Pendahuluan: Pembangunan manusia adalah proses penambahbaikan yang berterusan. Ambil rawatan air kumbahan, sebagai contoh. Loji rawatan air sisa pertama dibina selepas menyaksikan risiko dan risiko kesihatan pelepasan air kumbahan yang tidak disengajakan, yang membawa kepada perkembangannya yang berterusan. Sejarah rawatan air kumbahan bandar dapat dikesan kembali ke Rom kuno. Pada masa itu, alam sekitar mempunyai kapasiti yang besar, dan keupayaan pemurnian diri dari badan air dapat memenuhi keperluan air manusia; Orang hanya perlu mempertimbangkan saliran. Kemudian, dengan percepatan urbanisasi, kumbahan domestik menyebarkan penyakit berjangkit dengan menghantar bakteria. Atas sebab -sebab kesihatan, manusia mula merawat kumbahan domestik yang dilepaskan. Kaedah rawatan awal digunakan kapur, alum, dan lain -lain, untuk pemendapan, atau serbuk pemutihan untuk pembasmian kuman. Dengan Dinasti Ming lewat, negara saya sudah mempunyai peranti pembersihan air kumbahan. Pada tahun 1762, Britain mula menggunakan garam kapur dan logam untuk merawat kumbahan bandar. Hari ini, kita akan mempopularkan pengetahuan alam sekitar dari dua aspek: bahaya pencemaran alam sekitar dan pembangunan loji rawatan air sisa!
01 peristiwa berbahaya pencemaran alam sekitar
Mari kita lihat terlebih dahulu beberapa baik - peristiwa berbahaya pencemaran alam sekitar. Antara tahun 1930 -an dan 1960 -an, lapan insiden pencemaran alam sekitar yang utama mengejutkan dunia: Insiden Smog Meuse Valley di Belgium, kejadian asap Donora di Amerika Syarikat, Insiden Smog London, Insiden Los Angeles di Amerika Syarikat, Insiden minyak dedak beras Jepun. Lapan kejadian pencemaran alam sekitar utama merujuk kepada lapan peristiwa penting dan mengejutkan yang disebabkan oleh pencemaran alam sekitar di seluruh dunia.
Insiden Smog Meuse Valley (Belgium): Dari 1 hingga 5 Disember 1930, sejumlah besar asap yang dipancarkan oleh 13 kilang di kawasan perindustrian Meuse Valley di Belgium memenuhi udara, menyebabkan beribu -ribu orang di kawasan perindustrian mengalami kesakitan dada, batuk, merobek, sakit tekak, dan kesukaran. Lebih daripada 60 orang mati dalam masa seminggu, dan banyak ternakan juga binasa. Ini adalah insiden pencemaran udara terawal pada abad ke -20.
Insiden Smog Donora (Amerika Syarikat): Dari 26 Oktober hingga 31, 1948, bandar Donora, Pennsylvania, mengalami asap berterusan. Kawasan ini adalah kepekatan tumbuhan asid sulfurik, kilang keluli, dan pelebur zink. Smog yang dipancarkan dari kilang -kilang ini terperangkap di lembah, menyebabkan 6,000 orang tiba -tiba mengalami ketidakselesaan seperti sakit mata, sakit tekak, hidung berair, sakit kepala, dan ketegangan dada; 20 daripadanya mati dengan cepat. Acara asap ini disebabkan terutamanya oleh bahan toksik dan berbahaya seperti sulfur dioksida dan zarah logam yang mematuhi bahan partikulat yang digantung. Orang -orang menghirup sejumlah besar gas berbahaya ini dalam tempoh yang singkat, yang membawa kepada bencana besar.
Acara Smog London (5-8 Disember 1952): Tekanan tinggi dan kabut padat London London, tanpa angin selama beberapa hari. Ini berlaku semasa musim pemanasan musim sejuk, apabila asap arang batu, habuk, dan kelembapan terkumpul di atmosfera, menyebabkan banyak penduduk bandar mengalami kesukaran bernafas dan kerengsaan mata. Lebih 4,000 orang meninggal dunia dalam masa empat hari sahaja. Dalam dua bulan berikutnya, 8,000 orang lagi meninggal dunia. Ini adalah acara asap bandar terbesar yang disebabkan oleh pembakaran arang batu pada abad ke -20.
Insiden Penyakit Minamata di Jepun: Bermula pada tahun 1949, Syarikat Baja Nitrogen Jepun, yang terletak di bandar Minamata, Prefektur Kumamoto, Jepun, mula mengeluarkan vinil klorida dan vinil asetat. Kerana proses pembuatan menggunakan pemangkin merkuri - yang mengandungi (Hg), sejumlah besar merkuri telah dilepaskan ke Minamata Bay bersama -sama dengan air kumbahan yang tidak dirawat di kilang. Pada tahun 1954, penyakit pelik yang tidak diketahui, yang dipanggil "penyakit Minamata," mula muncul di Minamata Bay. Penyakit ini menjejaskan kucing dan manusia, dengan gejala termasuk gait, sawan, kecacatan tangan dan kaki, gangguan neurologi, melengkung badan dan menangis kuat, akhirnya menyebabkan kematian. Selepas hampir sepuluh tahun analisis, saintis mengesahkan bahawa merkuri di air kumbahan kilang adalah punca "penyakit minamata." Merkuri diserap oleh mikroorganisma di dalam air dan ditukar menjadi methylmercury (CH3) Hg dalam badan. Bahan ini memasuki mayat manusia dan haiwan melalui ikan dan udang, merosakkan otak dan bahagian lain badan, menyebabkan atrofi otak, gangguan sistem keseimbangan cerebellum, dan kesan berbahaya yang lain; Ia sangat toksik. Di Jepun, beratus -ratus ribu orang telah menggunakan ikan dan udang yang tercemar dengan methylmercury dari Minamata Bay.
... Dan sebagainya, kami tidak akan menyenaraikan mereka semua di sini!
02 Asal Loji Rawatan Air Sisa Pertama
Hari ini, mari kita lihat loji rawatan air sisa yang lebih tua daripada proses enapcemar yang diaktifkan, dengan sejarah 139 tahun: Loji Rawatan Air Sisa Blackburn Meadows, yang dibina pada tahun 1886 di Sheffield, sebuah bandar perindustrian yang panjang- di England. Loji rawatan air sisa mempunyai sejarah lebih dari 100 tahun.
Seperti yang mungkin anda ketahui, proses enapcemar yang diaktifkan dicipta di Britain pada awal abad ke -20, dan Edward Ardern dan William Lockett dianggap sebagai pencipta, sejak tahun 1914. Masalah sanitasi berulang di bandar -bandar British mengetuai saintis terkenal Michael Faraday untuk secara peribadi menyiasat keadaan Sungai Thames.
Pandemik kolera 1832 mendakwa lebih daripada 400 nyawa di Sheffield. Selepas itu, walaupun kerajaan tempatan telah membina sistem pembetung, perniagaan terus membuang air kumbahan dan membazir terus ke sungai utama (sungai Don), menjadikan air hitam dan busuk - berbau. Terhadap latar belakang ini, Sheffield membina loji rawatan kumbahan pertama pada tahun 1886.
Tumbuhan awal agak mudah. Direka untuk merawat 40,000 meter padu sehari, ia hanya beroperasi pada siang hari. Air sisa dirawat dengan kapur, dan enapcemar yang dihasilkan digunakan sebagai baja untuk ladang -ladang berdekatan. Walau bagaimanapun, untuk waktunya, tumbuhan ini adalah kemajuan yang ketara, menarik lawatan dari rakan -rakan dan pegawai bandar dari bahagian lain di England.
Selepas siap pada tahun 1886, kilang itu menjalani pengubahsuaian pada tahun 1910. Sebelum ini, Majlis Bandaraya Sheffield telah membayangkan membina saluran paip untuk melepaskan air sisa terus ke Laut Utara, tetapi kemudian mengadopsi kaedah inovatif - pengudaraan untuk menguraikan pencemar di dalam air sisa. Mereka memanggil teknologi ini "katil bakteria." Adalah adil untuk mengatakan Sheffielders melakukan sesuatu yang benar -benar hebat untuk manusia - jika mereka hanya membuang air kumbahan terus ke laut, mungkin amalan standard hari ini. The Sheffielders menetapkan penanda aras yang baru untuk kerajaan dan pihak berkuasa air lain - penggunaan kaedah biologi untuk merawat air kumbahan. Perhatikan garis masa - mereka mengandung menggunakan bakteria untuk merawat air kumbahan pada tahun 1910, manakala SO - dipanggil proses enapcemar yang diaktifkan hanya muncul pada tahun 1914.
03 Pembangunan berterusan proses rawatan air sisa
Kaedah Biofilm
Pada pertengahan - abad ke -18, Revolusi Perindustrian bermula di Eropah, dengan penyingkiran bahan organik dari air kumbahan bandar menjadi tumpuan utama. Pada tahun 1881, saintis Perancis mencipta bioreaktor pertama, dan kolam rawatan biologi anaerobik pertama - Moris Pond menandakan permulaan rawatan air sisa biologi. Pada tahun 1893, penapis biologi pertama digunakan di Wales, England, dan dengan cepat merebak ke Eropah dan Amerika Utara. Kemajuan teknologi mendorong pembangunan piawaian. Pada tahun 1912, Suruhanjaya Diraja menjadi pengurusan air sisa di UK yang dicadangkan menggunakan BOD5 untuk menilai tahap pencemaran air.
Proses enapcemar yang diaktifkan
Pada tahun 1914, Arden dan Lokett menerbitkan sebuah kertas mengenai proses enapcemar yang diaktifkan di Institusi Jurutera Kimia (ICC) di UK, dan pada tahun yang sama, mereka menubuhkan Loji Rawatan Air Sisa enapcemar yang diaktifkan di dunia di Manchester, England. Dua tahun kemudian, loji rawatan air sisa enapcemar yang pertama diaktifkan secara rasmi ditubuhkan di Amerika Syarikat. Kelahiran proses enapcemar yang diaktifkan meletakkan asas untuk teknologi rawatan air sisa bandar untuk 100 tahun akan datang.
Pada peringkat awal, proses enapcemar yang diaktifkan menggunakan proses longkang - dan - (serupa dengan proses SBR). Oleh kerana teknologi dan peralatan kawalan automatik yang agak mundur pada masa itu, operasinya adalah rumit dan terdedah kepada penyumbatan, tidak menawarkan kelebihan yang ketara berbanding penapis biologi. Kemudian, plag yang berterusan mengalir - proses enapcemar diaktifkan dengan cepat menggantikannya. Walau bagaimanapun, kerana kadar penggunaan oksigen enapcemar dalam reaktor aliran - bervariasi sepanjang panjang tangki, kadar bekalan oksigen sukar dipadankan, dan proses enapcemar yang diaktifkan menghadapi masalah bekalan oksigen yang tidak mencukupi. Proses enapcemar yang diaktifkan secara beransur -ansur, yang dicadangkan pada tahun 1936, dan proses pengudaraan yang dipentaskan, yang dicadangkan pada tahun 1942, baki bekalan oksigen yang lebih baik dengan menangani pengudaraan dan kaedah berpengaruh. Pada tahun 1950, McKinney dari Amerika Syarikat mencadangkan proses enapcemar yang diaktifkan sepenuhnya. Kaedah ini secara berkesan menyelesaikan masalah pukulan enapcemar dengan mengubah mod survival komuniti mikrob enapcemar yang diaktifkan, yang membolehkannya menyesuaikan diri dengan perubahan kecerunan dalam kepekatan substrat dalam tangki pengudaraan.
Dengan aplikasi yang meluas dalam pengeluaran sebenar dan inovasi teknologi berterusan, proses enapcemar yang diaktifkan secara beransur -ansur menggantikan proses biofilm dan menjadi teknologi rawatan air sisa arus perdana dari tahun 1940 -an hingga 1960 -an.
Pada tahun 1921, proses enapcemar yang diaktifkan tersebar ke China, dan China membina loji rawatan air sisa pertama - loji rawatan air sisa Daerah Shanghai North. Pada tahun 1926 dan 1927, loji rawatan air sisa Daerah Shanghai East District dan West District Daerah dan Barat dibina masing -masing, dengan kapasiti rawatan harian gabungan sebanyak 35,500 tan pada masa itu.
04 Perubahan Teknologi Untuk memenuhi keperluan penyingkiran nitrogen dan fosforus
Pada tahun 1950 -an, eutrophication badan air menjadi masalah yang menonjol, menjadikan penyingkiran nitrogen dan fosforus satu lagi permintaan utama dalam rawatan air sisa. Oleh itu, satu siri proses penyingkiran nitrogen dan fosforus telah dibangunkan berdasarkan proses enapcemar yang diaktifkan, seperti proses A/O dan A2/O yang paling biasa.
Prinsip penyingkiran nitrogen: Sebatian nitrogen organik diuraikan ke dalam nitrogen ammonia oleh bakteria ammonifikasi. Ammonia nitrogen lebih terurai dan diubah oleh bakteria nitrifying, pertama ke nitrogen nitrit oleh bakteria nitrite -, dan kemudian menjadi nitrat nitrogen oleh bakteria nitrifying. Di bawah keadaan anoksik, nitrogen nitrat diubah melalui dua laluan oleh bakteria denitrifying: asimilasi - denitrification (sintesis), akhirnya membentuk sebatian nitrogen organik yang menjadi sebahagian daripada sel bakteria; dan dissimilation - denitrification (penguraian), dengan nitrogen gas sebagai produk akhir.
Prinsip penyingkiran fosforus: Di bawah keadaan anaerobik (pengoksidaan - potensi pengurangan ORP antara - 200 dan- 300 mV), polyphosphate {{6} menyerap matriks organik yang dibubarkan dalam air sisa untuk mensintesis zarah poli (-hydroxybutyrate) (PHB). Di bawah keadaan aerobik, bakteria polyphosphate-accumulating merendahkan PHB untuk menyediakan tenaga yang diperlukan untuk penyerapan fosforus dari air sisa, sehingga menyelesaikan proses pengumpulan polifosfat.
05 Kesimpulan
Sudah tentu, proses rawatan air sisa yang disenaraikan di atas hanyalah hujung gunung es. Kaedah rawatan air sisa kini telah berkembang menjadi sistem yang luas. Melihat kembali seluruh sejarah, kemajuan rawatan air kumbahan bandar telah meningkat dengan permintaan yang semakin meningkat untuk kesihatan manusia, perubahan kualiti air, dan peningkatan kecanggihan rawatan air kumbahan. Pada masa yang sama, pengurusan operasi, modal, dan kos tanah telah mendorong evolusi teknologi rawatan air yang berterusan, secara beransur -ansur memudahkan operasi, penggunaan tanah, prosedur, dan input sumber tenaga. Permintaan orang untuk kualiti air semakin meningkat, sementara proses rawatan semakin diperkemas.
