Organize sanayi bölgesine ait atıksu arıtma tesisinde ECAM modellemesiyle karbon emisyonu değerlendirmesi

Öz

Günümüzde, iklim değişikliğine etkisi olan faktörlerden biri de atıksu arıtma tesisleridir. Atıksu arıtma tesislerinde meydana gelen temel sera gazı emisyonları; karbondioksit (CO2), metan (CH4) ve nitröz oksit (N2O)’dir. Sera gazı emisyonu, atıksu arıtma tesisindeki işletme prosesi, elektrik tüketimi, çamur arıtımı, bertaraf için taşıma gibi faaliyetlerden kaynaklanmaktadır. Bu çalışmanın amacı; Tekirdağ’da bulunan karışık atıksuların arıtıldığı bir Organize Sanayi Bölgesine ait atıksu arıtma tesisinde oluşan sera gazı emisyonlarının (CO2, CH4, N2O) tahmin edilmesi ve sera gazı emisyonu optimizasyonu yapılmasıdır. Bu çalışmada, sera gazı emisyon hesabı için WaCCliM’in alt organizasyonu olan ECAM web tool programı kullanılmıştır. Çalışma iki bölümde incelenmiş olup, farklı aylardaki sera gazı emisyonu tahminleri yapılmış ve sonuçları karşılaştırılmıştır. Atıksu debisinin artması ve yük miktarının değişkenliği sonucunda en yüksek emisyon 226.573 kgCO2eşdeğer/ay ile Aralık ayında oluşmuştur. Yaz aylarındaki sera gazı emisyon sonuçlarına göre en yüksek emisyon 195.174 kgCO2eşdeğer/ay ile Temmuz ayında oluşmuştur. Çalışmadan elde edilen sonuçlara göre arıtma tesislerindeki emisyon kaynağının çoğunluğu elektrik enerjisi tüketimi ve çamur yönetiminden kaynaklandığı görülmüştür. Emisyonların minimize edilmesi için yenilenebilir enerji kaynaklarının kullanımının arttırılması ve çamur bertarafını azaltmayı sağlamaktır.

Anahtar Kelimeler

• Sera gazı emisyonu
• Atıksu arıtma tesisi
• ECAM yazılımı
• İklim değişikliği
• Enerji verimliliği
• Optimizasyon

Assessment of carbon emission from a wastewater treatment plant of an organized industrial district by ECAM modelling

Abstract

Nowadays, one of the factors that have an impact on climate change is wastewater treatment facilities. The main greenhouse gas (GHG) emissions are carbondioxide (CO2), nitrous oxide (N2O) and methane (CH4) in waste water treatment plants. GHG emissions are caused by several items such as the electric consumption, treatment process, sludge treatment, sludge transportation for disposal in the WWTP. The purpose of this paper is the optimization and estimation of GHG emissions from a central wastewater treatment plant in an organized industrial district in Tekirdag. GHG emissions from WWTP have been calculated using ECAM web tool that is designed by WaCCliM organization. This work analyzed GHG emissions are compared and estimated for different months with in two sections. The highest emissions were estimated in December to be 226.573 kgCO2eq/month because the wastewater flow and wastewater load were increased. The highest emission in summer months was estimated to be 195.174 kgCO2eq/month for July. The results of this work showed that the most of expenses are spent through electric energy consumption and sludge transportation and disposal in the WWTP. GHG emissions are minimized if it is increased the use of renewable energy sources and is decreased to produce disposal sludges.

Keywords

• Greenhouse gas emission
• Wastewater treatment plant
• ECAM web tool
• Climate change
• Energy efficiency
• Optimization

Kaynakça

1. DSİ Genel Müdürlüğü, Etüd ve Plan Dairesi Başkanlığı, İklim Değişikliği Birimi İklim Değişikliği Çerçeve Sözleşmesi, Kyoto Protokolü ve Türkiye. http://www.dsi.gov.tr/iklim/sozlesmeler/cerceve_sozlesme_kyoto/iklim_degisikligi_cerceve_sozlesmesi_ve_turkiye.pdf. Erişim 30.03.2021
2. Elektrik Mühendisleri Odası, Tarımda Karbon Ayak İzi Sürdürülebilir Kalkınmanın Yeni Kuralı: Karbon Ayak İzi.https://www.emo.org.tr/ekler/49c17cab08ed10e_ek.pdf. Erişim 12.05.2021
3. M. Öztürk ve A. Öztürk, BMİDÇS'den Paris Anlaşması'na: Birleşmiş Milletler'in iklim değişikliğiyle mücadele çabaları. Ömer Halisdemir Üniversitesi İktisadi ve İdari Bilimler Fakültesi Dergisi, 12(4), 527-541, 2019. https://doi.org/10.25287/ohuiibf.494667
4. Resmi Gazete Sayısı:29003, Sera Gazı Emisyonlarının Takibi Hakkında Yönetmelik, T.C. Çevre ve Şehircilik Bakanlığı, Ankara, 2014.
5. S. Eggleston, L. Buendia, 2006 IPCC Guidelines for National Greenhouse Gas Emissions Inventories. Institute for Global Environmental Strategies, Japonya, 2006.
6. Intergovernmental Panel on Climate Change. Climate Change 2007: the physical science basis, contribution of working group I to the fourth assessment. https://www.ipcc.ch/site/assets/uploads/2018/05/ar4_wg1_full_report-1.pdf. Erişim 05.01.2021
7. Muratlı Organize Sanayi Bölgesi. https://www.muratliosb.org/kurumsal/. Erişim 06.01.2021
8. Interntional Water Association. https://iwa-network.org/about-us/. Erişim 06.01.2021

9. M. Brander, A. Sood, C. Wylie, A. Haughton, J. Lovell ,Electricity-specific emission factors for grid electricity. Technical Paper, August 2011.
10. Water and Wastewater Companies for Climate Mitigation, Ecam 2.2. methodology energy performance and carbon emissions assessment and monitoring tool. https://wacclim.org/wp-content/uploads/2018/01/ECAM-Methodology-Guide-Jan-2019.pdf. Erişim 17.01.2021
11. S. Eggleston, L. Buendia, 2006 IPCC Guidelines for National Greenhouse Gas Emissions Inventories. Institute for Global Environmental Strategies, Japonya, 2006.
12. S. Eggleston, L. Buendia, 2006 IPCC Guidelines for National Greenhouse Gas Emissions Inventories. Institute for Global Environmental Strategies, Japonya, 2006.
13. D. Fighir, C. Teodosiu, S. Fiore, Environmental and energy assessment of municipal wastewater treatment plants in Italy and Romania: a comparative study. Water, 11, 1611, 2019.https://doi.org/ 10.3390/w11081611.
14. M. Saidan, H. J. Khasawneh., H. Aboelgna, S. Meric, I. Kalavrouziotis, A.H Jasem., B.O. Hayek, S. Al-Momany, M. Al Malla, J.C. Porro, Baseline carbon emission assessment in water utilities in Jordan using ecam tool.Journal of Water Supply: Research and Technology -AQUA. 68.6, 2019. https://doi: 10.2166/aqua.2019.040
15. S. De Gisi, A. Gherghel, G. Iannone, M. Notarnicola, C. Teodosiu, Evaluating the greenhouse gas emissions of a municipal wastewater treatment plant with sludge incineration. Polytechnic University of Bari - Gheorghe Asachi Technical University of Iasi, 2017.
16. H. Gülhan, H. Özgün, M.E. Erşahin, R.K. Dereli, İ. Öztürk, İstanbul’daki biyolojik atıksu arıtma tesislerinin sera gazı emisyonunun modelleme metodu ile tahmini. Fırat Üniversitesi Mühendislik Bilim Dergisi, 30(1), 59-67, 2018. https://dergipark.org.tr/tr/ download/article-file/433459
17. P. Yapıcıoğlu, Atıksu arıtma tesislerinin sera gazı emisyonlarının minimizasyonu. Yüksek Lisans Tezi, Harran Üniversitesi Fen Bilimleri Enstitüsü, Türkiye, 2018.
18. S. Külah, Greenhouse gas invertory for an industrial wastewater treatment plant. Master’s Thesis, Dokuz Eylul University Graduated School of Natural and Applied Sciences, Turkey, 2013.