Из првог постројења за пречишћавање отпадних вода на свету—Поглед на развој технологије за пречишћавање отпадних вода!

Предговор: Људски развој је континуирани процес побољшања. Узмите, на пример, третман отпадних вода. Прво постројење за пречишћавање отпадних вода изграђено је након што смо били сведоци штетности и здравствених ризика од неселективног испуштања отпадних вода, што је довело до њеног континуираног развоја. Историја пречишћавања градских отпадних вода може се пратити до старог Рима. У то време, животна средина је имала велики капацитет, а капацитет-самопречишћавања водних тела могао је да задовољи људске потребе за водом; људи су требали само да размотре дренажу. Касније, убрзањем урбанизације, кућна канализација је ширила заразне болести преносећи бактерије. Из здравствених разлога, људи су почели да третирају испуштену кућну канализацију. Ране методе третмана су користиле креч, стипсу, итд., за таложење, или прах за избељивање за дезинфекцију. До касне династије Минг, моја земља је већ имала уређаје за пречишћавање отпадних вода. 1762. Британија је почела да користи креч и металне соли за пречишћавање градске канализације. Данас ћемо углавном популаризовати еколошка знања са два аспекта: штетност загађења животне средине и развој постројења за пречишћавање отпадних вода!

Хајде да прво погледамо неке-познате штетне догађаје загађења животне средине. Између 1930-их и 1960-их, осам великих инцидената загађења животне средине шокирало је свет: инцидент са смогом у долини Мезе у Белгији, инцидент са смогом Донора у Сједињеним Државама, инцидент са смогом у Лондону, инцидент са фотохемијским смогом у Лос Анђелесу у Сједињеним Државама, инцидент са болешћу Минамата у Јапану, инцидент са болешћу Тоиама Итаии у Јапану, инцидент са болешћу Тоиама Итаи Иоккаи{4} у Јапану{4} Јапан и инцидент са јапанским уљем од пиринчаних мекиња. Ових осам великих инцидената загађења животне средине односе се на осам значајних и шокантних догађаја изазваних загађењем животне средине широм света.

Инцидент смога у долини Мезе (Белгија): Од 1. до 5. децембра 1930. године, велике количине смога које је емитовало 13 фабрика у индустријској зони долине Мезе у Белгији, испуниле су ваздух, узрокујући на хиљаде људи у индустријској зони бол у грудима, кашаљ, сузење, отежано дисање. Више од 60 људи је умрло за недељу дана, а страдало је и много стоке. Ово је најранији забележени инцидент загађења ваздуха у 20. веку.

Инцидент са смогом Донора (Сједињене Америчке Државе): Од 26. до 31. октобра 1948. године, град Донора, Пенсилванија, искусио је упорни смог. Ово подручје је било концентрисано фабрикама сумпорне киселине, челичанама и топионицама цинка. Смог који се емитује из ових фабрика био је заробљен у долини, узрокујући да 6.000 људи изненада искуси нелагодност као што су бол у очима, грлобоља, цурење из носа, главобоља и стезање у грудима; Њих 20 је брзо умрло. Овај смог догађај је углавном био узрокован токсичним и штетним супстанцама као што су сумпор-диоксид и металне честице које су приањале на суспендоване честице. Људи су у кратком периоду удисали велике количине ових штетних гасова, што је довело до велике катастрофе.

Догађај смога у Лондону (5-8. децембар 1952): Висок притисак и густа магла прекрили су Лондон, без ветра неколико дана. То се догодило током врхунца зимске грејне сезоне, када су се дим од угља, прашина и влага акумулирали у атмосфери, што је довело до тога да многи становници града доживе потешкоће са дисањем и иритацију очију. За само четири дана умрло је више од 4.000 људи. У наредна два месеца умрло је још 8.000 људи. Ово је био највећи урбани смог изазван сагоревањем угља у 20. веку.

Инцидент са болешћу Минамата у Јапану: Почевши од 1949. године, Јапанска компанија за азотно ђубриво, смештена у граду Минамата, префектура Кумамото, Јапан, почела је да производи винил хлорид и винил ацетат. Пошто је производни процес користио катализатор-који садржи живу (Хг), велике количине живе су испуштене у залив Минамата заједно са необрађеном отпадном водом фабрике. Године 1954. у заливу Минамата почела је да се појављује чудна болест непознатог узрока, названа "болест Минамата". Болест је захватила мачке и људе, са симптомима који укључују нестабилан ход, конвулзије, деформитете шака и стопала, неуролошке поремећаје, савијање тела и гласне плаче, што је на крају довело до смрти. После скоро десет година анализа, научници су потврдили да је жива у отпадним водама фабрике била узрок „Минамата болести“. Микроорганизми у води апсорбују живу и у телу се претварају у метил живу (ЦХ3)Хг. Ова супстанца улази у тела људи и животиња преко рибе и шкампа, оштећујући мозак и друге делове тела, изазивајући атрофију мозга, нарушавање система равнотеже малог мозга и друге штетне ефекте; изузетно је токсичан. У Јапану, стотине хиљада људи јело је рибу и шкампе контаминиране метил живом из залива Минамата.

...и тако даље, нећемо их све наводити овде!

Данас, погледајмо постројење за пречишћавање отпадних вода старије од процеса активног муља, са историјом дугом 139 година: постројење за пречишћавање отпадних вода Блацкбурн Меадовс, изграђено 1886. у Шефилду,-давно успостављеном индустријском граду у Енглеској. Постројења за пречишћавање отпадних вода имају историју дужу од преко 100 година.

Као што вероватно знате, процес активног муља је измишљен у Британији почетком 20. века, а Едвард Ардерн и Вилијам Локет се сматрају његовим проналазачима, који датирају још из 1914. Међутим, пречишћавање отпадних вода у Британији је заправо почело око 50 година раније од процеса активног муља: са индустријским развојем, британска популација и водене земље су почеле да расту нагло. Понављајући санитарни проблеми у британским градовима навели су познатог научника Мајкла Фарадаја да лично истражи стање реке Темзе.

Пандемија колере 1832. однела је преко 400 живота у Шефилду. Након тога, иако је локална управа изградила канализациони систем, предузећа су наставила да избацују отпадне воде и отпад директно у главну реку (реку Дон), претварајући воду у црну и неугодан-смрд. У том контексту, Шефилд је изградио своје прво постројење за пречишћавање отпадних вода 1886.

Почетна биљка је била прилично једноставна. Дизајниран да пречишћава 40.000 кубних метара дневно, радио је само током дана. Отпадне воде су третиране кречом, а настали муљ је коришћен као ђубриво за оближње фарме. Ипак, за своје време, ова фабрика је била значајан напредак, привлачећи посете колега и градских званичника из других делова Енглеске.

Након завршетка 1886. године, постројење је реновирано 1910. Раније је градско веће Шефилда предвидело изградњу цевовода за испуштање отпадних вода директно у Северно море, али је касније усвојило иновативну методу{2}}аерације за разлагање загађивача у отпадним водама. Ову технологију су назвали „бактеријски кревети“. Поштено је рећи да су Шефилдови учинили нешто заиста велико за човечанство-да су отпадну воду једноставно бацили директно у море, то би данас могла бити стандардна пракса. Шефилдови су поставили потпуно ново мерило за друге владе и власти за воду-употребу биолошких метода за пречишћавање отпадних вода. Обратите пажњу на временску линију-коју су замислили да користе бактерије за пречишћавање отпадних вода 1910. године, док се тако-процес активног муља појавио тек 1914. године.

Биофилм Метход

Средином-18. века, индустријска револуција је почела у Европи, при чему је уклањање органске материје из градских отпадних вода постало кључни фокус. Године 1881. француски научници су измислили први биореактор и прво језеро за анаеробни биолошки третман-Морис рибњак, чиме је обележен почетак биолошког третмана отпадних вода. Године 1893. први биолошки филтер је пуштен у употребу у Велсу, Енглеска, и брзо се проширио на Европу и Северну Америку. Технолошки напредак подстакао је развој стандарда. Године 1912, Краљевска комисија за управљање отпадним водама у Великој Британији предложила је коришћење БПК5 за процену степена загађења воде.

Процес активног муља

Године 1914. Арден и Локет су објавили рад о процесу активног муља на Институту хемијских инжењера (ИЦЦ) у Великој Британији, а исте године су успоставили прво у свету пилот постројење за пречишћавање отпадних вода са активним муљем у Манчестеру, Енглеска. Две године касније, у Сједињеним Државама званично је успостављено прво постројење за пречишћавање отпадних вода са активним муљем. Рођење процеса активног муља поставило је основу за технологију пречишћавања градских отпадних вода за наредних 100 година.

У својим раним фазама, процес активног муља је користио процес пуњења-и-одвода (слично СБР процесу). Због релативно назадне аутоматске контролне технологије и опреме у то време, његов рад је био гломазан и склон зачепљењу, не нудећи значајне предности у поређењу са биолошким филтерима. Касније га је брзо заменио процес активног муља са континуираним протоком -тока. Међутим, пошто се брзина потрошње кисеоника муља у реактору са утичним -проточним реактором разликује по дужини резервоара, брзину снабдевања кисеоником је тешко ускладити, а процес активног муља суочава се са проблемом локализованог недовољног снабдевања кисеоником. Процес постепеног газираног активног муља, предложен 1936. године, и процес постепеног аерације, предложен 1942. године, побољшали су баланс снабдевања кисеоником тако што су се бавили методама аерације и утицаја, респективно. Године 1950. МцКиннеи из Сједињених Држава је предложио потпуно мешани процес активног муља. Овај метод је ефикасно решио проблем нагомилавања муља променом начина преживљавања микробне заједнице активног муља, омогућавајући јој да се прилагоди променама градијента у концентрацији супстрата у резервоару за аерацију.

Својом широком применом у стварној производњи и континуираним технолошким иновацијама, процес активног муља постепено је заменио процес биофилма и постао главна технологија за пречишћавање отпадних вода од 1940-их до 1960-их.

Године 1921. процес активног муља се проширио на Кину и Кина је изградила своје прво постројење за пречишћавање отпадних вода-Постројење за пречишћавање отпадних вода северног округа Шангај. Године 1926. и 1927. изграђена су постројења за пречишћавање отпадних вода источног и западног округа Шангаја, са комбинованим дневним капацитетом пречишћавања од 35.500 тона у то време.

Током 1950-их, еутрофикација водних тијела постала је истакнути проблем, што је уклањање азота и фосфора учинило другим великим захтјевом у третману отпадних вода. Сходно томе, развијен је низ процеса уклањања азота и фосфора на основу процеса активног муља, као што су најчешћи А/О и А2/О процеси.

Принцип уклањања азота: Органска једињења азота се разлажу у амонијачни азот бактеријама које амонификују. Амонијачни азот се даље разлаже и трансформише нитрификујућим бактеријама, прво у нитритни азот помоћу нитрит-оксидационих бактерија, а затим у нитратни азот бактеријама нитрификујућим. У аноксичним условима, нитратни азот се трансформише кроз два пута денитрификујућим бактеријама: асимилацијом-денитрификацијом (синтезом), на крају формирајући органска једињења азота која постају део бактеријске ћелије; и дисимилација-денитрификација (разградња), са гасовитим азотом као крајњим производом.

Принцип уклањања фосфора: У анаеробним условима (оксидациони{0}}редукциони потенцијал ОРП између -200 и -300 мВ), бактерије које акумулирају полифосфат-конвертују органски фосфор у својим ћелијама у неоргански фосфор и користећи овај процес апсорбују енергију која се ствара у растварању. у отпадној води да би се синтетизовале честице поли(-хидроксибутирата) (ПХБ). У аеробним условима, бактерије које акумулирају полифосфате разграђују ПХБ да би обезбедиле енергију потребну за апсорпцију фосфора из отпадне воде, чиме се завршава процес акумулације полифосфата.

Наравно, горе наведени процеси пречишћавања отпадних вода само су врх леденог брега. Методе пречишћавања отпадних вода сада су се развиле у огроман систем. Гледајући уназад на читаву историју, напредак у пречишћавању градских отпадних вода се повећао са растућим захтевима за здравље људи, променама у квалитету воде и све већом софистицираношћу третмана отпадних вода. Истовремено, оперативни менаџмент, капитални трошкови и трошкови земљишта покренули су континуирану еволуцију технологија за пречишћавање воде, постепено поједностављујући операције, коришћење земљишта, процедуре и уносе енергетских ресурса. Захтјеви људи за квалитетом воде су све већи, док се процеси пречишћавања све више поједностављују.