar, tecrübeli yöneticileri buralarda çalıştıramayacakları için, kriz zamanında ne yapabileceklerini hesap etmelidirler. Bazı kuruluşlar için, O & M düzenlemeleri üzerine sözleşmeler veya uzun vadede başarılı bir çalışma için dışarıdan ek destek alabilirler (Logsdon et al., 1999).

7.2.8. Çevresel Uyumluluk

Çevre uyumluluk sorunları büyük bir miktarda, kalıntı atığın yönetimi, arıtma işlemlerinden çıkan atıktan ve arıtma için gerekli olan enerjiden oluşur. Su temizleme etkisi arıtma tesisi ötesine uzanır. Güvenli içme suyu sağlamanın faydaları çok büyüktür, ama dikkatli seçilmeyen arıtma proseslerinin ciddi çevre sorunları yaratmak demek olduğunu bilmeli ve buna göre güvenli su sağlamak için dikkat edilmelidir. Alternatif arıtma süreçleri atfedilen halk sağlığı yararları ve çevre zararları konusunda nicel hesaplamaları yapma, bunları düşünmekten çok varsayımları ve katı verilerin sadece sınırlı bir miktarını bilmek, ancak bu tahminleri yapılmasındaki zorluk, mühendisleri bu işleri yapmaktan da vaz geçirmemelidir (Logsdon et al., 1999).

Artıklar ya da çamur veya su arıtmanın diğer yan ürünleri, yaygın olarak, çevresel uyumluluk dikkate alındığında düşünülmektedir. Büyük hacimlerde su çamurunun yüzey sularına atılması artık çoğu yerde izin verilmemektedir. Bu nedenle, koagülasyon, gelişmiş koagülasyon ve kireç yumuşatması tarafından üretilen artıklar çevreye kabul edilebilir bir şekilde ele alınması gerekir. Tuzlu veya az tuzlu suların uzağında olan kaynaklar, salamuraların atılması konusunda zorluklarla karşılaşabilirler. Su arıtma toplam maliyetinin önemli bir kısmını oluşturan artıkların arıtılması; bazı durumlarda, proses seçimini etkileyebilecek derecede olabilirler (Logsdon et al., 1999).

Su israfı su kaynaklarının sınırlı olduğu alanlarda önemli olabilecek bir konudur. Membran prosesleri kullanan arıtma filtrasyon diğer yaklaşımlar üzerinde bazı avantajları vardır, ama bir zar işlemi tarafından reddedilen su fraksiyonu aşırı ise, o zaman daha az su arıtılmış su talebini karşılamak için kullanılabilir. Ya da ek arıtma olmadan bir çok alanda yüksek hacimli işlem atıklarına geri dönüşüm yapılır (Logsdon et al., 1999).

Su kuruluşlarının enerji kullanımı gelecekte bir çevre endişesi haline gelebilir. Gelecekteki maliyetlerin tahmini oldukça zordur. Enerji krizi ve yakıt fiyatlarındaki keskin artışlar Birleşik Devletleri'nde meydana geldiğinde, gelecekteki enerji maliyet artışlarının olası etkisini dikkate alanlar, 1970'lerin ortasına bakabilirler. Pıhtılaşmış kimyasallar, çamur bertaraf maliyetleri ve elektrik teslim fiyatlarının bir öncesi ve sonrası karşılaştırılması, gelecekteki enerji fiyat artışlarına bir mikrofiltrasyon bitkinin açığı, karşı pıhtılaşmanın kullanıldığı bir arıtma tesisinin açığına karşı bir değerlendirme yapılması yararlı olabilir (Logsdon et al., 1999).

7.2.9. Dağıtım Sisteminde Su Kalitesi

Dağıtım sisteminde istenen su kalitesinde, arıtma süreçlerinin etkisinin sürecin değerlendirmesinde dikkate alınması gereken bir faktör olduğu  bilinmelidir,  ve şunları içermektedir (Logsdon et al., 1999) :

• Su arıtma tesisini terk ederken kimyasal ve mikrobiyolojik stabilite,
• iç korozyon ve çökelmenin önlenmesi
• dağıtım sistemine mikrobiyolojik kontrol
• Diğer kaynaklardan gelen su ile kalite uyumluluğu
• dağıtım sisteminde dezenfeksiyon yan ürünleri oluşumunun en aza indirilmesi.

Su dağıtım sistemi izleme ile ilgili düzenleyici gereklilikler, arıtma tesisindeki içme suyu  MCLs değerlerine uysa da, dağıtım sistemindeki su kalitesinin bozulması yasal uyumluluk sorunlarına yol açabilir.

Arıtma işlemleri su stabilitesini artırmak için seçilmelidir. Örneğin, ozon kabiliyeti büyük organik moleküller, molekül bağlarını kırmak ve daha küçük organik moleküller oluşturmak ya da ozon kullanılması suda bakterilerin büyümesini teşvik etmek, moleküler fragmanları, su içinde bulunan bir bakteri için daha uygun bir besin kaynağı oluşmasına neden olabilir . Bu büyüme arıtma tesisinde bir filtre yatak içinde yer alırsa, daha fazla biyolojik kararlılıkta su üretebilir. Diğer yandan, az ya da hiçbir organik madde filtre yatağında bakteriler tarafından metabolize edilmezse, organik maddeler dağıtım sistemi içine geçecek ve orada biyofilm büyümesini teşvik edeceklerdir. Dağıtım sistemi biyofilm mikrobiyolojik uyum ihlalleri, tatları ve kokuları, aşırı klor talep ve serbest klor tükenmesi ve su şebeke korozyon da dahil olmak üzere çeşitli sorunlara neden olabilir. pH ve bitmiş suyun alkalinite su zamanla stabil olmayacak gibi ise, dağıtım sistemindeki su kalitesi, su arıtma tesisinde sorunlu gözükmese de, korozyon nedeniyle problem olmaya başlayabilir ve kalitesi değişebilir (Logsdon et al., 1999).

Birden fazla su kaynakları tek bir su programı tarafından kullanıldığında, su uyumsuzluk sorunları ortaya çıkabilir. Bunlar, düşük mineral bir su dağıtım sistemi içinde karıştırılarak yüksek mineral içeriğine sahip bir su kaynak suyunun, doğası nedeniyle de olabilir. Ters-osmoz yoluyla arıtılmış su, geleneksel arıtılmış yüzey suyu ile beraber konulursa problem çıkabilir. Alternatif olarak, farklı kaynaklardan gelen sular farklı dezenfeksiyon teknikleri ile arıtılabilinir. Genel olarak, bir dağıtım sisteminde serbest klor ile dezenfekte kloramin su ve su karışımı yanlış olarak kabul edilir. İki farklı su etkileşim bölgesinde, serbest klor, kimyasal kalıntı mevcut ise serbest klor azaltılması ve dikloramin veya azot triklorür oluşturan monokloramin ile reaksiyona girebilir. Tat ve koku şikayetleri bu uygulamadan kaynaklanabilir (Logsdon et al., 1999).

7.2.10. Prosesi Ölçekleme Sorunları

Fizibilite çok büyük boyutlarda süreçlerini büyütmek için ya da bazı durumlarda önemli ölçüde çok küçük boyutlarda küçültmek için kullanılır. Böyle koagülasyon ve yüzey su veya çöktürücü kireç yumuşama filtrasyon gibi karmaşık arıtma prosesleri, fiziksel olarak küçültülmüş olur, ancak yüksek eğitimli operatör için ekipman maliyetleri ve ihtiyaçları küçültme işlemi ile uygulanamaz hale getirebilir. 10 MGD (38.000 m3 / gün) ya da 1 MGD (3.800 m3 / gün) pratik ve yönetilebilir süreçler 0.01 MGD (38 m3 / gün) çok karmaşık olabilir. Öte yandan, küçük su sistemleri için çok iyi çalışan süreçler, büyük sistemler için pratik olmayabilir. Membran filtreler küçük sistemler için çok iyi çalışırlar, fakat mikrofiltrasyon sistemleri 100 den 500 mgd’ye (3.8 x 105 den 1.9 x 106 m3/gün) olduğunda çok büyük bir pompalama ve birçok küçük parçayı birleştirmek gerekecektir. Arıtma modülleri (örneğin, mikrofiltrasyon) daha fazla modülü katarak daha büyük boyuta genişleyebilir. Bu genişleme 100 kat boyutta olursa, genişleme için sorunlu hale gelebilir. Diğer taraftan granüler ortam filtreleri büyük ya da küçük bir yüzey alanına sahip bir filtre tasarlanması ile genişletilebilir (Logsdon et al., 1999).

7.3. Kaynağa Bağlı Arıtma Prosesi Seçimi

Arıtma süreci alternatiflerinin seçme temeli, ham suyun özellikleri ve bitmiş su kalite hedefleri tarafından kurulmuştur. Dikkate daha çok, sıkı içme suyu kalite standartlarının gelecekte uygulanması ve ham su kalitesine olası değişiklikler ve değişkenliği verilmelidir. Böylece amaç ve hedeflerin yanı sıra kısıtlamalar ve önceki bölümde tanımlanan kısıtlamalar, tüm alternatif süreçlerin seçimi üzerine olmalıdır. Ayrıca, büyük ekipman, yükleme sonrası hizmetleri ve operatörler ve bakım personelinin yeteneğinin yanı sıra, atık taşıma gereksinimleri ve su arıtma kimyasallarının kullanılabilirliği ve maliyet durumu, tüm büyük su arıtma seçimini etkileyen süreç, özellikle uzak bölgelerde ve gelişmekte olan ülkelerde önemlidir (Kawamura, 2000). Seçimi ve belirli bir tesiste kullanılmak üzere su arıtma süreçlerinin tasarımı pratiklik, güvenilirlik, esneklik ve genel ekonomi ile belirlenir. Su arıtma tesisi tasarımında deneyimli mühendisler herhangi bir durum için en iyi arıtma sistemini belirlerler ve onların tavsiyeleri projenin planlama yapılmasının erken dönemlerinde uygulanmalıdır (Technical Manual, 1985).

Yeraltı suyu ve yüzey suyu arasındaki arayüz havadan kısıtlı, ama özellikle hassas ve toplam çevrede kritik bir niştir. Bu arayüzde, karasal manzara çevre koşullarından etkilenmiş olan yeraltı suyu memba çevre koşullarından etkilenmiş olan yüzey suyu ile etkileşime girer. Ayrıca, kimyasal olarak farklı yüzey suyu, hyporheic bölgede kimyasal olarak farklı yeraltı suyu karşılaşınca gerçekleşecek olan kimyasal reaksiyonlar bazı durumlarda karasal veya sucul ekosistemlerde, değişikliklerin bir göstergesi olarak kullanılabilir biyokimyasal bir ortama neden olabilir. Aynı havadan gelen bu arayüzü, birçok farklı bilimsel ve teknik disiplinlerin odaklanmasından dolayı anlama yeteneği zordur. Yeraltı suyu ve yüzey suyunun arayüzünü okuyanlarda bunun faydası büyük karasal ve sucul ekosistemlerde olumsuz ya da olumlu değişikliklerin yararlı biyolojik veya kimyasal göstergeleri bilmeleri olur (Winter et al., 1998).

Zaman içerisinde (5 ila 10 yıl), yeterli bir süre boyunca alınan yüzey suyu kalitesi ile ilgili veriler, hem gözden geçirilmiş ve fiziksel, kimyasal, mikrobiyolojik ve ham suyun radyolojik özelliklerini değerlendirmek için değerlendirilmelidir olmalıdır. Risk değerlendirmesi, aynı zamanda suyun, kimyasal sızıntılar veya radyoaktif atıklar ile kirlenme açısından yapılmalıdır. Ayrıca, havzadaki mevcut ve gelecekteki arazi geliştirme derecesi  incelenmelidir (Kawamura, 2000).

Ham su özellikleri büyük farklılıklar gösterir, rezervuar su yüzey ve yeraltı suyu ile karşılaştırıldığında, sert ve yumuşak su ve nehir suyu arasındaki fark, büyük ölçüde değişmektedir. Bu nedenle, yeraltı suyu sistemleri yüzey suyuna göre daha yaygındırlar, ancak daha fazla kişi yüzey suyu içmektedir (Flynn, 2009). Yeraltı suyu olarak proses suyu kaynağı olarak seçilirse, yüzey su ile ilişkili aynı hususlar geçerlidir. Ham su kaynağı olarak yeraltı suyunda ilave çalışmalar yapılması gerekir, jeolojik koşullar, pompalama sonucu su tablasının çekilmesi, deniz suyunun karışması ve endüstriyel atıklar, evsel atıklar, gübreler, tarımsal kimyasallar yeraltı sularına geçebilirler (Kawamura, 2000).

Sadece belirtilen nedenlerden dolayı, veri analizi, bir su kaynağının kalitesini değerlendirmek için çok önemli bir yöndür. Maksimum konsantrasyon seviyelerinin analiz ve dikkatle değerlendirilmesi gerekmektedir. Ham su bileşenleri İçme Suyu Kalite. 

Standartları ile sınırlıdır. Ham suyun arıtılabilirliği, laboratuvar ölçekli testlerin kullanımı ve bir pilot çalışma yoluyla değerlendirilebilir (Kawamura, 2000).

Önerilen arıtma tesisinin yakınında başka bir arıtma tesisi varsa, dizayn mühendisleri yeni yapılacak arıtma hakıında fikir verebilirler (Kawamura, 2000).

7.3.1.Yüzey Sularının Arıtılması

Yüzey suyu işleme kaynakları su kalitesine bağlı olarak, çeşitli metodlar ile gerçekleştirilebilir. Bazı örnekler, geleneksel arıtma ile başlayarak, aşağıda verilmiştir. Tüm yüzey suları dezenfeksiyon gerektirir, bu nedenle ne olursa olsun bir yüzey su arıtması için seçilen arıtma şekli, dezenfeksiyonu içermelidir (Logsdon et al., 1999).

Sadece Filtrasyonsuz Dezenfeksiyon: Yüzey sularının arıtılmasında çok az bir kısım dezenfeksiyon kullanmaktadır, ve nüfusun artması ile birlikte yavaş yavaş kullanılmamaya başlamaktadır, ve su yöneticilerinin kontrolde zorlanmaları veya su havzasına sahip olmaları konusundaki zorluklar da söz konusudur. Bununla birlikte, bazı çok büyük olanlar da dahil olmak üzere bazı sistemler, şimdi su arıtma için bu yaklaşımı kullanmaktadırlar.

Konvensiyonel Arıtma: Dezenfeksiyon farklı arıtma tesislerinde değişen dezenfektan ilave noktası ya da noktaları ile geleneksel arıtmaya dahildir. Geleneksel arıtma trendi,  uzun süreler için 20 ila 50 NTU aşan bulanıklık, ara ara ya da her zaman bulanık olan kaynak suları için uygundur. Ohio Nehri arıtması için modern bir varsayımsal geleneksel olan filtrasyon tesisleri (Şekil 7.1) sel esnasında, 10 NTU’dan 1000 NTU’ya kadar yüksek olacak şekilde, suda olan bulanıklığı arıtacaktır (nehir üzerindeki konumuna da bağlı olarak). Koagülant dozlar sel sırasında 100 mg / L 10 mg / L gibi düşük olabilir. Tercih koagülanta bağlı olarak, bir alkali eklenmesi bazı zamanlarda gerekli olabilir. Hızlı karıştırma flokülasyon tarafından takip edilecektir. Sedimantasyon, geleneksel uzun dikdörtgen havzalarda başarılı ya da tüp ya da plaka yerleşimciler tarafından destekli havzalarda olabilir. Filtrasyon muhtemelen çift medya (kum üzerinde taşkömürü) kullanımını içerecektir. Yan ürün oluşumu dezenfeksiyon düşürücü mevcut vurgu ile, klorlama muhtemelen sedimantasyondan sonra veya filtrasyondan sonra yer alacaktır. TOC kontrolü için olağanüstü önlemler gerektirecek Ohio Toplam organik karbon konsantrasyonu genellikle çok yüksek değildir (Logsdon et al., 1999). 

Şekil 7.1. Yüzey sularında konvensiyonel arıtma.

Ön Arıtma ile Konvensiyonel Arıtma: Bazı yüzey suları çok sediment yükü taşıdığı zaman, su arıtma tesisleri konvansiyonel arıtmadan once, bir ön çökeltim adımı koyar. Yirminci yüzyılın başlarında, hiçbir kimyasal ilavesi ile düz sedimantasyon konvansiyonel arıtmadan önce askıda katı maddeleri kaldırmak için uygulanmamıştır. Şimdi, polimer eklemek veya birinci sedimantasyon adımını arttırmak ve arıtmanın geri kalanı üzerindeki yükü azaltmak için koagülant yaygındır. Bu nedenle, kaynak sularının geniş bir arıtma olabilir konvansiyonel arıtma yöntemi, bazı daha geleneksel arıtma ön şeklini gerektirir ve bu da zor olabilir. Kloraminler veya klor dioksit kullanılarak ön dezenfeksiyon kaynağı, su içinde bakteri konsantrasyonu azaltmak için bazı tesislerde kullanılabilir (Logsdon et al., 1999).

Çok Yüksek Kaliteli Kaynak Suları için işlemler: Kaynak suları, çok düşük türbiditlerde, TOC’u düşük konsantrasyonlarında ve gerçek renk düşük konsantrasyonlarında olanlar için, konvansiyonel arıtma tesisinde kullanılan arıtmanın bazı adımları gerekli olmayabilir, ya da diğer filtrasyon işlemleri daha uygun olmaktadır. Çok yüksek kalitede bir kaynak suyuna muamele iki-atomlu toprak filtrasyon yavaş kumlu süzme kullanılarak önceden arıtma olmaksızın ya da konvansiyonel arıtma şeklinde, sedimentasyon stepini ortadan kaldırarak, doğrudan filtrasyon ile süzme ile elde edilebilir. Şekil 7.2 flokülasyonun ihmal edildiği bir in-line filtrelemeye alternatif olarak, doğrudan filtreleme için bir işlem şematik diyagramıdır. Klorlama üzerine DBPlerin yüksek konsantrasyonlarını getirmek üzere değil, büyük olasılıkla sular için, klor iyi bir dezenfektan olacaktır (Logsdon et al., 1999).

Şekil 7.2. Yüzey sularında doğrudan ve in-line filtreleme ile arıtma

Çözünmüş Hava Flotasyonu: Rezervuarlar ve önemli alg çoğalmalarının olduğu diğer yüzey suları, temizlenmeyen filtreler hızlı birşekilde algler tarafından tıkanır. Düşük bulanıklı kaynak suları için uygun yöntemler alg yüklü su arıtması gerektirdiğinde çok başarılı değillerdir. Yosun batmak yerine yüzme eğiliminde olduğundan dolayı geleneksel arıtmada kullanılan sedimantasyon havzalarda olsa da, yosun kaldırılmasında  çok başarılı değillerdir. Alg yoğunluğu suyunkine yakın olursa ve oksijen üretirlerse, algler kendi yüzdürme cihazlarını oluşturabilirler. Varsa, algler dahil soğutulmuş partikül maddeler, durultma tankının üstünde yüzerler, bu nedenle, daha iyi bir yosun çıkarılması için uygun olan bir işlem hava flotasyonunu (DAF) çözündürür. DAF, temizleme süreci ve yosun aynı yönde çalışırlar. Konvansiyonel arıtmadaki gibi, DAF kimyasal besleme, hızlı karışım ve flokülasyonda olur, ama sonra DAF temizleyici sedimantasyon havzası içine konur. Bir DAF işlem şeması Şekil 7.3 'de gösterilmiştir. 

Şekil 7.3. Yüzey sularında çözünmüş hava flotasyonu / filtrasyon arıtma

Yosunu yüksek konsantrasyonlarda olan sular, dezenfeksiyonda da yüksek konsantrasyonlarda öncü yan ürünleri olabilir (DKB), yani serbest klor ile ön dezenfeksiyonda, DBP ile uyum sorunlarına neden olabilir. Klorlamanın hemen önce veya filtrasyon ve kloraminler gibi alternatif dezenfektanların kullanımından sonra, kabul edilmesi gerekebilir (Logsdon et al., 1999).

Membran Filtrasyon: Membran filtrasyon süreçlerinin geniş bir yelpazesini kapsayan ve kullanılan membran prosesine bağlı olarak çeşitli kaynak suyu kaliteleri için kullanılabilir. Mikrofiltrasyon, yüzey sularının arıtmasında kullanılan, bakteri, protozoa ve kistler ookisti ve bulanıklığa sebep parçacıklar dahil partikül madde, geniş bir yelpazede kaldırabilir. Virüsler o kadar küçüktürler ki, bazıları mikrofiltrasyon zarlardan geçmeye çalışırlar. Mikrofiltrasyon yavaş kum filtrasyonu veya silisli toprak (DE) filtrasyonu, kaynak suyu türbiditleri için daha geniş bir uygulama için pratik olmakla birlikte, mikrofiltrasyon birçok geleneksel arıtma tesislerinde karşılaşılan yüksek türbiditleri işleyemez. Bu işlem ile arıtılmış su için uygun dezenfeksiyon işlemi çözünmüş organik karbon (DOC) ve kaynak suyunun  içeriğine bağlıdır, bu nedenle Mikrofiltrasyon, çözünmüş maddeleri kaldırmaz. Membran filtrasyonun avantajlarından dolayı, çok yüksek Giardia kist ve Cryptosporidium ookistlerin kaldırılması, otomasyon kolaylığı ve bir membran tesisi için az yer kaplayan ve büyük bir genişleme ile tek seferde modüler bir şekilde küçük artışlarla kapasite yükleme yerine fizibilite dahil, ana giderler zamana yayılmış olur. Bir mikrofiltrasyon işlem dizisi Şekil 7.4'te gösterilmiştir (Logsdon et al., 1999).

Şekil 7.4. Yüzey suyunda Mikrofiltrasyon Arıtma.

7.3.2. Yeraltısuyunun Arıtılması

Derin kuyulardan elde edilen birçok yeraltı suyu, bulanıklık ve mikrobiyolojik kirleticiler açısından çok yüksek kalitedelerdir. Onlara arıtma gerektiren maden bileşenleri yoksa, sadece arıtma olarak dezenfeksiyon yapılarak tüketim için uygun olabilir. Pek çok durumda, yer altı suyunda bulunan mineraller için ek arıtma gerekebilir (Logsdon et al., 1999).

Sadece Dezenfeksiyon, veya Arıtma Yapılmaması: Bazı yeraltı suları mikrobiyolojik kalite standartlarına uygun ve bir mineral içeriği varsa sadece dezenfeksiyon gerekebilir, bazı ülkelerde de dezenfeksiyona gerek te olmayabilir. Yeraltı Suyu Kuralları USEPA tarafından değiştirilip yayınlanırsa, o zaman bu durum değişebilir. Bu durumu lehine çeviren durum, akifer yüzey suyuyla direk bağlantılı değildir ve kuyu iyi inşa edilmişse, akiferde kirlenme olmaz. Yüksek kalitedeki yeraltı suları için, en yaygın olarak kullanılan  dezenfektan doğal klorindir (Logsdon et al., 1999).

Demir veya Manganez, ya da her ikisinin de yok edilmesi, Artı Dezenfeksiyon: Eğer akiferdeki mineraller, demir ve mangan içerirse, bu inorganik bileşenler yeraltısuyunda bulunabilirler. Demir ve manganezin çıkarılması için, oksitlenme, çökeltme ve süzme yaygın olarak kullanılır. Şekil 7.5 demir ve manganın yokedilme prosesini göstermektedir. Kaynak suyunun içinde organik varlığı oksidasyon ve süzme ile demir ve manganezin kaldırılmasını zayıflatabilir. Demir havalandırma ile bir çok durumda oksitlenebilir. Doğal organik madde (DOM), yüksek konsantrasyonlarda mevcut değilse, 8 veya daha yüksek bir pH değerinde işleme, havalandırma ile demir daha hızlı bir oksidasyonu teşvik eder. Klor, potasyum permanganat, klor dioksit veya ozon, demir ve manganezi oksitlemek için kullanılabilir. Potasyum permanganat yaygın demire göre daha zor okside olan, manganez için kullanılmaktadır. Yeşil kum, özellikle küçük ve orta ölçekli sistemler için çok sayıda işleme tesisleri, demir ve mangan çıkarılması için potasyum permanganat ile bağlantılı olarak kullanılmaktadır. Yaş kum, çok doyduğu zaman permanganatı yüzeyde toplar, ve daha sonra az beslenmiş permanganattan demir ve manganezi çıkarır, böylece operatörler hamsuyun içindeki demir ve mangan için sürekli permanganatın dozajını arıtma tesisinde ölçmek zorunda kalmazlar. Kimyasal oksidanlar havalandırma yerine kullanıldığında, basınçlı filtreler arıtma sonrasında yeniden pompalanmasına gerek kalmadan, demir ve mangan kaldırılmasını gerçekleştirmek için kullanılır (Logsdon et al., 1999). 

Şekil 7.5 Demir ve mangan arıtma, yeraltı suyu.

Çöktürücü Kireç Yumuşatma: Sert su, kalsiyum ve magnezyumun aşırı konsantrasyonlarını içermektedir. Hem yeraltı ve yerüstü suyundan sertliği kaldırmak için çöktürücü kireç yumuşatması ile arıtılabilinir. Arıtmada magnezyumu kaldırmak için, yüksek kalsiyumu da çöktürmek için yeterli pH değerini yükseltmek veya suya sönmüş kireç veya sönmüş kireç eklemek gerekir. Gazsız sertliği mevcutsa, sodyum karbonat ilavesi aynı zamanda kalsiyum ve magnezyum çökeltilmesi için çözüm olabilir. Su filtre edilmeden önce, kalsiyum karbonat ve magnezyum hidroksit çökeltileri bir bölme ile başka bir yere çıkarılır. Tesisin yumuşatma kısmında, ayrı karıştırıcıların, flokülasyon ve sedimentasyon proseslerinin olduğu yerde, kşreç çamurunun döndürülmesi, CaCO3 çökeltmelerini ve aglomera olan parçacıkları çoğaltır. Katıların temas ettiği temizleyiciler, hızlı karıştırıcı, flokülasyon ve sedimentasyon tek bir ilem havzasındaki steplerden oluşur ve uzun ve dikdörtgen çökeltme havzalarından ziyade yüksek hızlı arıtma tesisleri için dizayn edilirler. İki aşamalı yumuşatma işlemi Şekil 7.6 da gösterilmiştir. Katıların  temas ettiği temizleyiciler, düşük sermaye maliyeti ve daha küçük alanı gereksinimleri olduklarından, özellikle yeraltı suları için cazip bir alternatif olurlar ve ayrık flokülasyon ve sedimantasyon birimlerine göre daha sık kullanılmaktadırlar (Logsdon et al., 1999).

Katıların temas ettiği temizleyicilerin kullanılması, çökelen maddelerin tortu bırakmasındaki, kanallarda ölçekleme yapılmasındaki ve boruları birbirine bağlayan unite proseslerindeki sorunları azaltabilir. Magnezyum kaldırıldığında, çökmüş su, yüksek pH’a (11.0 10.6) sahiptir ve pH’ı düşürülmelidir. Tipik haliyle, bu yeniden karbonasyon ile gerçekleştirilir (yani, karbon dioksit eklenmesi ile). Yeniden karbonasyon sonucu oluşan katı madde orta karıştırma, flokülasyon, sedimantasyon tesisleri tarafından çıkarılabilir. Bazı yumuşatma tesislerinde, karbon dioksit, daha çok pH azalması meydana getirmek ve suyu stabilize etmek için ikincil çöktürmeden sonra eklenir.

İki aşamalı yeniden karbonasyon, sertlik gidermeyi optimize etmek ve yumuşak suyun dengesini kontrol altında tutmakta daha etkili olmakla birlikte, daha az pahalı tek aşamalı yeniden karbonatlama işlemi, bazen aşırı kireç tedavisinde kullanılır. Kireç, karbon dioksit ile reaksiyona girer, çünkü havalandırma bazen yeraltı karbondioksiti kaldırmak için kireç yumuşatmadan önce kullanılır. Karbondioksit arıtması için daha fazla kireç kullanmak için sadece havalandırmanın kullanılabilir olup, olmadığı kararı ekstra kireç maliyetleri ve üretilen ekstra çamura karşı havalandırmanın maliyetinin bir ekonomik analizi yapılarak destekli olabilir (Logsdon et al., 1999) .

Şekil 7.6. İki kademeli aşırı kireç yumuşatma arıtması, yeraltısuyu.

İyon Değişim Süreçleri: Reçine yumuşama için en yaygın iyon değişimi sodium katyon değişimi (zeolit) reçinesidir, burada sodyumu iki değerlikli iyona, kalsiyum, magnezyum ve radyumu da içererek değiştirir. Radyum kalsiyum veya magnezyum ya da Ca ve Mn’nin her ikisi ile birlikte mevcutsa, radyumu yok etmeden önce, reçinenin sertlik giderme kapasitesi tükenir, böylece ilkin sertliği kırılır. Reçine sertlik giderme kapasitesine ulaştıktan sonra, bu, yıkanmış bir sodyum klorid çözeltisi ile yeniden, işlenmiş su ile durulanır. Rejenerasyon işlemi, reçineyi sodyum formuna döndürür, böylece tekrardan yumuşatma işlemi için kullanılabilinir. Kaynak suyunun bir kısmı, tipik olarak yumuşatıcı kabın etrafından bypass edilerek, yumuşatılmış su ile harmanlanır. Bu bitmiş su stabilize etmek için yardım eden kalsiyum iyonlarını sağlar (Logsdon et al., 1999).

Anyon değişim reçineleri katyon değişim reçineleri ile suyu yumuşatmak için kullanılarak benzer ekipman ile su arıtmasında kullanılır. Nitratlar gibi sülfatlar gibi anyonlar da diğer bileşiklerle birlikte, bu işlem ile çıkarılır. İyon değişim süreçleri suyu yumuşatmak için kullanılır, bazı durumlarda da, örneğin nitrat veya radyum olarak düzenlenmiş kirleticilerin uzaklaştırılması için kullanılır. İyon değişimi parçacık maddelerin, organiklerin, demir ve manganezin su içerisinde düşük olması halinde uygundur (Logsdon et al., 1999).

Ön arıtma ile demir ve manganezi kaldırmak için, eğer bu inorganikler varsa, önce iyon değişimi yapılmalıdır. Yüksek konsantrasyonlardaki NOM’lar bazı iyon değişim reçinelerini kirletebilir. Genellikle küçük tesislerde kullanılan iyon değişimi, sertlik konsantrasyonu ve yüksek gazsız sertliği değişken olan sularda, kireç ile yumuşatmada avantajlıdır. Şekil 7.7, bir iyon değişim tesisinin proses diyagramıdır (Logsdon et al., 1999).

Figure 7.7. Ion exchange softening, groundwater.

7.4. Su Arıtması için Düzgün Proseslerin Seçilmesi

Sorun arıtma proseslerinin, birçok kullanım ve / veya bir yer için uygun olmamasıdır. Birçok arıtma için gereken yedek parça, bakım ve güç tüketiminden dolayı, arıtma tesisleri, dünyanın birçok yerinde gerçekçi olmayan bir seçenek olurlar. Arıtma sürecinin amacı oluşturulmalıdır. Sorunları öncelik sırasına göre sıralamak gerekir (URL 3).

Analiz amaçlı, sorunları “SHTEFIE” de adresleyerek, aşağıdaki gibi gruplayarak, gelişme programları ile kalkındırabiliriz:

H-Sağlık Faktörleri

• Sağlık istatistikleri, morbidite ve mortalite oranları
• Önemli-fekal oral yolla (ve diğer) geçen hastalıklar
• Mevcut Sağlık hizmetleri

T—Teknolojik Faktörler

• Su talebi ve kullanımı
• Yedek parça ve malzemelerin mevcudiyeti
• Yerel bilgi ve uzmanlık
• Mevcut su temini ve sanitasyon tesisleri; Önerilen gelecekteki yatırımlar
• Arıtma tesislerinin tasarım ömrü
• Ham su özellikleri; kaynak, kalite, kullanılabilirlik, güvenilirlik
• Su kalite standartları
• Güç Gereksinimleri

E—Economik Faktörler

• Ekonominin yapı, grup endüstriyel ve tarımsal bileşeni tarafından çıktısının alınması,
• Büyük istihdam sektörleri
• Yabancı döviz kazancı (ihracat)

Tüm su temini için öncelikleri etkiler

• Ekonomi boyutu, gelecek, ödemeler dengesi, ticari ilişkiler, ekonomi ve güvenlik açığı izolasyonu, gelir dağılımı boyutu
• Tüm ödeme yeteneğini etkiler

F—Finansal Faktörler

• Mevcut Finans; finansman yöntemi
• Yetenek ve ödeme istekliliği

I—Kurumsal Faktörler

• Organizasyon ve yönetimi için mevcut rolleri ve sorumlulukları
• Kuruluşlar arasında İlişkiler
• Mevzuat, polislik ve yönetmelikler

E—Çevresel faktörler

• İklim, yağış, hidroloji
• Toprak koşulları, jeoloji, yeraltı suyu özellikleri
• Su-kaynak kullanılabilirliği
• Herhangi bir bitkinin etkisi; gürültü, koku, böcekler, görsel etki, sağlık konuları
• Sürdürülebilirlik

7.5. İçmesuyu Arıtma Tesisi Dizaynının Zorlukları

Su arıtma mühendisliği yirminci yüzyılın ilk başlarında geliştiği zaman, ana hedefi enfeksiyon yapan organizmaları kaldırmak veya inaktivite etmekti. Klorlama ve filtrasyon uygulamaları ile, büyük ölümlere neden olan sudan gelen hastalık salgınlarının önlenmesi ABD’de 1930'larda muazzam başarı ile uygulanmıştır (Lane, 2005).

Sonuç olarak, 1960'lar, 1970'ler ve 1980’lerde yetişen mühendisler, hem eğitimde hem de sanayide, yüzey sularında mikrobiyolojik kirliliğin giderilmesinin sadece filtrasyon ardından da klorlamak olduğuna inanıyorlardı. Yer altı suyunun süzülmüş olacağını düşünerek, sadece klorlamaya ihtiyaç olduğunu düşünüyorlardı. Herhangi bir ek arıtma için genellikle sadece demir ve mangandan kaynaklanan aşırı sertlik veya rankle ilgili, sağlıkla ilgisi olmayan parametreleri ele alırlardı (Lane, 2005).

1970'ler ve 1980'lerde yeni bir içme suyu endişesi ortaya çıktı: içme suyunda bulunan organik bileşiklerin belli miktarlarda yarattığı potansiyel uzun vadeli sağlık risklerini. 1990'larda mikrobiyolojik kirlenme ile ilgili eski endişe, su arıtma mühendisleri arasında bir odak noktası olarak yeniden ortaya çıktı (Lane, 2005).

Son zamanlarda, yeni sağlık etkileri araştırmaları, birkaç inorganik kirleticiler için güvenli içme suyu konsantrasyonlarının yeniden gözden geçirilmesine yol açmıştır. Amerika Birleşik Devletleri'nde, arsenik için MCL 50 den 10 ppb’ye düşerek, önemli ölçüde azalmıştır. Bu, pek çok kuruluş için yeni arıtma metodları yaratmıştır (Lane, 2005).

Belediye atıksuyunun hamsuya dönüştürülmesinin planlı veya plansız dönüşümü gitgide önem kazanmaya başlamıştır. Modern insan hayatından kaynaklanan, bileşenlerden yeni kaynaklar bulmaya yöneltmiştir. Bu personel hijyeni ürünü ve ilaç bileşiklerini içerir. Ayrıca, yeni "yükselen" patojenler tespit edilmektedir ve su kaynaklarının potansiyel oluşumu ve arıtılabilirliği değerlendirilmektedir. Su arıtma tesisleri için tasarım gereksinimleri bu gelişmelerde, olası etkileri henüz belirlenmemiştir. Son on yılda, yeni su arıtma teknolojileri geliştirilerek devam etmiş ve eski teknolojiler geliştirilmiştir. Son olarak, 11 Eylül 2001'den bu yana, terörizm ve vandalizm eylemleri nedeniyle, belediye su sistemlerinin güvenlik açığının kapatılması ön plana alınmıştır. Konumlandırma ve kritik sistem komponentlerini dizayn etmek, su arıtma tesisleri dahil olmak üzere, bu zararı azaltmaya yönelik yaklaşımlardır (Lane, 2005).

REFERENCES

Cilensek, R.F. (2005) “Chapter 26: Water Treatment Plant Construction Cost Estimating”, Water Treatment Plant Design, Editor: Baruth E.E., p. 26.1-26.10, McGraw-Hill Publ., ISBN: 0-07-141-872-5, USA.

Droste, R.L., (1997) “Chapter 9: Water and Wastewater Treatment Operations”, Theory and Practice of Water and Wastewater Treatment, p. 219-242, John Wiley & Sons, Inc., ISBN: 0-471-12444-3, USA.

Flynn, D.J. (2009) “Chapter 41: “Municipal Systems”, The Nalco Water Handbook, 3^rd Edition, p. 41.1-41.32, McGraw-Hill Publ., ISBN: 978-0-07-154883-0, USA.

Fulton, G.P. (2005) “Chapter 2: Master Planning and Treatment Process Selection”, Water Treatment Plant Design, Editor: Baruth E.E., p. 2.1-2.15, McGraw-Hill Publ., ISBN: 0-07-141-872-5, USA.

Gray, N.F. (2008) ”Drinking Water Quality”, 2^nd Edition, Cambridge University Press, ISBN: 978-0-521-87825-8, USA.

Kawamura, S. (2000) “Integrated Design and Operation of Water Treatment Facilities”, John Wiley & Sons, Inc., 683 p., ISBN: 0-471-35093-1, USA.

Lane, T.J. (2005) “Chapter 1: The Challenge of Water Treatment Plant Design”, Water Treatment Plant Design, Editor: Baruth E.E., p. 1.1-1.6, McGraw-Hill Publ., ISBN: 0-07-141-872-5, USA.

Logsdon, G., Hess, A., Horsley, M. (1999) “Chapter 3: Guide to Selection of Water Treatment Processes”, Water Quality and Treatment, Editor: Letterman R.D., p. 3.1-3.26, McGraw-Hill Publ., 5^th ed., ISBN: 0-07-001659-3, USA.

Muntisov, M. (2005) “Guide to Selection of Water Treatment Processes”, Water Encyclopedia, 1, 439-444.

National Research Council (1997) “Safe Drinking Water from Every Tap”, National Academy Press, Washington D.C., USA.

Pontius, F.W. (1999) “New Horizons in Federal Regulation.” Jour AWWA, 90 (3), 38-50.

Technical Manual (1985) Joint Departments of the Army and Air Force, USA, Technical Manual TM 5-813-3/AFM 88-10, Volume 3, Water Supply, Water Treatment.

Winslow, J.M., (2005) “Chapter 30: The Challenge of Water Treatment Plant Design”, Water Treatment Plant Design, Editor: Baruth E.E., p. 30.1-30.7, McGraw-Hill Publ., ISBN: 0-07-141-872-5, USA.

Winter, T. C., Harvey, J. W., Franke, O. L., Alley, W. M. (1998) ”Ground Water and Surface Water A Single Resource”, U.S. Geological Survey Circular, 1139, 79 p., Denver, Colorado.

URL1.http://www.who.int/water_sanitation_health/WHS_WWD2010_guidelines_2010_6_en.pdf. Available at: December 10, 2015.

URL2.http://extoxnet.orst.edu/faqs/safedrink/stan.htm. Available at: December 13, 2015.

URL3.http://www.lboro.ac.uk/well/resources/technical-briefs/49-choosing-an-appropriate-technology.pdf. Available at: December 13, 2015.