Решение проблемы сточных вод в разные времена
В живой природе постоянно происходит обмен веществ. Всякое потребление вещества влечет за собой образование отходов, которые в силу своего происхождения рассматриваются как отбросы. В целом это основное положение биологии может быть распространено и на другие процессы.
Человек не представляет в этом смысле какого-либо исключения. В результате его жизнедеятельности также образуются отбросы, возникающие частично вследствие протекания биологических процессов, а частично в результате производственной деятельности («экскременты потребления и производства» по К. Марксу). Обезвреживание удаляемых отходов создает предпосылки для их возможной последующей утилизации. В этой книге рассматриваются главным образом биологические отходы, образующиеся в процессе жизнедеятельности человека. Полезно будет начать такое рассмотрение с краткого исторического очерка, который покажет, как человек в разные времена решал проблему удаления отбросов. Наряду с широким применением техники для производства предметов потребления человечество непрерывно совершенствовало и способы удаления сточных вод. Решение проблемы сточных вод на разных исторических этапах является страничкой истории развития техники.
В доисторические времена удаление отбросов не вызывало существенных затруднений, так как человек находился в условиях нетронутой природы, которая избавляла его от всех хлопот при решении данного вопроса. Лишь когда люди стали объединяться в большие общины, возникла необходимость создания устройств, предназначенных для быстрого и полного удаления отбросов от жилых мест. Жидкие отбросы можно было удалять самотеком, по принципу существующей в настоящее время системы канализации.
Вероятно, не все знают, что еще древнейшие поселения имели сооружения для отвода сточных вод. Так, например, в древнем индийском городе Мохеньо-Даро, расположенном в нижнем течении р. Инд, еще 3000 лет до н. э. существовала хорошо оборудованная система водоснабжения с колодцами и водопроводными трубами, а также система канализации. Дома были оборудованы ванными комнатами и туалетами. Обожженные или отесанные камни использовались не только для строительства прочных жилищ, но также и для строительства каналов, по которым отводились сточные воды. При раскопках в Вавилонии были обнаружены канализационные каналы, выложенные из обожженного кирпича, обмазанного битумом. Аналогичные сооружения, существовавшие еще за много тысячелетий до нашей эры, обнаружены также у ассирийцев. В Саргонском дворце в г. Дур-Шаррукин (ныне Хорсабад в Ираке) при раскопках был обнаружен канализационный канал глубиной 1,4 и шириной 1,2 м. По-видимому, подобные каналы могли предусматриваться лишь для крупных строений, в жилищах богатых людей, и прежде всего во дворцах древних властителей. Однако даже древние народы, проживавшие в небольших городах, соблюдали санитарно-гигиениче-ские правила. У израильтян, например, в Ветхом завете имеются указания относительно соблюдения правил гигиены во время проживания в военных лагерях. Так, в главе 23 Пятой книги Моисея находим следующие указания: «…близ лагеря должен ты место найти, куда бы ты мог по нужде сходить. А при себе должен ты иметь лопатку, с помощью которой должен ты вырыть ямку, а справив все дела свои, должен ты все, что из тебя вышло, в эту ямку закопать». Древние греки не только проявляли незаурядные способности в области науки и искусства, но были также великолепными строителями. Всем известны прекрасные храмы, сохранившиеся до нашего времени. Однако вряд ли многие знают о существовании в древних Афинах канализационного канала, проложенного через весь город. Первоначально это была небольшая речушка, которая затем путем крепления берегов и дна с последующим перекрытием была преобразована в канализационный канал. Ширина его в некоторых местах составляла 4,2 м. Канализационные сооружения были обнаружены также при раскопках многих других греческих городов, например Олимпии, Агригента, Самоса, Пергама, Кносса. Большим умением строить инженерные сооружения отличались древние римляне. Построенные ими подземные сооружения поражают смелостью и оригинальностью замыслов. Во времена правления императора Нервы в Риме насчитывалось около 2 млн. жителей. Ежедневно по трубопроводам, снабжавшим город водой, подавалось около миллиарда литров, т. е. в сутки на каждого жителя приходилось 500 литров воды. Эта величина характерна и в наше время для Берлина и других городов с миллионным населением. Поскольку в то время не существовало насосов для перекачивания столь значительных количеств воды, приходилось подавать ее в город из высокорасположенных источников, часто находившихся на значительном расстоянии от города. Если на пути прокладки трубопроводов встречались препятствия в виде речных долин, то в этих местах возводились сооружения типа мостов, называемые акведуками, которые частично сохранились до нашего времени.
Большое потребление воды в Древнем Риме приводило к образованию большого объема сточных вод. Для отведения их в реку Тибр использовали ручьи. Часть таких ручьев перекрывалась, и получались канализационные каналы. Так возникла, например, известная «клоака максима»—большой сточный канал, отдельные части которого использовались еще сравнительно недавно. Лишь в 1900 г. на смену ему пришли новые канализационные сооружения. Происхождение этого сточного канала из небольшой речушки можно установить еще и сейчас. Канал имеет плоское дно и сводчатое перекрытие. В отдельных местах ширина его составляет несколько метров. Поскольку строительство канала осуществлялось не одновременно, а поэтапно, то на отдельных участках канал имел недостаточный уклон. На таких участках загрязненная вода стекала медленно, и на дне канала образовывались отложения, препятствовавшие стоку воды. Поэтому канал приходилось часто очищать от скапливавшегося осадка. Работа эта, разумеется, была неприятной и выполнялась главным образом военнопленными.
В Древнем Риме, где все продавалось и покупалось, общественные уборные устраивались по «частнокапиталистическому» принципу. Во время правления императора Диоклетиана в Риме насчитывалось 144 общественных уборных, за пользование которыми с посетителей взималась определенная плата. Как-то Веспасиан, поднеся золотой к носу Тита, спросил, сможет ли тот по запаху определить, откуда у него эта монета. Получив отрицательный ответ, он указал пальцем в сторону владельца, взимавшего плату за пользование уборной. Отсюда, между прочим, пошло выражение «поп olet»— «деньги не пахнут».
Во дворце императора Августа туалет представлял собой полукруглое помещение с тремя нишами. В каждой нише имелось мраморное сиденье. Нечистоты смывались постоянно текущей под сиденьями водой. Аналогичный смыв нечистот водой был устроен во многих частных и общественных уборных. В древнем городе Помпеи, засыпанном пеплом во время извержения Везувия, под многометровым слоем лавы сохранились канализационные сооружения, свидетельствующие о довольно высоком техническом уровне строителей того времени.
Если бы нам довелось хоть на миг очутиться в средневековом городе, то нас поразило бы его антисанитарное состояние. То, что говорится в описании Парижа, сделанном в XII веке, в равной оепени можно отнести и ко многим другим городам того времени. Улицы были немощеными, в ухабах, постоянно покрытыми грязью и нечистотами. Отвод бытовых сточных вод не был обеспечен. Сточные воды, смешиваясь с уличной грязью, образовывали большие лужи. Для повозок улицы были непроезжими. Дома, большей частью деревянные, располагались, как правило, близко друг к другу. При испарении нечистоты распространяли весьма неприятный запах. Гуси, свиньи и другой домашний скот сновали по улицам, отыскивая себе корм в нечистотах. Содержимое ночных горшков и помои выливались на улицу прямо из окон. Разумеется, дабы не «благословить» незадачливых прохожих, окатив их с головы до ног нечистотами, следовало трижды прокричать «даге Геаи!» (осторожно, вода!). По достоверным сведениям, устройство уборных в Париже относится только в началу XVI века.
Не лучше обстояли дела и в немецких городах. Часто из-за большого скопления грязи, покрывавшей улицы, горожанам приходилось носить деревянные башмаки или обувь на деревянной платформе. Вот как описывает город Гота того времени служитель церкви Муко-ний: «По улицам приходилось ходить в деревянных башмаках или на ходулях. Даже члены муниципального совета ходили на заседания в деревянных башмаках. Придя на заседание, они оставляли свои башмаки у входа в здание муниципалитета, и поэтому всегда можно было точно сказать, сколько человек пришло на собрание». Даже самые высокопоставленные лица часто не были уверены в возможности проехать по улицам города. В неблагополучном состоянии улиц на личном опыте пришлось убедиться самому Фридриху III, который, несмотря на предупреждение о плохом состоянии улиц, торжественно въехал в город Тютлинген. Однако при въезде в город его лошадь по брюхо увязла в грязи, откуда ее и всадника с большим трудом удалось вытащить. В более крупных городах, как, например, в Праге, Нюрнберге, Аугсбурге, к мощению улиц приступили лишь в XIV—XV вв. Большинство же небольших городов последовало их примеру значительно позже. О том, что вынуждены были предпринимать городские власти с целью улучшения санитарного состояния улиц, видно, например, из магдебургской городской хроники за 1425 г.: «…в этом году согласно указанию совета по городскому благоустройству близ большого каменного моста, переброшенного через реку, была выстроена общественная уборная. Все нечистоты из нее сбрасывались прямо в реку, что привело к значительному загрязнению реки в этом месте».
Плохо обстояли дела, по нашим современным понятиям, также и в средневековых замках. В большинстве этих рыцарских владений отхожие места выполнялись в виде башенных надстроек с наклонно устроенным стоком или в виде открытого снизу эркера, расположенного на наружной стене замка. При этом нечистоты стекали сначала по стене замка, затем вниз по холму, на котором он был расположен, и далее исчезали в низине. В таком состоянии находились средневековые города еще долгое время. Даже в XVII в. на улицах многих городов можно было видеть свиней, валявшихся в грязи на проезжей части. Они не только оскверняли улицы, но часто оказывались причиной падения всадников. Магистрат Берлина вынужден был в 1641 г. издать указ, по которому запрещалось выпускать свиней на улицы города. Но и после выхода этого указа состояние улиц ненамного улучшилось, и вслед за ним вышел новый, согласно которому каждый приезжавший в город за покупками крестьянин должен был на обратном пути нагрузить свою телегу нечистотами и вывезти и* за пределы города. Предполагалось, что такое мероприятие позволит в какой-то мере очистить улицы от грязи. Однако даже в Париже, о котором уже шла речь, к этому времени состояние улиц по сути дела не улучшилось. В одном из отчетов за 1697 г. мэр города жалуется на то, что жильцы домов продолжают выплескивать помои прямо из окон. Канализация появилась в Париже лишь во второй половине XIX в.
Примечательно также то, что пишет о Берлине Август Бебель в 1867 г.: «Санитарные условия были очень плохи. Канализации не существовало. В водосточных канавках, тянувшихся вдоль тротуаров, скапливались помои, и в теплые дни они распространяли зловоние. Общественных уборных на улицах или площадях не было. Для приезжих, и в особенности для женщин, это создавало невыносимые условия. Но и в домах уборные были невероятно примитивны. Однажды я пошел с женой в Королевский театр. Меня охватил ужас, когда я в антракте вошел в мужскую уборную. Посреди комнаты стоял огромный чан, а вдоль стены было расставлено несколько дюжин pots de chambre, содержимое которых приходилось собственноручно выливать после себя в большой общий чан. Это было весьма по-домашнему и вполне демократично. Только после 1870 года Берлин перешел из состояния варварства в цивилизованное состояние и мог заслужить название столицы». Еще более жуткую картину описывает Фридрих Энгельс, касаясь санитарного состояния улиц того времени: «…можно увидеть, как здесь, в одном только Лондоне, изо дня в день с затратой огромных средств выбрасывается в море огромное количество навоза. Какие же колоссальные сооружения необходимы для того, чтобы этот навоз не отравил весь Лондон! Даже сравнительно небольшой Берлин вот уже по крайней мере тридцать лет задыхается в своих собственных нечистотах».
Значительному улучшению санитарного состояния городов способствовали мероприятия по устройству ватерклозетов в Англии. Первые попытки в этбм направлении были предприняты в 1775 г., однако лишь в 1810 г. появились более или менее приемлемые конструкции. Устройство ватерклозетов, в которых предусматривался смыв водой, привело к улучшению санитарных условий в домах, но на усадебных участках и городских улицах положение оставалось таким же неблагополучным или даже ухудшилось. Поскольку никакой системы уличной канализации не существовало, нечистоты стекали в имевшиеся на каждом приусадебном участке ямы. Если количество стоков от промывки санитарных приборов было значительным, эти ямы быстро переполнялись, и сточные воды, переливаясь, стекали прямо по улицам. Были предприняты попытки углубить уличные кюветы, чтобы они могли принять большее количество сточных вод. Однако это представляло опасность для быстро развивавшегося городского транспорта, и вскоре было принято решение о замене кюветов подземными каналами. Первоначально эти каналы устраивали без какой-либо системы. Их прокладывали кратчайшим путем к расположенным поблизости водоемам, в которые и сбрасывали неочищенные сточные воды. Благодаря устройству каналов улицы стали чище, но зато сильно загрязнились водоемы, в результате чего исчезла водившаяся в них рыба. Сильное загрязнение рек во второй половине прошлого века явилось толчком для проведения различных исследований с целью определения возможности очистки сточных вод, отводимых через канализацию. Именно в этот период по примеру англичан многие города стали устраивать известные в наше время поля орошения. В результате этого реки стали чище, и, кроме того, сточные воды могли быть использованы в сельском хозяйстве. Однако поля орошения обладали рядом недостатков, и поэтому были предприняты поиски новых методов очистки сточных вод. По принципу полей орошения были разработаны биологические фильтры, которые применяются и в настоящее время. Был проведен ряд экспериментов с использованием для очистки сточных вод различных химикатов. Однако при больших затратах эффективность этих методов оказалась незначительной. Поскольку установили, что для дальнейшей обработки сточных вод необходимо предварительное удаление из них осадка, были разработаны различные конструкции отстойников. При этом возникла проблема обработки осадка сточных вод, который вследствие способности к гниению нельзя просто оставлять на местности. Решением вопроса явилось сбраживание осадка в специальных резервуарах.
В наше время разработаны методы искусственной биологической очистки. В 1914 г. появился метод очистки сточных вод с помощью активного ила, применяемый и сейчас как стандартный для глубокой очистки.
Очистка сточных вод - Решение проблемы сточных вод в разные времена
Остались вопросы по теме - "Решение проблемы сточных вод в разные времена", задайте их на