Історія септичних систем (еволюція каналізації)

У 1892 році Віктор Гюго написав знамениту фразу: «Історія людства відображена в історії каналізації». У чомусь він мав рацію. Звісно, те, що тече в сьогоднішніх каналізаційних системах, дуже відрізняється від того, що текло у каналізацію за часів Віктора Гюго. Але розуміння історії септичних систем допоможе нам оцінити кроки, які ми робили протягом багатьох років для покращення керування стічними водами.

Історію септичних систем можна розбити на такі визначні часові рамки:

історія ранніх віків;

грецька цивілізація;

середні віки (санітарна темрява);

індустріальний вік (час санітарної освіти)

епоха суворих екологічних стандартів

Історія ранніх віків

Перші сучасні люди (homo sapiens) були розсіяні великими територіями, які відходи поверталися у землю, де вони розкладалися внаслідок природних циклів. Оскільки ранні люди були переважно кочовими та нечисленними, така форма утилізації відходів ніколи не була проблемою. Проблема, однак, виникла, коли людство почало адаптуватися до мінливих потреб і заснувало перші постійні поселення близько 10 000 років тому під час аграрної революції. За такого нового способу життя накопичення необроблених відходів мало помітні екологічні наслідки. Відсутність записів ускладнює оцінку санітарних умов у архаїчний час. Найбільш раннє задокументоване свідчення знаходиться в законі Мойсея, в якому описується утилізація людських відходів шляхом закопування їх у землю (Повторення Закону 23).

Месопотамія (3500-2500 е.) була першою, хто вирішив проблему санітарії. Археологи виявили руїни будинків з Ура та Вавилону, до яких були підключені дренажні системи. деякі з цих дренажних систем вивозили відходи у вигрібні ями, а інші – у вигрібні ями.

Найраніша витончена система управління відходами була у долині Інда (26-1700 рр. е.). Місцева спільнота мала вражаюче міське планування з ефективним муніципальним управлінням, яке досить серйозно ставилося до санітарії. Будинки було підключено до дренажної системи, а стічні води очищалися перед скиданням у вуличну каналізацію. Стічні води прямували конічним теракотовим трубам в невеликі відстійники. Тут тверді частинки осідали, а рідини переливали через дренажні канали, що ведуть у вуличну каналізацію. Дренажні канали були засипані огранованим камінням та цеглою, які, швидше за все, були видалені під час очищення. Це перша задокументована спроба очищення стічних вод.

Грецька цивілізація – попередники сучасної санітарії

Ми повинні дякувати грекам за винахід сучасних каналізаційних та септичних систем. Більшість, якщо не всі сучасні системи керування стічними водами сягають Стародавньої Греції. Звичайно, насправді греки не винайшли водопостачання та каналізаційні системи, але немає сумнівів у тому, що вони їх удосконалили.

Греки збудували складні каналізаційні системи, які все ще існують і чудово працюють, хоча їм 4000 років! Греки з’єднали свої будинки з вбиральнями, відходи з яких стікали трубами, якими стічні води зрештою прямували до збірного басейну за межами міста. Звідси викладеними цеглою трубопроводами вода прямувала на поля, де вона використовувалася для зрошення. Ці канали були побудовані з кам’яних плит на дні та увінчані двома ортостатами, розташованими на відстані 30 см один від одного. Потім вони були вкриті кам’яними плитами, утворюючи коробчастий водопропускний канал.

Середньовіччя – санітарний темний вік

Крах Римської імперії збігся з тим, що історики назвали темними віками санітарії. Це був період, коли септичні системи та утилізація відходів перестали мати велике значення. Цей період тривав близько 1000 років. У цей час відмовилися від уявлення про воду як основне джерело здоров’я. Захоплюючі дух споруди, побудовані римлянами для транспортування води, були покинуті в ході однієї з найдивніших історичних подій. Людина повернулася до того, щоб забирати воду з річок та скидати відходи без попередньої обробки, що призвело до зростання інфекційних захворювань.

Враховуючи, що римляни мали складні канали для видалення стічних вод, дивно, що до кінця XIX століття менше 50% італійців мали водопровідну питну воду і більше 77% не мали каналізації. У середні віки вважалося, що вода шкідлива здоров’ю. Бруд покривався блискітками та перуками, а гігієна вважалися огидним задоволенням. Було поширена думка, що прийняття ванни відкриває пори шкіри і піддає організм всіляким захворюванням.

У період санітарної темряви в будинках рідко були облаштовані туалети з водовідведенням. Звичайною практикою було спорожнювати нічні горщики на вулиці. Це відображено в італійському фільмі 1985 року “Non ci resta che piangere”, в якому головний герой гуляє середньовічним містом і знайомиться з системою утилізації відходів. Але навіть у ті часи були помітні винятки. Наприклад, у деяких містах центральної та північної Італії було прийнято керівні принципи муніципалітетів контролю за станом навколишнього середовища. Муніципалітет розробив закон, що забороняє вивезення вигрібних ям або вивезення їхнього вмісту влітку.

У Мілані вигрібні ями спорожнялися навачіри (cisternari) – люди, які керували «наваццем» або візком. На ці візки збирали відходи, а потім вивозили його за місто. Міські правила також забороняли злив відходів на дорогах або в річки та заохочували використання стічних вод як добрив. Примітно, що деякі річки не були захищені. Наприклад, річку Ніроне, що в перекладі означає «чорна річка», було названо так через велику кількість стічних вод, які скидалися до неї.

У 1530-х роках Європу вразили епідемії, і це був переломний момент. Король Франциск I наказав кожному домовласнику в Парижі побудувати септичні системи (туалети й вигрібні ями) для власного використання. Ці вигрібні ями використовувалися до 1700-х років. Будівництво вигрібних ям на кожній ділянці допомогло знизити випадки забруднення питної води.

Будівництво вигрібних ям у Лондоні сягає 1189 року. Стічні води збиралися у вигрібних ямах, де вони оброблялися бактеріями, а потім доправлялися в сільську місцевість для удобрення землі. «Граблі» (rakers) або «гонгфермори» (gongfermors) видаляли стічні води з вигрібних ям і продавали їх фермерам за межами міських стін як добрива. Вигрібні ями у Лондоні продовжували використовуватись для поховання побутових відходів до 1880 року.

Епоха санітарної освіти

Промислова революція проклала шлях для урбанізації, що також призвело до більш зваженого управління стічними водами та септичним системам. Великобританія була однією з перших країн, які почали експериментувати з організованими діями щодо покращення санітарних умов у місті. Першу каналізаційну систему в Лондоні було побудовано між 1858-1856 рр. Стічні води відводилися з будинків у канали на вулицях, а потім скидалися до Темзи. У той час не було розуміння необхідності видалення забруднюючих речовин із стічних вод перед їх скиданням у воду.

У Франції правила поводження з відходами життєдіяльності були визначені в 1850-х роках, і землевласники були змушені були займатися очиствою, організовувати водовідведення, щоб зменшити кількість забруднень, що відправляються за течією. Це було відповіддю на безпричинне забруднення річок, що ставало дедалі помітнішим. Тим часом, італійці приділяли більше уваги розвитку інфраструктури питної води, але не приділяли особливої уваги водовідведенню. Однак у 1870 році проект неаполітанської каналізації був започаткований завдяки участі лікарів, архітекторів та інженерів. Результатом стала напрочуд сучасна концепція поводження з відходами, щоправда на її будівництво пішли роки, і вона була запущена тільки в 1889 році. Дослідження показують, що на той час у кожному великому місті Італії була діюча каналізаційна система.

У 1800-х роках у США було введено громадські колектори, насамперед, для очищення стічних вод. Однак вигрібні ями використовувалися в будинках для захоронення людських відходів. Незважаючи на це, в багатьох будинках, як і раніше, використовувалися каналізаційні системи, що не були призначені для стічних вод. У великих містах, таких як Бостон, вже в 1700-х роках було встановлено каналізаційні колектори, а для труб використовувалися порожні колоди. Непоодинокими були випадки, коли відходи життєдіяльності приносило на вулиці міста штормом. Перша в історії ініціатива з управління стічними водами виникла в 1647 року в британській колонії Массачусетс.

У ХХ столітті відбулася революція у септичних системах. У 1912 році Королівська комісія з очищення стічних вод виступила з ідеєю біохімічної потреби в кисні (БПК) та запровадила протоколи з управління стічними водами. До того, як їх зруйнувала Перша світова війна, всі великі міста Європи мали системи управління стічними водами. До 1950 року дискусія про забруднення була зосереджена на якості води, і було досягнуто загального консенсусу щодо взаємозв’язку між хімічним забрудненням і токсичністю води.

Еволюція систем очищення стічних вод та септичних систем

Первинне очищення каналізаційної води

Це видалення важчих твердих частинок шляхом гравітаційного осадження. Траншеї і ями були ранніми формами первинної обробки, і вони в основному використовувалися для видалення більш важких твердих частинок, щоб запобігти засміченню ґрунту.

У 1860 році була спроектована вигрібна яма нового типу, в якій вхідна та вихідна труби були занурені під поверхню води, утворюючи водяний затвор. Септики вдосконалили цю ідею і почали широко використовуватися до 1895 року.

Первинне очищення відходів було, фактично, основним методом очищення стічних вод до 1972 року, коли закон про чисту воду зробив вторинне очищення води обов’язковим.

Вторинна очистка відходів

Це процес, при якому бактерії та ферменти використовуються для перетворення органічних відходів у вуглекислий газ, воду та енергію. Засоби для вторинної обробки відходів полягали в дво варіантах дії: фіксації (біоплівці) або зупиненні зростання (активний мул). Фіксація полягала у тому, що створювався субстрат, в якому могли зростати мікроорганізми, що очищають воду. Стічні води текли через аеровану біоплівку, що допомогло знизити БПК. Для суспендованих систем вирощувалась біомаса, яка змішувалася зі стічними водами, що призводило до зниження БПК. Потім тверді частинки видалялися за допомогою процесу седиментації.

Висновок

Сьогодні майже в кожному місті світу функціонує система каналізації та очищення стічних вод. Стічні води з будинків проходять через системи первинного та вторинного очищення за допомогою різних процесів, перш ніж вода буде випущена в природнє середовище. Однак підключати всі домогосподарства до загальноміської каналізації, як і раніше, недоцільно. Септики використовуються як альтернатива у тих випадках, коли підключення до міської каналізаційної системи недоцільне.

Введення бактеріальних добавок та біопрепаратів зробило септики дуже ефективними при очищенні стічних вод, і тепер це, фактично, стало альтернативою для очищення стічних вод міськими каналізаційними системами.

Незважаючи на те, що септичні системи є більш-менш ефективними рішеннями для первинного очищення, додавання полів для вилуговування, бактерій для септиків і сучасних септичних систем дозволяє досягти високоякісного очищення стічних вод.