Gradbeništvo

Kako je sodobno čiščenje odpadnih voda spremenilo naš svet

Kako je sodobno čiščenje odpadnih voda spremenilo naš svet



We are searching data for your request:

Forums and discussions:
Manuals and reference books:
Data from registers:
Wait the end of the search in all databases.
Upon completion, a link will appear to access the found materials.

Čiščenje odpadnih voda je pogosto spregledana civilizacijska potreba. Brez ustreznih kanalizacijskih sistemov, čistilnih naprav in splošne ureditve bi bila naša mesta povsod zrela za bolezni in človeške odpadke.

Verjeli ali ne, večina sodobne tehnologije ravnanja z odpadnimi vodami, za katero menimo, da je običajna v katerem koli domu 21. stoletja, kot so stranišča in kanalizacijske cevi, je v veliki zgodovinski shemi pravzaprav razmeroma nova.

Zgodovina čiščenja odpadnih voda

To še ne pomeni, da kanalizacijskih sistemov ni bilo že več let. Navsezadnje so imeli stari Rimljani na vrhuncu svojega imperija zapleten sistem kanalizacije. Znanje o tem, kako lahko slabo upravljana odpadna voda drastično vpliva na zdravje družbe, je razmeroma novo.

Rimljani so imeli centraliziran sistem za odplake, čeprav je bil po današnjih standardih dokaj osnovni. Odprti in zaprti jarki in cevi bi odnašali iztrebke in smeti, predvsem z odtokom deževnice. Kontaminirana voda bi nato stekla v velike betonske rezervoarje, v katerih se je kanalizacija umirila, preden je voda lahko stekla v bližnje reke. Tam je bila vodovodna instalacija v zaprtih prostorih, nad kanalizacijo pa so bile zgrajene tudi javne stranišnice.

V srednjeveški Evropi so zaprte kanalizacije, kamnite kanale ali jarke uporabljali za odvajanje odplak stran od stanovanjskih prostorov, pogosto v povezavi z greznicami, toda lončne komore so pogosto odlagali neposredno na ulice. Med letoma 1858 in 1859 je bila Temza v Londonu polna neobdelane odpadne vode, ki je skupaj z zelo vročim vremenom povzročila tisto, kar je postalo znano kot "Veliki smrad".

V 17. in 18. stoletju so se hitro razširili vodovodi in črpalni sistemi, vendar je industrijska revolucija privedla do še hitrejše rasti mest in onesnaževanja, ki je delovalo kot stalni vir za izbruh smrtonosnih bolezni, kot sta kolera in tifus.

POVEZANE: KAKO DELUJEJO POSTOPEK ZA PRIPRAVO VODE

Ko so mesta v 19. stoletju rasla, so naraščajoči pomisleki glede javnega zdravja privedli do razvoja komunalnih sanitarnih programov in izgradnje kanalizacijskih sistemov v mnogih mestih. Ti sistemi so pogosto odvajali odplake neposredno v reke brez čiščenja, toda konec 19. stoletja so v številnih mestih uporabljali kemično obdelavo in sedimentacijske sisteme.

Gradnja centraliziranih čistilnih naprav se je začela med koncem 19. in začetkom 20. stoletja. Ti sistemi so kanalizacijo prenašali s kombinacijo fizikalnih, bioloških in kemičnih postopkov za odstranjevanje onesnaževal. Tudi v devetdesetih letih 20. stoletja so bili novi kanalizacijski sistemi zasnovani za ločevanje nevihtne vode od gospodinjske odpadne vode, da se prepreči preobremenitev čistilnih naprav med močnim dežjem.

V 19. in 20. letih so inženirji razvili bolj dovršene sisteme za čiščenje pitne vode, preden je bila oskrbovana s prebivalci v mestih.

Če za trenutek stopimo nazaj in preučimo časovni načrt, lahko začnemo razumeti, kako nedavno se je pojavilo učinkovito čiščenje odpadnih voda v velikem obsegu. Pred približno 150 leti je bilo prvih nekaj centraliziranih primerov čiščenja vode v mestih. Desetletja bi trajala, da bi se pojavile bolj toge prakse.

Leta 1972 je bil v ZDA sprejet zakon o čisti vodi. Do tega trenutka se je čiščenje odplak v nekaterih mestih še vedno opiralo na kemično čiščenje in filtracijo, prečiščena odplaka pa se je pogosto odlagala v reke in potoke. Predobdelava industrijske odpadne vode je bila malo na poti, da se prepreči, da bi strupene kemikalije motile biološke procese, ki se uporabljajo v čistilnih napravah.

Po sprejetju zakona o čisti vodi so mesta začela postopek, znan kot sekundarno čiščenje, ki iz odplak odstrani vse organske snovi, ki onesnažujejo. Odpadne vode z visokimi koncentracijami organskih materialov in hranil, ki jih odlagajo v reke, so povzročale cvetenje alg in rast bakterij, kar je ustvarilo mrtve cone v rekah. Sekundarna obdelava v bistvu izkorenini odtok mikroorganizmov in organskih snovi, tako da ob izpustu le malo vpliva na okoliško okolje.

Če pomislimo, je pred 50 leti veliko skupnosti na svetu odlagalo večinoma neobdelano odplako v reke.

Procesi čiščenja odpadnih voda so v zadnjih 30 letih resnično najhitreje rasli, zdaj pa ima vsaka načrtovana občina na svetu neko obliko centraliziranega sistema ravnanja z odpadno vodo. Vse je tudi za velike stroške - na ravni milijard in milijard dolarjev.

Zdaj pa lahko splaknemo stranišča in se tuširamo, ne da bi se zares skrbeli, kaj se dogaja z vso umazano vodo. Pred izpustom v lokalne reke in jezera z njo ravnajo zanesljivi upravljavci čistilnih naprav. "Oh, in kaj se zgodi z vsemi trdnimi snovmi iz odpadne vode?" se morda sprašujete. No, v nekaterih primerih bodo čistilne naprave pustile, da se posuši, zapakirajo in prodajo kot gnojilo, da bodo dopolnile velike stroške vodenja čistilne naprave.

V drugih primerih bodo nekatere rastline iz blata uporabile za proizvodnjo metana, ki ga bodo nato sežgale za električno energijo ali prodale. Danes čiščenje odpadnih voda uporablja znanost in tehniko, čeprav je še vedno nekoliko smrdljivo. Predvidevamo, da gre z ozemljem.

Zdaj, ko razumemo, kako nedavno se je pokazalo naše poznavanje sanitarij, ko gre za človeške odpadke, si poglejmo natančneje, kako delujejo čistilne naprave.

Kako deluje sodobno čiščenje odpadnih voda

Ko splaknete stranišče, se vaši odpadki po kanalizaciji pretakajo do čistilne naprave, ki jo čisti. Kanalizacijski sistemi so povsem njihova tema, zato se bomo osredotočili predvsem na to, kako se vaša odpadna voda iz ene najbolj umazanih snovi na planetu vrne v vodo, ki je varna za okolje in v teoriji dovolj varna za pitje. Nekatere rastline za odpadno vodo, znane kot naprave za ponovno uporabo s celotnim ciklom, bodo celo odvzemale odpadno vodo in jo obdelale vse do pitne vode, ki bo nato črpana prebivalcem mesta. Morda se sliši grozno, toda današnja raven inženirstva in kemije omogoča obratom za ponovno uporabo v celotnem ciklusu, da proizvajajo pitno vodo, ki je kemično enaka tisti, ki je trenutno v vaši pipi.

POVEZANE: ZGRADILI SMO MINIATURNO OBČINO ZA PRIPRAVO VODE, DA SE BOMO UČITI O USTVARJANJU ČISTE VODE

Preden se poglobimo v poseben postopek čiščenja odpadnih voda, postavimo stvari v lestvico. New York City ima vrsto 14 odpadne vode čistilne naprave, ki ravnajo 1,3 milijarde litrov odpadne vode na dan (4,9 milijarde litrov). To je dovolj odpadne vode, da se mrtvo morje v 8 letih napolni z odplakami, samo iz enega velikega mesta.

Družba torej ustvarja veliko odpadkov. Poglejmo, kaj se najprej zgodi, ko prispe na čistilno napravo.

Pred in primarno zdravljenje

Ko odpadna voda prispe v čistilno napravo, najprej odfiltrira vse velike kose skozi precej velik zaslon. Ti zasloni se običajno imenujejo prečni zaslon, njihova glavna naloga pa je, da kanalizacija postane bolj homogena, da lahko teče skozi črpalke in cevi v obratu.

Odpadki, odstranjeni z zaslončk, se odpeljejo na odlagališče, nekoliko manj močne odplake pa se odpravijo v naslednjo stopnico, peskasto komoro.

Zrnate komore so v bistvu samo veliki bazeni, v katerih zagotovo ne želite plavati, omogočajo, da se večji delci v kanalizaciji usedejo na dno. Ti večji delci, kot so umazanija, pesek in veliki delci hrane, se imenujejo pesk. Tudi ta postopek pomaga kanalizaciji, da postane bolj homogena kot takrat, ko je prišla. Pesk se odpelje tudi na odlagališča.

Ko se odplake v teh prvih nekaj procesih precej homogenizirajo, se premaknejo na primarni čistilci.

Primarni čistilniki delujejo kot velikanske usedalne bazene, ki delcem, večjim od 10 μm (0,01 mm), imenovanim suspendirane trdne snovi, omogočajo, da se usedejo na dno bazena. Ogromna posnemajoča roka prav tako strga maščobo in maščobo, ki se dvigata po površini vode.

Ti primarni čistilniki temeljijo na principu, imenovanem hitrost usedanja, v bistvu samo hitrost, s katero se delci usedejo. Inženirji poskrbijo, da dotok vode do primarnega čistilnika ni večji od hitrosti usedanja delcev, kar zagotavlja, da se delci še vedno umirijo in kanalizacija še naprej teče.

Po odhodu iz primarnih čistilnih naprav odplake ne vsebujejo trdnih snovi več kot 10 μm in so v tem trenutku večinoma onesnažene z organskimi snovmi. Odplake se nato premaknejo naprej bazeni za prezračevanje, začetek sekundarnih postopkov obdelave.

Sekundarno čiščenje odpadnih voda

Prezračevalni bazeni so v bistvu vroče kadi za odplake. Skozi dno kanalizacije prepihajo zrak, ki kanalizacijo poživi z raztopljenim kisikom. Inženirji črpajo tudi aktivno blato v prezračevalne bazene, ki so v bistvu bakterije in odpadki iz naslednjega kroga čistil. To aktivno blato poveča vsebnost kisika v vodi in bakterije gredo blazno, ki poje vse organske snovi.

Po prezračevalnih bazenih bo odplaka videti precej bolj jasna in se bo odpravila na sekundarne čistilnike. To je zadnji postopek filtriranja, pri katerem se vsi preostali delci naselijo. Snov, ki se usede, je pravkar omenjeno aktivno blato, del pa se ponovno uporabi za nemoteno delovanje prezračevalnih bazenov. Kar se ne uporablja, pustimo, da se posuši, preden ga odstranimo ali uporabimo kot gnojilo.

Ko odplake zapustijo sekundarna čistilna sredstva, je bilo odstranjenih 85 odstotkov vseh organskih snovi in ​​videti bo precej jasno. Tomordabodite varni tudi za pitje, vendar verjetno ne boste želeli. Končni postopek pred izpustom je razkuževanje.

Ta postopek uniči vse bakterije, ki so še ostale v vodi, in poskrbi, da se v reke ne izliva nobenih bolezni. To se običajno opravi s pomočjo klora, ozona ali ultravijolične dezinfekcije (ali njihove kombinacije).

Dezinfekcija z ozonom vključuje odvajanje električne energije v vodo, zaradi česar se molekule kisika v plinu spremenijo v molekule ozona, ki bakterije oksidirajo, povzročijo, da se njihove celične stene zlomijo in ubijejo.

POVEZANE: KAKO INŽENIRJI IZRAČUNAJO onesnaževanje pred dimniki

Obdelava s klorom na podoben način ubije bakterije, vendar je voda dodana tekoči kemikaliji, upravljavci čistilnih naprav pa klor običajno odstranijo pred izpustom iztoka, tako da klor ne škoduje okolju.

In nazadnje, inženirji lahko z ultravijolično svetlobo tudi premešajo DNK bakterij, kar onemogoča njihovo razmnoževanje. Vsi trije postopki imajo različne prednosti in slabosti in se po vsem svetu uporabljajo dokaj zamenljivo.

V večini primerov se po razkuževanju voda spusti v reke in potoke. V regijah, kjer je vode malo, se včasih prečiščena odpadna voda vrne nazaj na drug krog čiščenja, ki bo predelana v pitno vodo. Kemično je to zelo varno in bi ga verjetno lahko uporabili še na mnogih krajih po svetu, če ne bi bilo stigma obdaja postopek zaprte zanke spreminjanja odpadne vode nazaj v pitno vodo.

Celoten postopek traja 24 do 36 ur za molekulo vode, da pride skozi čistilno napravo.

In to je čarobnost čiščenja odpadnih voda. To je bistven proces, ki nam omogoča, da živimo svoje življenje, ne da bi morali razmišljati o lastnih odpadkih. Vsekakor se zahvalite vsem upravljavcem čistilnih naprav okoli vas, ker se morajo spoprijeti s tistim, česar nočete, 24 ur na dan, 7 dni v tednu.


Poglej si posnetek: What is an Ecosystem for kids Ks 3,KS 2 (Avgust 2022).