Su dağıtım şebekelerinde ek klorlama sistemlerinin karıştırılmış karınca aslanı optimizasyon yaklaşımı kullanılarak optimum tasarımı

Klor, ülkemizde olduğu gibi dünya genelinde de kentsel su dağıtım şebekelerinde yaygın olarak kullanılan dezenfeksiyon maddelerindendir. Düşük maliyeti, uygulama kolaylığı ve patojen mikroorganizmaların büyük çoğunluğunu etkisiz hâle getirmesi klorun dezenfeksiyon maddesi olarak tercih edilmesinde etkili olmaktadır. Klorlama işlemleri genellikle arıtma tesisi çıkışı veya depo girişinde merkezi enjeksiyon yoluyla uygulanmaktadır. Ancak bu yöntemde enjeksiyon noktasına yakın bölgelerde klor konsantrasyonu yüksek seyrederken; şebeke uçlarında değerler belirgin şekilde azalmaktadır. Bu dengesizliğin giderilebilmesi için ek klorlama istasyonlarının kurulması gerekmektedir. Klorun şebeke boyunca homojen dağılması ve konsantrasyonun istenen sınırlar içinde tutulabilmesi açısından bu istasyonlar kritik öneme sahiptir. Ayrıca sistem maliyetlerinin en aza indirilebilmesi amacıyla bu istasyonların sayısı, yerleşimi ve enjeksiyon dozajlarının doğru şekilde belirlenmesi gerekmektedir. Bu tez çalışması kapsamında, su dağıtım şebekelerinde su kalitesi standartlarının sürdürülebilir biçimde sağlanmasına yönelik olarak; ek klorlama istasyonlarının sayılarının, şebeke üzerindeki konumlarının ve her bir istasyondan uygulanacak klor enjeksiyon miktarlarının belirlenmesine imkân tanıyan bir simülasyon-optimizasyon yaklaşımı geliştirilmiştir. Geliştirilen yaklaşımın simülasyon aşamasında borular içerisindeki hidrodinamik akım ve klor taşınımı süreçlerinin modellenmesi amacıyla, Amerika Birleşik Devletleri Çevre Koruma Ajansı (US-EPA) tarafından geliştirilen EPANET modeli kullanılmıştır. Optimizasyon aşamasında ise doğadaki karınca aslanlarının avlanma davranışlarını temel alan Karınca Aslanı Optimizasyonu (ALO) yaklaşımının geliştirilmiş bir varyantı olan Karıştırılmış Karınca Aslanı Optimizasyonu (SHALO) yaklaşımı kullanılmıştır. Geliştirilen simülasyon-optimizasyon yaklaşımının uygulanabilirliği literatürde yaygın olarak kullanılan örnek bir su dağıtım şebekesi üzerinde değerlendirilmiştir. Bu değerlendirme kapsamında, önerilen yaklaşım hem önceki çalışmalarla hem de klasik ALO yaklaşımı ile eş koşullar altında çözülerek karşılaştırmalı analizlere tabi tutulmuştur. Elde edilen sonuçlar, SHALO yaklaşımının hem çözüm kalitesi hem de hesaplama verimliliği açısından daha üstün performans sergilediğini göstermiştir