廢水處理的歷史
這并不是說下水道系統(tǒng)已經(jīng)存在了很長時(shí)間。畢竟，古羅馬人在帝國鼎盛時(shí)期擁有復(fù)雜的下水道系統(tǒng)。相反，關(guān)于廢水管理不善如何嚴(yán)重影響社會健康的知識還相對較新。
羅馬人有一個(gè)集中的污水管理系統(tǒng)，盡管按今天的標(biāo)準(zhǔn)來說還很基本。打開和關(guān)閉的溝渠和管道會帶走糞便和垃圾，主要是利用雨水徑流。然后，被污染的水將流入大型混凝土罐中，使污水在允許水流入附近的河流之前沉淀出來。有室內(nèi)管道，下水道上方也建有公共廁所。
現(xiàn)代廢水處理如何改變我們的世界
在中世紀(jì)的歐洲，通常與化糞池一起使用封閉的下水道，石制管道或溝渠將污水排到居民區(qū)，但通常將便池直接倒入街道。在1858年至1859年之間，倫敦的泰晤士河塞滿了未經(jīng)處理的廢水，再加上非常炎熱的天氣，導(dǎo)致了所謂的“ 大惡臭 ”。
17和18世紀(jì)，自來水廠和 抽水系統(tǒng)迅速擴(kuò)張，但是工業(yè)革命導(dǎo)致城市和污染的增長更加迅速，這一直是霍亂和傷寒等致命疾病暴發(fā)的持續(xù)來源。
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隨著19世紀(jì)城市的發(fā)展，越來越多的公共衛(wèi)生問題導(dǎo)致許多城市的市政衛(wèi)生計(jì)劃的發(fā)展和下水道系統(tǒng)的建設(shè)。這些系統(tǒng)經(jīng)常 未經(jīng)處理直接將污水排入河流，但是到19世紀(jì)后期，許多城市開始使用化學(xué)處理和沉淀系統(tǒng)。
集中式污水處理廠的建設(shè)始于19世紀(jì)末至20世紀(jì)初。這些系統(tǒng)將污水通過物理，生物和化學(xué)過程相結(jié)合，以去除污染物。同樣從1900年代開始，設(shè)計(jì)了新的污水收集系統(tǒng)，將雨水與生活廢水分開，以防止污水處理廠在大雨中變得超負(fù)荷。
在1910和20年代，工程師們開發(fā)了更先進(jìn)的系統(tǒng)來處理飲用水，然后再將其提供給城市居民。
退一步，在這里檢查時(shí)間表，我們可以開始了解最近大規(guī)模有效的廢水處理是如何出現(xiàn)的。大約150年前是城市水處理的頭幾個(gè)集中實(shí)例。需要數(shù)十年的時(shí)間才能出現(xiàn)更嚴(yán)格的做法。
1972年，美國通過了《 清潔水法》。到現(xiàn)在為止，一些城市的污水處理仍然依靠化學(xué)處理和過濾，處理過的污水經(jīng)常被倒入河流和溪流中。工業(yè)廢水的預(yù)處理幾乎沒有防止有毒化學(xué)物質(zhì)干擾污水處理廠使用的生物過程的方式。
《清潔水法》通過后，城市開始了稱為二次處理的過程，該過程將廢水中的所有有機(jī)污染物去除。具有高濃度有機(jī)物質(zhì)和營養(yǎng)成分的廢水被傾倒到河流中，導(dǎo)致藻華和細(xì)菌生長，從而在河流中形成死區(qū)。二級處理實(shí)質(zhì)上消除了微生物和有機(jī)物的流出物，因此，排放時(shí)，對周圍環(huán)境幾乎沒有影響。
想想看，僅在50年前，世界上許多社區(qū)就將未經(jīng)處理的污水傾倒入河流。
在過去的30多年中，廢水處理過程確實(shí)經(jīng)歷了最快速的增長，現(xiàn)在世界上每個(gè)計(jì)劃中的市政府都采用某種形式的集中式廢水管理系統(tǒng)。這一切也都付出了沉重的代價(jià)-數(shù)十億美元的規(guī)模。
但是，現(xiàn)在，我們可以沖廁所和淋浴了，而不必?fù)?dān)心所有臟水都在發(fā)生什么。在將其排入當(dāng)?shù)睾恿骱秃粗?，必須由值得信賴的廢水處理廠運(yùn)營商處理。“哦，廢水中的所有固體怎么辦？” 你可能想知道。在某些情況下，廢水處理廠會將其干燥，包裝并出售為肥料，以幫助補(bǔ)充運(yùn)行污水處理廠的巨額成本。
在其他情況下，一些工廠將利用污泥生產(chǎn)甲烷，然后將其燃燒以發(fā)電或出售。今天的廢水處理使用了科學(xué)和工程技術(shù)，盡管它仍然有點(diǎn)臭。我們認(rèn)為它是隨領(lǐng)土而來的。
現(xiàn)在，我們了解了關(guān)于人類廢物的衛(wèi)生知識是如何出現(xiàn)的，現(xiàn)在讓我們仔細(xì)看看廢水處理廠的工作方式。
當(dāng)您沖洗廁所時(shí)，您的廢物會通過下水道流到廢水處理廠進(jìn)行處理。下水道系統(tǒng)本身就是一個(gè)主題，因此我們將主要關(guān)注廢水如何從地球上最臟的物質(zhì)之一返回到對環(huán)境安全的水，從理論上講，它可以飲用。一些被稱為全循環(huán)再利用廠的廢水處理廠甚至?xí)諒U水，并將其一直處理回飲用水，然后將其泵送到城市居民中。這聽起來似乎很麻煩，但如今的工程和化學(xué)水平允許全循環(huán)再利用工廠以化學(xué)方式輸出與您現(xiàn)在使用的自來水相同的飲用水。
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在深入探討廢水處理的特定過程之前，讓我們先進(jìn)行一下規(guī)模分析。紐約市擁有14個(gè)廢水處理廠，每天處理13億加侖（49億升）廢水。僅從一個(gè)大城市就可以用8年的時(shí)間將死水填滿死海。
因此，社會產(chǎn)生了很多浪費(fèi)。讓我們看看當(dāng)它到達(dá)廢水處理廠時(shí)首先發(fā)生什么。
前期和初級處理
當(dāng)廢水到達(dá)處理設(shè)施時(shí)，它首先通過篩子過濾掉所有大塊，這是一個(gè)相當(dāng)大的篩子。這些濾網(wǎng)通常稱為條形濾網(wǎng)，其主要工作是使污水更加均勻，使其可以流經(jīng)工廠中的泵和管道。
從柵欄篩去除的廢物被送至垃圾填埋場，稍稍矮小的污水排入下一步，即沉砂室。
沉砂池本質(zhì)上只是您絕對不希望游入的大水池，它們使污水中的較大顆粒沉降到底部。這些較大的顆粒（如泥土，沙子和較大的食物顆粒）被稱為砂礫。同樣，此過程有助于使污水比進(jìn)入時(shí)更均勻。砂礫也被卡車運(yùn)到垃圾填埋場。
在最初的幾個(gè)過程中將污水完全勻漿后，將其轉(zhuǎn)移到一級澄清池中。
初級澄清池用作巨型沉降池，使大于10μm（0.01 mm）的顆粒（稱為懸浮固體）沉降到池底。巨大的撇油臂還刮掉了沿著水面上升的油脂。
這些主要澄清池基于稱為沉降速度的原理，基本上就是顆粒沉降的速度。工程師確保水進(jìn)入一級澄清池的流量不超過顆粒的沉降速度，這可以確保顆粒仍然沉降并且污水繼續(xù)流動(dòng)。
離開初級澄清池后，污水中沒有大于10μm的固體，此時(shí)，大部分被有機(jī)物污染。污水隨后進(jìn)入曝氣池，開始進(jìn)行二次處理。
二次廢水處理
曝氣池實(shí)質(zhì)上是起泡的污水處理熱水浴缸。它們使空氣通過污水底部鼓泡，從而使污水中溶解了氧氣。工程師還將活性污泥泵入曝氣池，這實(shí)際上是下一輪澄清池中的細(xì)菌和廢物。這種活性污泥提高了水中的氧氣含量，細(xì)菌不斷地瘋狂進(jìn)食，吞噬了所有有機(jī)物。
在曝氣池之后，污水看起來會更加清澈，它將直接進(jìn)入二級澄清池。這是最終的過濾過程，所有剩余的顆粒都沉淀出來。沉淀出來的是剛才提到的活性污泥，其中一部分被重新利用，以使曝氣池平穩(wěn)運(yùn)行。未使用的東西在處理或用作肥料之前要先變干。
到污水離開次要澄清池時(shí)，所有有機(jī)物中的85％已被清除，看起來相當(dāng)清晰。這 或許 也可以安全地喝太多，但你可能不會想。排放前的最后過程是消毒。
這個(gè)過程殺死了殘留在水中的所有細(xì)菌，并確保沒有任何疾病被排入河流。這通常是通過氯，臭氧或紫外線消毒（或這些方法的組合）完成的。
臭氧消毒涉及向水中放電，使氧氣分子變成臭氧分子，從而使細(xì)菌氧化，導(dǎo)致其細(xì)胞壁破裂并殺死它們。
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氯處理以類似的方式殺死細(xì)菌，但這是一種添加到水中的液態(tài)化學(xué)物質(zhì)，處理廠的操作人員通常會在釋放污水之前先去除氯，這樣氯就不會破壞環(huán)境。
最后，工程師還可以使用紫外線來擾亂細(xì)菌的DNA，使細(xì)菌無法繁殖。所有這三個(gè)過程都有各自的優(yōu)缺點(diǎn)，并且在世界范圍內(nèi)可以互換使用。
在大多數(shù)情況下，消毒后，水會釋放到河流和溪流中。在缺水地區(qū)，有時(shí)處理后的廢水會流回另一輪處理，制成飲用水。從化學(xué)上講，這是非常安全的，如果不是因?yàn)閷U水轉(zhuǎn)化為飲用水的閉環(huán)過程而受到的污名化，這可能會在全球更多地方使用。
整個(gè)過程大約需要24到36個(gè)小時(shí)，一個(gè)分子的水才能通過處理廠。
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