A decision-support approach to implement wastewater recovery technologies through the concept of circular city at full scale

Abstract

Artan tüketim, alışkanlıklar değişmeden sürdürülebilir bir geleceğe ulaşmayı zorlaştırıyor. Günlük hayatta bilinçsizce kullanılan su, bitki, toprak ve enerji kaynakları gelecek nesillere az bir şey bırakıyor. Bu durum, kaynak kıtlığı, atık bertaraf sorunları ve daha sık çevresel felaketlerle sonuçlanıyor. Değişim ülkeler ve şehirlerden başlamalı. Ayrıca, hızlı kentsel göç, atık üretimi, altyapı sorunları ve su yönetimi gibi sorunları beraberinde getirmektedir. Doğrusal kentleşme yapıları bu sorunlara yetişemeyebilir, bu yüzden dairesel kentleşme büyük önem taşımaktadır. Dairesel şehirler, su, besinler, kimyasallar, ısı ve hammadde gibi kaynakları azaltma, yeniden kullanma, geri dönüşüm ve geri kazanma faaliyetleriyle sürdürülebilir bir şekilde geri kazanmaktadır. Bu tezde, atıksudan geri kazanım teknolojisi seçimi, çok kriterli karar verme ile sağlanmaktadır. İlk olarak, kapsamlı bir literatür taramasında olası kriterler ve alternatifler belirlenir. Daha sonra literatürdeki eksik bilgiler ve uzman görüşlerine bağlı olarak bazı kriterler ve alternatifler elenmiştir. Daha sonra kriterler listesi ekonomik, çevresel, teknik ve sosyal kriterler olarak 4 kümede sınıflandırılmıştır. Çalışmada atıksudan besin geri kazanım teknolojilerini kriterlere göre sıralamak ve en iyi geri kazanım teknolojisini seçmek için bulanık Analitik Hiyerarşi Prosesi, Analitik Ağ Süreci ve İdeal Çözüme Benzerlikle Tercih Düzeni Tekniği yöntemleri kullanılmıştır. Kriterler açısından değerlendirilen alternatifler sürdürülebilirlik indeks değerlerine göre sıralanmıştır. Bulanık AHP ve TOPSIS'de en iyi atıksudan kaynak geri kazanım teknolojisi 4.31 ve 0.54 sürdürülebilirlik indeksi ile membran iken ikinci sırada 2.83 ve 0.39 SI ile air stripping ve 2.65 ve 0.34 SI ile precipitation yer almaktadır. Öte yandan ANP yöntemine göre membran (5.18) birinci sırada yer alırken bunu sırasıyla precipitation (4.55) ve air stripping (4.16) izlemiştir.Rising consumption hampers sustainable future without habit change. Daily water, plant, soil, and energy use exhaust resources, leaving little for future generations. This causes shortages, waste problems, and disasters. Countries and cities must initiate change. Urban migration causes waste, infrastructure, and water issues. Circular cities vital for sustainability, as linear urbanization falls short. They recover resources sustainably through reduction, reuse, recycling, and recovery, including water, nutrients, chemicals, heat, and materials. In this thesis, wastewater resource recovery selection is provided by multi-criteria decision making. First, possible criteria and alternatives are determined in a comprehensive literature review. Then, some criteria and alternatives were eliminated depending on the missing information in the literature and expert opinions. Then, the list of criteria was classified into 4 clusters as economic, environmental, technical, and social criteria. In the study, fuzzy Analytical Hierarchy Process, Analytical Network Process and Preference Order Technique with Similarity to Ideal Solution were used to rank the recovery technologies according to criteria and to select the best recovery technology. Alternatives evaluated in terms of criteria are listed according to their sustainability index values. In the fuzzy AHP and TOPSIS, the best wastewater source recovery technology is the membrane with a sustainability index of 4.31 and 0.54, while air stripping with an SI of 2.83 and 0.39 and precipitation with a SI of 2.65 and 0.34 are in the third place. On the other hand, according to the ANP method, the membrane (5.18) ranked first, followed by precipitation (4.55) and air stripping (4.16), respectively.