Abwasserbehandlung ist oft eine übersehene Notwendigkeit der Zivilisation. Ohne geeignete Abwassersysteme, Kläranlagen und allgemeine Vorschriften wären unsere Städte überall reif für Krankheiten und menschlichen Abfall.
Ob Sie es glauben oder nicht, ein Großteil der modernen Abwassermanagementtechnologie, die wir in jedem Haus des 21. Jahrhunderts als Standard betrachten, wie Toiletten und Abwasserrohre, ist im großen Schema der Geschichte relativ neu.
Die Geschichte der Abwasserbehandlung
Das heißt nicht, dass es seit Ewigkeiten keine Abwassersysteme mehr gibt. Schließlich hatten die alten Römer auf dem Höhepunkt ihres Reiches ein komplexes Abwassersystem. Vielmehr kann das Wissen darüber, wie schlecht verwaltetes Abwasser die Gesundheit drastisch beeinflussen kannder Gesellschaft ist relativ neu.
Die Römer hatten ein zentrales Abwassermanagementsystem, obwohl es nach heutigen Maßstäben ziemlich rudimentär war. Offene und geschlossene Gräben und Rohre würden Exkremente und Müll wegführen, hauptsächlich unter Verwendung von Regenwasserabfluss. Das kontaminierte Wasser würde dann in große Betontanks fließen, die es ablassenDas Abwasser setzte sich ab, bevor das Wasser in die nahe gelegenen Flüsse fließen konnte. Es gab Inneninstallationen und öffentliche Latrinen wurden auch über den Abwasserkanälen gebaut.
Römischer Abwasserkanal in Köln. Quelle : Raimon Spekking / Wikimedia
Im mittelalterlichen Europa wurden geschlossene Abwasserkanäle, Steinkanäle oder Gräben verwendet, um Abwasser aus Wohngebieten abzuleiten, häufig in Verbindung mit Klärgruben, aber Nachttöpfe wurden häufig direkt auf die Straße geworfen. Zwischen 1858 und 1859 wurde die Themse in Londonwar voll von unbehandeltem Abwasser, das zusammen mit sehr heißem Wetter zu dem führte, was als " der große Gestank ".
Im 17. und 18. Jahrhundert kam es zu einer raschen Ausweitung der Wasserwerke und Pumpsysteme, aber die industrielle Revolution führte zu einem noch schnelleren Wachstum der Städte und der Umweltverschmutzung, die als ständige Quelle für den Ausbruch tödlicher Krankheiten wie Cholera und Typhus fungierten.
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Als die Städte im 19. Jahrhundert wuchsen, führten zunehmende Bedenken hinsichtlich der öffentlichen Gesundheit in vielen Städten zur Entwicklung kommunaler Sanitärprogramme und zum Bau von Abwassersystemen. Diese Systeme leiteten das Abwasser häufig direkt in die Stadt ein. Flüsse ohne Behandlung, aber im späten 19. Jahrhundert wurden in vielen Städten chemische Behandlungen und Sedimentationssysteme eingesetzt.
Der Bau zentraler Kläranlagen begann zwischen dem späten 19. und frühen 20. Jahrhundert . Diese Systeme haben das Abwasser durch eine Kombination von physikalischen, biologischen und chemischen Prozessen geleitet, um Schadstoffe zu entfernen. Ebenfalls ab dem 20. Jahrhundert wurden neue Abwassersammelsysteme entwickelt, um Regenwasser vom häuslichen Abwasser zu trennen und zu verhindern, dass Kläranlagen entstehenbei starkem Regen überlastet.
In den 1910er und 20er Jahren entwickelten Ingenieure ausgefeiltere Systeme zur Aufbereitung von Trinkwasser, bevor es an Einwohner in Städten geliefert wurde.
Wenn wir einen Moment zurücktreten und die Zeitachse hier untersuchen, können wir verstehen, wie die jüngste wirksame Abwasserbehandlung im großen Stil aufgetreten ist. Vor ungefähr 150 Jahren waren es die ersten zentralisierten Fälle von Wasseraufbereitung für Städte. Es würde Jahrzehnte dauernfür strengere Praktiken entstehen.
1972 die Das Gesetz über sauberes Wasser wurde in den Vereinigten Staaten verabschiedet. Bis zu diesem Zeitpunkt war die Abwasserbehandlung in einigen Städten immer noch auf chemische Behandlung und Filtration angewiesen, und das behandelte Abwasser wurde häufig in Flüsse und Bäche abgelassen. Die Vorbehandlung war wenigvon Industrieabwässern, um zu verhindern, dass giftige Chemikalien die in Kläranlagen verwendeten biologischen Prozesse stören.
Nach dem Durchgang des Gesetz über sauberes Wasser Die Städte haben einen als Sekundärbehandlung bezeichneten Prozess gestartet, bei dem alle Schadstoffe aus dem Abwasser entfernt werden. Abwasser mit hohen Konzentrationen an organischen Materialien und Nährstoffen, die in Flüsse abgelassen werden, verursachte Algenblüten und das Bakterienwachstum, wodurch tote Zonen in den Flüssen entstandenFlüsse. Durch die Sekundärbehandlung wird das Abwasser von Mikroorganismen und organischen Stoffen im Wesentlichen beseitigt, so dass es bei seiner Einleitung nur geringe Auswirkungen auf die Umwelt hat.
Zu denken, vor nur 50 Jahren haben viele Gemeinden auf der Welt größtenteils unbehandeltes Abwasser in Flüsse abgelassen.
Abwasserbehandlungsprozesse haben in den letzten 30 Jahren ihr schnellstes Wachstum verzeichnet. Jetzt verfügt jede geplante Gemeinde der Welt über ein zentrales Abwassermanagementsystem. Das alles ist ebenfalls mit hohen Kosten verbunden - in der Größenordnung vonMilliarden und Abermilliarden Dollar.
Jetzt können wir jedoch unsere Toiletten spülen und duschen, ohne uns wirklich Gedanken darüber machen zu müssen, was mit all dem schmutzigen Wasser passiert. Es wird von vertrauenswürdigen Betreibern von Kläranlagen gehandhabt, bevor es in lokale Flüsse und Seen eingeleitet wird. "Oh, und waspassiert mit allen Feststoffen aus Abwasser? ", könnte man sich fragen. In einigen Fällen lassen Kläranlagen es trocknen, verpacken es und verkaufen es als Dünger, um die hohen Kosten für den Betrieb einer Kläranlage zu ergänzen.
In anderen Fällen verwenden einige Anlagen den Schlamm zur Herstellung von Methan, das sie dann für Strom oder Verkauf verbrennen. Die Abwasserbehandlung nutzt heute Wissenschaft und Technik, obwohl es immer noch ein bisschen stinkt. Wir nehmen an, dass es mit dem Territorium zusammenhängt.
Nachdem wir nun verstanden haben, wie kürzlich unser Wissen über sanitäre Einrichtungen in Bezug auf menschliche Abfälle aufgetaucht ist, schauen wir uns die Funktionsweise von Kläranlagen genauer an.
Wie moderne Abwasserbehandlung funktioniert
Wenn Sie eine Toilette spülen, fließt Ihr Abfall durch die Kanalisation zu einer Kläranlage, die ihn behandelt. Abwassersysteme sind ein eigenes Thema, daher konzentrieren wir uns hauptsächlich darauf, wie Ihr Abwasser von einer der schmutzigsten Substanzen weitergehtder Planet zurück ins Wasser das ist umweltfreundlich und theoretisch sicher genug zum Trinken. Einige Abwasseranlagen, die als Wiederverwendungsanlagen mit vollem Kreislauf bekannt sind, nehmen sogar Abwasser auf und behandeln es bis zum Trinkwasser, das dann an die Stadtbewohner gepumpt wird. Dies mag grob klingenAber das heutige Niveau von Technik und Chemie ermöglicht es Wiederverwendungsanlagen mit vollem Zyklus, Trinkwasser zu produzieren, das chemisch identisch mit dem ist, was sich derzeit in Ihrem Wasserhahn befindet.
Bevor wir uns mit dem spezifischen Prozess von befassen Abwasserbehandlung Lassen Sie uns die Dinge auf eine Skala bringen. New York City hat eine Reihe von 14 Abwasser Kläranlagen, die handhaben 1,3 Milliarden Gallonen Abwasser pro Tag 4,9 Milliarden Liter .Das ist genug Abwasser, um das Tote Meer in 8 Jahren nur aus einer großen Stadt mit Abwasser zu füllen.
Die Gesellschaft produziert also viel Abfall. Mal sehen, was zuerst passiert, wenn sie in einer Kläranlage ankommt.
Vor- und Primärbehandlung
Wenn Abwasser in einer Kläranlage ankommt, werden zuerst alle großen Stücke durch ein Sieb herausgefiltert, ein ziemlich großes. Diese Siebe werden im Allgemeinen als Balkensiebe bezeichnet. Ihre Hauptaufgabe besteht darin, das Abwasser homogener zu gestalten, damit es möglich istDurchfluss durch Pumpen und Rohre in der Anlage.
Der Abfall, der von den Stangensieben entfernt wurde, wird auf die Mülldeponie verbracht, und die etwas weniger klobigen Abwasserköpfe gelangen zum nächsten Schritt, der Sandkammer.
Sandkammern sind im Wesentlichen nur große Becken, in denen Sie definitiv nicht schwimmen möchten. Sie ermöglichen es den größeren Partikeln im Abwasser, sich am Boden abzusetzen. Diese größeren Partikel, z. B. Schmutz, Sand und große Speisereste,werden auch als Sand bezeichnet. Auch dieser Prozess trägt dazu bei, das Abwasser homogener zu machen als beim Eintreffen. Der Sand wird auch auf Mülldeponien transportiert.
Nachdem das Abwasser in diesen ersten Prozessen ziemlich homogenisiert wurde, bewegt es sich auf die Primärklärer .
Primärklärbecken fungieren als riesige Absetzbecken, in denen sich Partikel mit einer Größe von mehr als 10 μm 0,01 mm, die als suspendierte Feststoffe bezeichnet werden, am Boden des Beckens absetzen können. Ein riesiger Skimming-Arm kratzt auch Fett und Fett ab, die entlang aufsteigendie Oberfläche des Wassers.
Diese Primärklärer basieren auf einem Prinzip, das als Absetzgeschwindigkeit bezeichnet wird, im Wesentlichen nur der Geschwindigkeit, mit der sich Partikel absetzen. Ingenieure stellen sicher, dass der Zufluss des Wassers zum Primärklärer nicht höher ist als die Absetzgeschwindigkeit der Partikel, was sicherstelltdass sich noch Partikel absetzen und das Abwasser weiter fließt.
Beim Verlassen der Primärklärbecken ist das Abwasser frei von Feststoffen größer als 10 μm und zu diesem Zeitpunkt meist mit organischer Substanz verunreinigt. Das Abwasser gelangt dann weiter zu Belüftungsbecken Beginn der Sekundärbehandlung.
Sekundäre Abwasserbehandlung
Belüftungsbecken sind im Wesentlichen sprudelnde Whirlpools für Abwasser. Sie sprudeln Luft durch den Boden des Abwassers, wodurch das Abwasser mit gelöstem Sauerstoff belebt wird. Ingenieure pumpen auch Belebtschlamm in Belüftungsbecken ein, bei denen es sich im Wesentlichen um Bakterien und Abfälle aus dem nächsten handeltRunde von Klärbecken. Dieser Belebtschlamm erhöht den Sauerstoffgehalt des Wassers und die Bakterien gehen in Fressrausch die gesamte organische Substanz auffressen.
Nach den Belüftungsbecken wird das Abwasser viel klarer aussehen und auf die Nachklärbecken gelangen. Dies ist der letzte Filterprozess, bei dem sich alle verbleibenden Partikel absetzen. Das Material, das sich absetzt, ist nur der Belebtschlammerwähnt, und ein Teil davon wird wiederverwendet, damit die Belüftungsbecken reibungslos funktionieren. Was nicht verwendet wird, muss trocknen, bevor es entsorgt oder als Dünger verwendet wird.
Bis das Abwasser die Nachklärbecken verlässt, sind 85 Prozent aller organischen Stoffe entfernt und es wird ziemlich klar aussehen. Es könnte Seien Sie auch sicher zu trinken, aber Sie werden es wahrscheinlich nicht wollen. Der letzte Prozess vor der Entlassung ist die Desinfektion.
Dieser Prozess tötet alle noch im Wasser verbliebenen Bakterien ab und stellt sicher, dass keine Krankheiten in Flüsse eingeleitet werden. Dies erfolgt normalerweise durch Chlor-, Ozon- oder UV-Desinfektion oder eine Kombination davon.
Bei der Ozondesinfektion wird Elektrizität ins Wasser abgegeben, damit Sauerstoffgasmoleküle zu Ozonmolekülen werden, die die Bakterien oxidieren, ihre Zellwände brechen lassen und sie abtöten.
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Die Chlorbehandlung tötet die Bakterien auf ähnliche Weise ab, ist jedoch eine flüssige Chemikalie, die dem Wasser zugesetzt wird. Die Betreiber der Kläranlage entfernen das Chlor im Allgemeinen vor der Freisetzung des Abwassers, damit das Chlor die Umwelt nicht schädigt.
Schließlich können Ingenieure auch ultraviolettes Licht verwenden, um die DNA der Bakterien zu verschlüsseln, sodass sie sich nicht reproduzieren können. Alle drei Prozesse haben unterschiedliche Vor- und Nachteile und werden weltweit ziemlich austauschbar eingesetzt.
In den meisten Fällen wird das Wasser nach der Desinfektion in Flüsse und Bäche freigesetzt. In Regionen mit Wasserknappheit wird das aufbereitete Abwasser manchmal für eine weitere Aufbereitungsrunde in Trinkwasser zurückgeführt. Chemisch gesehen ist dies sehr sicher und könnte wahrscheinlich an vielen anderen Orten auf der ganzen Welt verwendet werden, wenn es nicht für die wäre Stigma im Zusammenhang mit dem geschlossenen Kreislauf, bei dem Abwasser wieder in Trinkwasser umgewandelt wird.
Der gesamte Vorgang dauert ungefähr 24 bis 36 Stunden damit ein Wassermolekül die Kläranlage passiert.
Und das ist die Magie der Abwasserbehandlung. Es ist ein wesentlicher Prozess, der es uns ermöglicht, unser Leben zu leben, ohne an unseren eigenen Abfall denken zu müssen. Bedanken Sie sich unbedingt bei allen Kläranlagenbetreibern in Ihrer Nähe, denn sie müssen sich mit was auseinandersetzendu willst nicht, 24/7.