廢水處理的歷史
這并不是說下水道系統(tǒng)已經(jīng)存在了很長時間。畢竟，古羅馬人在帝國鼎盛時期擁有復(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集中實例。需要數(shù)十年的時間才能出現(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)。二級處理實質(zhì)上消除了微生物和有機(jī)物的流出物，因此，排放時，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，廢水處理過程確實經(jīng)歷了最快速的增長，現(xiàn)在世界上每個計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-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，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個廢水處理廠，每天處理13億加侖（49億升）廢水。僅從一個大城市就可以用8年的時間將死水填滿死海。
因此，社會產(chǎn)生了很多浪費。讓我們看看當(dāng)它到達(dá)廢水處理廠時首先發(fā)生什么。
前期和初級處理
當(dāng)廢水到達(dá)處理設(shè)施時，它首先通過篩子過濾掉所有大塊，這是一個相當(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)入時更均勻。砂礫也被卡車運到垃圾填埋場。
在最初的幾個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。
離開初級澄清池后，污水中沒有大于10μm的固體，此時，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，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。所有這三個過程都有各自的優(yōu)缺點，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，如果不是因為將廢水轉(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。
整個過程大約需要24到36個小時，一個分子的水才能通過處理廠。
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