История септических систем (эволюция канализации)

В 1892 году Виктор Гюго написал знаменитую фразу: «История человечества отражена в истории канализации». В чем-то он был прав. Конечно, то, что течет в сегодняшних канализационных системах, сильно отличается от того, что текло в канализацию во времена Виктора Гюго. Но понимание истории септических систем поможет нам оценить шаги, которые мы предпринимали на протяжении многих лет для улучшения управления сточными водами.

Историю септических систем можно разбить на следующие примечательные временные рамки:

история ранних веков;

греческая цивилизация;

средние века (санитарная темнота);

индустриальный век (время санитарного просвещения)

эпоха строгих экологических стандартов

История ранних веков

Первые современные люди (homo sapiens) были рассеяны по большим территориям, а их отходы возвращались прямо в землю, где они разлагались в результате естественных циклов. Поскольку ранние люди были в основном кочевыми и немногочисленными, такая форма утилизации отходов никогда не была проблемой. Проблема, однако, возникла, когда человечество начало адаптироваться к меняющимся потребностям и основало первые постоянные поселения около 10 000 лет назад во время аграрной революции. При таком новом образе жизни накопление необработанных отходов имело заметные экологические последствия. Отсутствие записей затрудняет оценку санитарных условий в архаичное время. Самое раннее задокументированное свидетельство находится в законе Моисея, в котором описывается утилизация человеческих отходов путем закапывания их в землю (Второзаконие 23).

Месопотамия (3500-2500 до н.э.) была первой, кто решил проблему санитарии. Археологи обнаружили руины домов из Ура и Вавилона, к которым были подключены дренажные системы. некоторые из этих дренажных систем вывозили отходы в выгребные ямы, а другие – в выгребные ямы.

Самая ранняя изощренная система управления отходами была в долине Инда (26-1700 гг. до н.э.). У местного сообщества было впечатляющее городское планирование с эффективным муниципальным управлением, которое довольно серьезно относилось к санитарии. Дома были подключены к дренажной системе, а сточные воды очищались перед сбросом в уличную канализацию. Сточные воды направлялись по коническим терракотовым трубам в небольшие отстойники. Здесь твердые частицы оседали, а жидкости переливались через дренажные каналы, ведущие в уличную канализацию. Дренажные каналы были засыпаны ограненными камнями и кирпичом, которые, скорее всего, были удалены при очистке. Это первая задокументированная попытка очистки сточных вод.

Греческая цивилизация – предшественники современной санитарии

Мы должны благодарить греков за изобретение современных канализационных и септических систем. Большинство, если не все современные системы управления сточными водами восходят к Древней Греции. Конечно, на самом деле греки не изобрели водоснабжение и канализационные системы, но нет сомнений в том, что они их усовершенствовали.

Греки построили сложные канализационные системы, которые все еще существуют и прекрасно работают, хотя им 4000 лет! Греки соединили свои дома с уборными, отходы из которых стекали по трубам, по которым сточные воды в конечном итоге направлялись в сборный бассейн за пределами города. Отсюда по выложенным кирпичом трубопроводам вода направлялась на поля, где она использовалась для орошения. Эти каналы были построены из каменных плит на дне и увенчаны двумя ортостатами, расположенными на расстоянии 30 см друг от друга. Затем они были покрыты каменными плитами, образуя коробчатый водопропускной канал.

Средневековье – санитарный темный век

Крах Римской империи совпал с тем, что историки назвали темным веком санитарии. Это был период, когда септические системы и утилизация отходов перестали иметь большое значение. Этот период длился 1000 лет. В это время отказались от представления о воде как об основном источнике здоровья. Захватывающие дух сооружения, которые были построены римлянами для транспортировки воды, были заброшены в ходе одного из самых замечательных исторических событий. Человек вернулся к тому, чтобы забирать воду из рек и сбрасывать отходы без предварительной обработки, что привело к росту инфекционных заболеваний. Учитывая, что у римлян были сложные каналы для удаления сточных вод, удивительно, что к концу XIX века менее 50% итальянцев имели водопроводную питьевую воду и более 77% не имели канализации. В средние века считалось, что вода вредна для здоровья. Грязь прирывалась блестками и париками, а гигиена считались отвратительным удовольствием. Было широко распространено мнение, что принятие ванны открывает поры кожи и подвергает организм всевозможным заболеваниям.

В эпоху санитарной темноты в домах редко было санитарное оборудование. Обычной практикой было опорожнять ночные горшки прямо на улице. Это запечатлено в итальянском фильме 1985 года «Non ci resta che piangere», в котором главный герой гуляет по средневековому городу и знакомится с системой утилизации отходов. Но даже в те времена были заметные исключения. Например, в некоторых городах центральной и северной Италии были приняты руководящие принципы муниципалитетов по контролю за состоянием окружающей среды. Муниципалитет разработал закон, запрещающий вывоз выгребных ям или вывоз их содержимого летом.

В Милане выгребные ямы опорожнялись наваццари (cisternari) – людьми, которые управляли «навацце» или тележкой. На эти тележки собирали мусор, а затем вывозили его за город. Городские правила также запрещали слив отходов на дорогах или в реки и поощряли использование сточных вод в качестве удобрений. Но примечательно, что некоторые реки не были защищены. Река Нироне, что в переводе означает «черная река», была названа так из-за большого количества сточных вод, которые сбрасывались в нее.

В 1530-х годах Европу поразили эпидемии, и это был переломный момент. Король Франциск I приказал каждому домовладельцу в Париже построить септические системы (выгребные ямы) для своей собственности. Эти выгребные ямы использовались до 1700-х годов. Строительство выгребных ям на каждом участке помогло снизить случаи загрязнения питьевой воды.

Строительство выгребных ям в Лондоне восходит к 1189 году. Сточные воды собирались в выгребных ямах, где они обрабатывались бактериями, а затем отправлялись в сельскую местность для ведения сельского хозяйства. «Грабли» (rakers) или «гонгферморы» (gongfermors) удаляли сточные воды из выгребных ям и продавали их фермерам за пределами городских стен в качестве удобрений. Выгребные ямы в Лондоне продолжали использоваться для захоронения бытовых отходов до 1880 года.

Эпоха санитарного просвещения

Промышленная революция проложила путь урбанизации, которая также привела к большему вниманию к управлению сточными водами и септическим системам. Великобритания была одной из первых стран, которые начали экспериментировать с организованными действиями по улучшению санитарных условий в городе. Первая канализационная система в Лондоне была построена между 1858-1856 гг. Сточные воды отводились из домов в каналы на улицах, а затем сбрасывались в Темзу. В то время не было понимания необходимости удаления загрязняющих веществ из сточных вод перед их сбросом в воду.

Во Франции пункты сбора были установлены в 1850-х годах, и землевладельцы были вынуждены изменить их использование, чтобы уменьшить количество сбросов, отправляемых вниз по течению. Это было ответом на беспричинное загрязнение рек, которое становилось все более заметным. Между тем итальянцы уделяли больше внимания развитию инфраструктуры питьевой воды и не уделяли особого внимания водоотведению. Однако в 1870 году проект неаполитанской канализации был начат благодаря участию врачей, архитекторов и инженеров. Результатом стала удивительно современная концепция, на разработку и строительство которой у них ушли годы, и она была запущена в 1889 году. Исследования показывают, что к тому времени в каждом крупном городе Италии была действующая канализационная система.

В 1800-х годах в США были введены общественные коллекторы, в первую очередь, для очистки ливневых стоков. Однако выгребные ямы использовались в домах для захоронения человеческих отходов. Несмотря на это, во многих домах по-прежнему использовались канализационные системы, хотя на самом деле они не были предназначены для сточных вод. В крупных городах, таких как Бостон, уже в 1700-х годах были установлены канализационные коллекторы, а для труб использовались полые бревна. Нередки были случаи, когда отходы жизнедеятельности приносило на улицы города штормом. Первая в истории инициатива по управлению сточными водами была начата в 1647 году британской колонией Массачусетс.

В ХХ веке произошла революция в септических системах. В 1912 году Королевская комиссия по удалению сточных вод выступила с идеей биохимической потребности в кислороде (БПК) и ввела протоколы по управлению сточными водами. До того, как их разрушила Первая мировая война, все крупные города Европы ввели в действие системы управления сточными водами. К 1950 году дискуссия о загрязнении была сосредоточена на качестве воды, и был достигнут общий консенсус в отношении взаимосвязи между химическим загрязнением и токсичностью воды.

Эволюция систем очистки сточных вод и септических систем

Первичная очистка канализационной воды

Это удаление более тяжелых твердых частиц путем гравитационного осаждения. Траншеи и ямы были самыми ранними формами первичной обработки, и они в основном использовались для удаления более тяжелых твердых частиц, чтобы предотвратить засорение почвы.

В 1860 году была спроектирована выгребная яма нового типа, в которой входная и выходная трубы были погружены под поверхность воды, образуя водяной затвор. Септики усовершенствовали эту идею и стали широко использоваться к 1895 году.

В США первичная очистка отходов была фактически методом очистки сточных вод до 1972 года, когда закон о чистой воде сделал вторичную очистку воды обязательной.

Вторичная очистка отходов

Это процесс, при котором бактерии и ферменты используются для преобразования органических отходов в углекислый газ, воду и энергию. Средства для вторичной обработки отходов имели два варианта действия: фиксация (биопленки) или приостановление роста (активный ил). Фиксация состояла в том, что создавался субстрат, на котором могли расти микроорганизмы. Сточные воды текли через аэрированную биопленку, что помогло снизить БПК. Для суспендированных систем выращивалась биомасса, которая смешивалась со сточными водами, что приводило к снижению БПК. Затем твердые частицы удалялись с помощью процесса седиментации.

Заключение

Сегодня почти в каждом городе мира функционирует система канализации и очистки сточных вод. Сточные воды из домов проходят через системы первичной и вторичной очистки с помощью различных процессов, прежде чем вода будет выпущена. Однако подключать все домохозяйства к общегородской канализации по-прежнему нецелесообразно.

Септики используются в качестве альтернативы в тех случаях, когда подключение к городской канализационной системе нецелесообразно.

Введение бактериальных добавок, биопрепаратов сделало септики очень эффективными при очистке сточных вод, и теперь это фактически стало альтернативой очистке сточных вод городскими канализационными системами.

Несмотря на то, что септические системы представляют собой более или менее эффективные решения для первичной очистки, добавление полей для выщелачивания, бактерий для септиков и современных септических систем позволяет добиться высококачественной очистки сточных вод.