Historia zaopatrzenia w wodę i urządzeń sanitarnych
Historia zaopatrzenia w wodę i urządzeń sanitarnych jest jednym z logistycznych wyzwań związanych z zapewnieniem czystej wody i systemów sanitarnych od zarania cywilizacji . Tam, gdzie zasoby wodne, infrastruktura czy systemy sanitarne były niewystarczające, szerzyły się choroby, ludzie chorowali lub przedwcześnie umierali.
.jpg)
Główne osady ludzkie mogły początkowo rozwijać się tylko tam, gdzie było dużo świeżej wody powierzchniowej, na przykład w pobliżu rzek lub naturalnych źródeł . W całej historii ludzie wymyślali systemy, dzięki którym dostarczanie wody do swoich społeczności i gospodarstw domowych oraz usuwanie (a później także oczyszczanie) ścieków było wygodniejsze.
W przeszłości oczyszczanie ścieków koncentrowało się na odprowadzaniu nieoczyszczonych ścieków do naturalnego zbiornika wodnego, np. rzeki lub oceanu , gdzie byłyby one rozcieńczane i rozpraszane. Wczesne ludzkie były często budowane obok źródeł wody. Rzeki często służyły jako prymitywna forma naturalnego odprowadzania ścieków.
W ciągu tysiącleci technologia radykalnie zwiększyła odległości, na jakie można przemieszczać wodę. Ponadto udoskonalono procesy oczyszczania wody pitnej i oczyszczania ścieków.
Pre-historia
W epoce neolitu ludzie wykopali pierwsze stałe studnie wodne , skąd naczynia można było napełniać i przenosić ręcznie. W dolinie Jezreel odkryto studnie wykopane około 6500 roku pne . Wielkość osad ludzkich była w dużej mierze zależna od dostępnej w pobliżu wody.
Wydaje się, że prymitywny wewnętrzny, wyłożony korą drzew, dwukanałowy, kamienny system świeżej wody i ścieków występował w domach Skara Brae i Osadzie Barnhouse od około 3000 pne, wraz z przypominającą komórkę enklawą w wielu domy Skara Brae, które sugerowano, że mogły pełnić funkcję wczesnej latryny wewnętrznej .
Działania związane z ponownym wykorzystaniem ścieków
Ponowne wykorzystanie ścieków to starożytna praktyka stosowana od zarania dziejów ludzkości i związana z rozwojem urządzeń sanitarnych. Ponowne wykorzystanie nieoczyszczonych ścieków komunalnych jest praktykowane od wielu stuleci w celu kierowania odpadów ludzkich poza osady miejskie. Podobnie, gruntowe stosowanie ścieków bytowych jest starą i powszechną praktyką, która przeszła przez różne etapy rozwoju.
Ścieki bytowe były wykorzystywane do nawadniania przez cywilizacje prehistoryczne (np. Mezopotamii , doliny Indusu , minojskiej ) od epoki brązu (ok. 3200-1100 pne). Następnie ścieki były wykorzystywane do usuwania , nawadniania i nawożenia przez cywilizacje helleńskie, a później przez Rzymian na terenach otaczających miasta (np. Ateny i Rzym).
epoki brązu i wczesnej epoki żelaza
Starożytne Ameryki
W starożytnym Peru lud Nazca wykorzystywał system połączonych ze sobą studni i podziemny ciek wodny znany jako puquios .
Starożytny Bliski Wschód
Mezopotamia
Mieszkańcy Mezopotamii przedstawili światu gliniane rury kanalizacyjne około 4000 rpne, a najwcześniejsze przykłady znaleziono w świątyni Bela w Nippur i Esznunna , które były wykorzystywane do usuwania ścieków z miejsc i wychwytywania wody deszczowej w studniach. Miasto Uruk pokazuje również pierwsze przykłady ceglanych latryn z 3200 roku pne. Rury gliniane były później używane w hetyckim mieście Hattusa . Posiadały łatwo demontowalne i wymienialne segmenty oraz umożliwiały czyszczenie.
Starożytna Persja
Pierwsze systemy sanitarne w prehistorycznym Iranie zostały zbudowane w pobliżu miasta Zabol . Perskie kanaty i ab anbary były używane do zaopatrzenia w wodę i chłodzenia .
Starożytny Egipt
C. _ 2400 pne odkryto , że piramida Sahure i przylegający do niej kompleks świątynny w Abusir mają sieć miedzianych rur drenażowych.
Starożytna Azja Wschodnia
Starożytne Chiny
Niektóre z najwcześniejszych śladów studni znajdują się w Chinach. Neolityczni Chińczycy odkryli i szeroko wykorzystali głęboko wierconą wodę gruntową do picia. [ potrzebne źródło ] Chiński tekst The Book of Changes , pierwotnie tekst wróżbiarski z zachodniej dynastii Zhou (1046–771 pne), zawiera wpis opisujący, jak starożytni Chińczycy utrzymywali swoje studnie i chronili źródła wody. Dowody archeologiczne i stare chińskie dokumenty ujawniają, że prehistoryczni i starożytni Chińczycy mieli zdolności i umiejętności kopania głębokich studni w celu uzyskania wody pitnej już 6000 do 7000 lat temu. [ potrzebne źródło ] Uważa się , że studnia wykopana w miejscu wykopalisk Hemedu została zbudowana w epoce neolitu. Studnia została spowodowana przez cztery rzędy kłód z przymocowaną do nich kwadratową ramą na szczycie studni. Uważa się, że około 600 rpne zbudowano również sześćdziesiąt dodatkowych studni kaflowych na południowy zachód od Pekinu do picia i nawadniania. Wiadomo również, że hydraulika była używana w Azji Wschodniej od czasów dynastii Qin i Han w Chinach.
Cywilizacja doliny Indusu
Cywilizacja doliny Indusu w Azji wykazuje wczesne dowody publicznego zaopatrzenia w wodę i urządzeń sanitarnych. System opracowany i zarządzany przez Indus zawierał szereg zaawansowanych funkcji. Wyjątkowym przykładem jest miasto Lothal w Indusie (ok. 2350–1810 pne). W Lothal dom władcy miał własną prywatną platformę kąpielową i latrynę, która była podłączona do otwartego kanału ulicznego, który odprowadzał wodę do miejskiego doku. Wiele innych domów na akropolu miało polerowane ceglane platformy kąpielowe, które spływały do krytego ceglanego kanału ściekowego, połączonego zaprawą na bazie gipsu, który prowadził do dołu do kąpieli poza murami miejskimi, podczas gdy w dolnym mieście oferowano dzbany (duże zakopane urny z otworem w dnie umożliwiającym odpływ płynów), z których te ostatnie były regularnie opróżniane i czyszczone. Wodę dostarczano w mieście z dwóch studni, jednej na akropolu, a drugiej na skraju doku.
Obszary miejskie cywilizacji doliny Indusu obejmowały łaźnie publiczne i prywatne. Odprowadzano ścieki podziemnymi kanałami wybudowanymi z precyzyjnie ułożonej cegły, stworzono wyrafinowany system gospodarki wodnej z licznymi zbiornikami retencyjnymi. W systemach odwadniających ścieki z domów były podłączone do szerszych kanałów ściekowych. Wiele budynków w Mohendżo-daro miało dwa lub więcej pięter. Wodę z dachu i łazienek na piętrze odprowadzano zamkniętymi rurami z terakoty lub otwartymi rynnami, które odprowadzały do kanalizacji ulicznej.
Najwcześniejsze dowody miejskich urządzeń sanitarnych zaobserwowano w Harappa , Mohendżo-daro i niedawno odkrytym Rakhigarhi cywilizacji Doliny Indusu. Ten plan urbanistyczny obejmował pierwsze na świecie miejskie systemy sanitarne. Na terenie miasta pojedyncze domy lub grupy domów czerpały wodę ze studni . Z pokoju, który wydaje się być przeznaczony do kąpieli, ścieki kierowano do zakrytych kanałów ściekowych, które biegły wzdłuż głównych ulic.
Urządzenia takie jak shadoofs były używane do podnoszenia wody na poziom gruntu. Ruiny cywilizacji doliny Indusu, takie jak Mohendżo-daro w Pakistanie i Dholavira w Gudżaracie w Indiach, miały osady z najbardziej wyrafinowanymi systemami kanalizacyjnymi starożytnego świata. [ potrzebne źródło ] Obejmowały one kanały odwadniające, zbieranie wody deszczowej i kanały uliczne.
Stepwells były używane głównie na subkontynencie indyjskim.
Starożytne Morze Śródziemne
Starożytna Grecja
Starożytna grecka cywilizacja Krety , znana jako cywilizacja minojska , zbudowała zaawansowane podziemne gliniane rury do urządzeń sanitarnych i zaopatrzenia w wodę. Ich stolica, Knossos , miała dobrze zorganizowany system wodny, który dostarczał czystą wodę, odprowadzał ścieki i kanały burzowe, które przelewały się podczas ulewnych deszczy. Ludzie budowali spłukiwane toalety na starożytnej Krecie, podobnie jak w starożytnym Egipcie, a wcześniej w miejscach cywilizacji Indusu, przy czym obiekty na Krecie prawdopodobnie miały pierwsze spłukiwanie instalacja do wlewania wody, datowana na XVI wiek p.n.e. Te minojskie urządzenia sanitarne były podłączone do kamiennych kanałów ściekowych, które były regularnie spłukiwane przez deszcz, wpływając przez system zbierania. Oprócz wyrafinowanych systemów wodociągowych i kanalizacyjnych opracowali rozbudowane systemy grzewcze. Starożytni Grecy z Aten i Azji Mniejszej również używali wewnętrznego systemu hydraulicznego, używanego do pryszniców pod ciśnieniem. Grecki wynalazca Heron użył rur ciśnieniowych do celów przeciwpożarowych w mieście Aleksandria . Majowie byli trzecią najwcześniejszą cywilizacją, która zastosowała system kanalizacji wewnętrznej wykorzystujący wodę pod ciśnieniem.
System odwróconego syfonu wraz z pokrytymi szkłem glinianymi rurami został po raz pierwszy zastosowany w pałacach na Krecie w Grecji. Nadal działa, po około 3000 latach. [ potrzebne źródło ]
Imperium Rzymskie
W starożytnym Rzymie Cloaca Maxima , uważana za cud inżynierii, wpadała do Tybru . Nad Cloaca Maxima zbudowano publiczne latryny .
Począwszy od czasów rzymskich urządzenie koła wodnego znane jako noria dostarczało wodę do akweduktów i innych systemów dystrybucji wody w głównych miastach Europy i Bliskiego Wschodu.
W Cesarstwie Rzymskim istniała wewnętrzna instalacja wodno-kanalizacyjna , czyli system akweduktów i rur, które kończyły się w domach oraz publicznych studniach i fontannach, z których ludzie mogli korzystać. Rzym i inne narody używały ołowianych rur; chociaż powszechnie uważa się, że jest to przyczyna zatrucia ołowiem w Cesarstwie Rzymskim, połączenie bieżącej wody, która nie pozostawała w kontakcie z rurą przez długi czas, oraz osadzanie się kamienia z opadów faktycznie zmniejszyło ryzyko związane z rurami ołowianymi.
Rzymskie miasta i garnizony w Wielkiej Brytanii między 46 pne a 400 rne miały złożone sieci kanalizacyjne, czasami zbudowane z wydrążonych kłód wiązu , które zostały ukształtowane tak, że stykały się z rurą dolną, zapewniając gniazdo dla rury w górę. [ potrzebne źródło ]
Średniowiecze i wczesna nowożytność
Nepal
W Nepalu budowa kanałów wodnych, takich jak fontanny do picia i studnie, jest uważana za akt pobożny.
System zaopatrzenia w wodę pitną został opracowany co najmniej już w 550 rne. Ten dhunge dhara lub hiti składa się z rzeźbionych kamiennych fontann, przez które woda przepływa nieprzerwanie z podziemnych źródeł. Są one wspierane przez liczne stawy i kanały, które tworzą rozbudowaną sieć zbiorników wodnych, tworzonych jako zasoby wodne w porze suchej i pomagające złagodzić ciśnienie wody spowodowane przez deszcze monsunowe. Po wprowadzeniu nowoczesnych, wodociągowych systemów wodociągowych, począwszy od końca XIX wieku, ten stary system popadł w ruinę, a niektóre jego części zostały utracone na zawsze. Niemniej jednak wielu mieszkańców Nepalu nadal na co dzień polega na starych hitach.
W 2008 roku dhunge dharas w Dolinie Katmandu produkowało 2,95 miliona litrów wody dziennie.
Z 389 kamiennych wylewek znalezionych w Dolinie Katmandu w 2010 roku 233 były nadal w użyciu, obsługując około 10% populacji Katmandu. 68 wyschło, 45 zostało całkowicie utraconych, a 43 zostało podłączonych do miejskiej sieci wodociągowej zamiast pierwotnego źródła.
świat islamu
.jpg)
Islam kładzie nacisk na czystość i higienę osobistą. Islamskie orzecznictwo higieniczne , którego początki sięgają VII wieku, zawiera szereg skomplikowanych zasad. Taharah (rytualna czystość) obejmuje wykonywanie wudu (ablucji) podczas pięciu codziennych modlitw (modlitw), a także regularne wykonywanie ghusl (kąpieli), co doprowadziło do budowy łaźni w całym świecie islamskim . Islamska higiena toalety wymaga również mycia wodą po skorzystaniu z toalety, dla czystości i zminimalizowania zarazków.
W kalifacie Abbasydów (VIII-XIII w.) jego stolica, Bagdad (Irak), miała 65 000 łaźni wraz z systemem kanalizacyjnym. Miasta średniowiecznego świata islamu posiadały systemy zaopatrzenia w wodę zasilane technologią hydrauliczną , które dostarczały wodę pitną wraz ze znacznie większymi ilościami wody do rytualnego mycia, głównie w meczetach i hammamach (łaźniach). Kąpieliska w różnych miastach były oceniane przez pisarzy arabskich w przewodnikach turystycznych . Średniowieczne miasta islamskie, takie jak Bagdad, Kordoba ( islamska Hiszpania ), Fez (Maroko) i Fustat (Egipt), również miały wyrafinowane systemy usuwania odpadów i kanalizacji z połączonymi sieciami kanalizacyjnymi. [ potrzebne źródło ] Miasto Fustat posiadało również wielopiętrowe kamienice (do sześciu pięter) ze spłukiwanymi toaletami , które były podłączone do sieci wodociągowej i kominów na każdej kondygnacji odprowadzające odpady do kanałów podziemnych.
Al-Karaji (ok. 953–1029) napisał książkę The Extraction of Hidden Waters , w której przedstawił przełomowe idee i opisy hydrologicznych i hydrogeologicznych percepcji, takich jak składniki cyklu hydrologicznego, jakość wód podziemnych i czynniki napędzające przepływ wód podziemnych . Dał również wczesny opis filtracji wody .
Afryki Subsaharyjskiej
W postklasycznym Kilwa hydraulika była powszechna w kamiennych domach tubylców. Pałac Husani Kubwa, a także inne budynki dla elity rządzącej i bogatych obejmowały luksus wewnętrznej hydrauliki.
W Imperium Aszanti toalety mieściły się w dwupiętrowych budynkach spłukiwanych galonami wrzącej wody.
Średniowieczna Europa
Chrześcijaństwo kładzie nacisk na higienę . Pomimo potępienia wczesnochrześcijańskich duchownych mieszanego stylu kąpieli w rzymskich basenach , a także pogańskiego zwyczaju kąpania się kobiet nago przed mężczyznami, nie przeszkodziło to Kościołowi nakłaniać swoich wyznawców do chodzenia do publicznych łaźni w celu kąpieli, co przyczyniały się do higieny i dobrego zdrowia według Ojców Kościoła , Klemensa Aleksandryjskiego i Tertuliana . Kościół zbudował publiczne łaźnie , które były oddzielne dla obu płci klasztory i miejsca pielgrzymek; także papieże od wczesnego średniowiecza umieszczali łaźnie w obrębie bazylik kościelnych i klasztorów. Papież Grzegorz Wielki nawoływał swoich wyznawców do wartości kąpieli jako potrzeby cielesnej.
Wbrew powszechnemu przekonaniu wraz z upadkiem Cesarstwa Rzymskiego w Europie nie utracono możliwości kąpieli i urządzeń sanitarnych . Łaźnie publiczne były powszechne w większych miastach średniowiecznego chrześcijaństwa , takich jak Konstantynopol , Paryż , Ratyzbona , Rzym i Neapol . A wielkie łaźnie budowano w ośrodkach bizantyjskich, takich jak Konstantynopol i Antiochia .
Niewiele jest wzmianek o innych systemach sanitarnych (oprócz urządzeń sanitarnych w starożytnym Rzymie ) w większości krajów Europy aż do późnego średniowiecza . Niehigieniczne warunki i przeludnienie były powszechne w całej Europie i Azji w średniowieczu . Doprowadziło to do pandemii , takich jak dżuma Justyniana (541–542) i czarna śmierć (1347–1351), które zabiły dziesiątki milionów ludzi. Bardzo wysoka śmiertelność niemowląt i dzieci panowała w Europie przez całe średniowiecze razy, częściowo z powodu braków w zakresie warunków sanitarnych.
W średniowiecznych miastach europejskich małe naturalne drogi wodne służące do odprowadzania ścieków zostały ostatecznie zasypane i funkcjonowały jako kanały ściekowe. Takim systemem jest londyńska River Fleet . Wzdłuż niektórych ulic biegły otwarte kanały ściekowe lub rynny do odprowadzania ścieków. Były one znane jako „budy” (tj. kanały, kanały), aw Paryżu były czasami nazywane „dzielonymi ulicami”, ponieważ ścieki płynące środkiem fizycznie dzieliły ulice na dwie połowy. Pierwszy zamknięty kanał ściekowy zbudowany w Paryżu został zaprojektowany przez Huguesa Aubirda w 1370 roku przy Rue Montmartre (ul. Montmartre) i miał 300 metrów długości. Pierwotny cel zaprojektowania i zbudowania zamkniętego kanału ściekowego w Paryżu był mniej istotny dla gospodarki odpadami, a bardziej dla powstrzymania smrodu wydobywającego się z cuchnących ścieków. W Dubrowniku , znanym wówczas jako Ragusa (nazwa łacińska), statut z 1272 r. określał parametry budowy szamba i kanałów do usuwania brudnej wody. Przez cały XIV i XV wiek budowano system kanalizacyjny, który działa do dziś, z niewielkimi zmianami i naprawami dokonywanymi w ostatnich stuleciach. Szafy na wiadra , przybudówki i szamba służyły do zbierania ludzkich odchodów. Wykorzystanie ludzkich odchodów jako nawozu było szczególnie ważne w Chinach i Japonii, gdzie obornik bydlęcy był mniej dostępny. Jednak większość miast nie miała działającego systemu kanalizacyjnego przed erą przemysłową [ potrzebne źródło ] , polegając zamiast tego na pobliskich rzekach lub okazjonalnych opadach deszczu , które zmywały ścieki z ulic [ potrzebne źródło ] . W niektórych miejscach ścieki po prostu spływały ulicami, na których znajdowały się schodki aby trzymać pieszych z dala od błota, i ostatecznie spłynął jako spływ do lokalnego działu wodnego. [ potrzebne źródło ]
W XVI wieku Sir John Harington wynalazł spłukiwaną toaletę jako urządzenie dla królowej Elżbiety I (jego matki chrzestnej), które uwalniało odpady do szamb .
Po przyjęciu prochu , oficyny miejskie stały się ważnym źródłem surowca do produkcji saletry w krajach europejskich.
W Londynie zawartość miejskich przybudówek była zbierana każdej nocy zamówionymi wagonami i dostarczana do złóż azotynów, gdzie była układana w specjalnie zaprojektowanych warstwach gleby w celu wytworzenia ziemi bogatej w azotany mineralne. Ziemia bogata w azotany byłaby następnie dalej przetwarzana w celu wytworzenia saletry lub azotanu potasu , ważnego składnika czarnego prochu , który odgrywał rolę w produkcji prochu strzelniczego.
Klasyczna i wczesna nowożytna Mezoameryka
Klasyczni Majowie w Palenque mieli podziemne akwedukty i spłukiwane toalety ; Majowie klasyczni stosowali nawet domowe filtry do wody z lokalnie występującego wapienia wyrzeźbionego w porowatym cylindrze, wykonanym tak, aby działał w sposób uderzająco podobny do nowoczesnych ceramicznych filtrów do wody .
W Hiszpanii i Ameryce hiszpańskiej ciek wodny znany jako acequia , w połączeniu z prostym systemem filtracji piaskowej, zapewniał wodę pitną .
Gospodarstwa kanalizacyjne do utylizacji i nawadniania
„ Folmy kanalizacyjne ” (tj. odprowadzanie ścieków na grunty przeznaczone do utylizacji i użytku rolniczego) funkcjonowały w Bunzlau (Śląsk) w 1531 r., w Edynburgu (Szkocja) w 1650 r., w Paryżu (Francja) w 1868 r., w Berlinie (Niemcy) w 1876 r. oraz w różnych częściach USA od 1871 roku, gdzie ścieki wykorzystywano do korzystnej produkcji roślinnej. W następnych stuleciach (XVI i XVIII w.) w wielu szybko rozwijających się krajach/miastach Europy (np. Niemcy, Francja) i Stanach Zjednoczonych coraz częściej postrzegano „farmy kanalizacyjne” jako sposób na odprowadzanie dużych ilości ścieków, z których niektóre działają do dziś. Nawadnianie ściekami i innymi ściekami ma długą historię również w Chinach i Indiach; podczas gdy w 1897 roku w Melbourne w Australii powstała duża „farma kanalizacyjna”.
Współczesny wiek
Zaopatrzenie w wodę
Aż do epoki Oświecenia poczyniono niewielkie postępy w zaopatrzeniu w wodę i urządzeniach sanitarnych, a umiejętności inżynieryjne Rzymian były w dużej mierze zaniedbywane w całej Europie. To właśnie w XVIII wieku szybko rosnąca populacja spowodowała boom w zakładaniu prywatnych sieci wodociągowych w Londynie . Infrastruktura wodociągowa w Londynie rozwijała się przez wiele stuleci, od wczesnośredniowiecznych kanałów, przez wielkie XIX-wieczne oczyszczalnie zbudowane w odpowiedzi na zagrożenie cholerą , po nowoczesne, wielkopowierzchniowe zbiorniki. Pierwszy zakręcany kran został opatentowany w 1845 roku przez Guest and Chrimes, odlewnię mosiądzu w Rotherham .
Pierwsze udokumentowane użycie filtrów piaskowych do oczyszczania wody pochodzi z 1804 roku, kiedy to właściciel wybielacza w Paisley w Szkocji , John Gibb, zainstalował eksperymentalny filtr, sprzedając publicznie swoje niechciane nadwyżki. Pierwsze uzdatnione publiczne źródło wody na świecie zostało zainstalowane przez inżyniera Jamesa Simpsona dla Chelsea Waterworks Company w Londynie w 1829 roku. Praktyka uzdatniania wody szybko stała się głównym nurtem, a zalety systemu stały się wyraźnie widoczne po badaniach lekarza Johna Snowa podczas 1854 Wybuch cholery na Broad Street pokazał rolę zaopatrzenia w wodę w rozprzestrzenianiu się epidemii cholery.
Systemy kanalizacyjne
Istotnym wydarzeniem była budowa sieci kanalizacyjnej do odprowadzania ścieków. W niektórych miastach, w tym w Rzymie , Stambule ( Konstantynopol ) i Fustat , połączone w sieć starożytne systemy kanalizacyjne nadal funkcjonują do dziś jako systemy zbierania zmodernizowanych systemów kanalizacyjnych tych miast. Zamiast płynąć do rzeki lub morza, rury zostały przekierowane do nowoczesnych oczyszczalni ścieków.
Podstawowe systemy kanalizacyjne były używane do usuwania ścieków w starożytnej Mezopotamii , gdzie pionowe szyby odprowadzały ścieki do szamb. Podobne systemy istniały w doliny Indusu we współczesnym Pakistanie oraz na starożytnej Krecie iw Grecji . W średniowieczu systemy kanalizacyjne zbudowane przez Rzymian przestały być używane, a ścieki były zbierane do szamb, które były okresowo opróżniane przez robotników zwanych „grabiarzami”, którzy często sprzedawali je jako nawóz rolnikom poza miastem.
Odkrycia archeologiczne wykazały, że niektóre z najwcześniejszych systemów kanalizacyjnych powstały w trzecim tysiącleciu pne w starożytnych miastach Harappa i Mohendżo-daro na terenie dzisiejszego Pakistanu . Prymitywne kanały ściekowe były wykute w ziemi wzdłuż budynków. To odkrycie ujawnia konceptualne rozumienie usuwania odpadów przez wczesne cywilizacje.
Jednak aż do epoki Oświecenia poczyniono niewielkie postępy w zaopatrzeniu w wodę i urządzeniach sanitarnych, a umiejętności inżynieryjne Rzymian były w dużej mierze zaniedbywane w całej Europie. Zaczęło się to zmieniać w XVII i XVIII wieku wraz z szybkim rozwojem wodociągów i systemów pompowych .
Ogromny rozwój miast w Europie i Ameryce Północnej podczas rewolucji przemysłowej szybko doprowadził do zatłoczenia, które było stałym źródłem wybuchu choroby. Wraz z rozwojem miast w XIX wieku pojawiły się obawy dotyczące zdrowia publicznego . W ramach trendu miejskich sanitarnych pod koniec XIX i XX wieku wiele miast zbudowało rozległe systemy kanalizacji grawitacyjnej , aby pomóc w kontrolowaniu epidemii chorób , takich jak tyfus i cholera . Burza i kanalizacja sanitarna były koniecznie rozwijane wraz z rozwojem miast. W latach czterdziestych XIX wieku luksus hydrauliki wewnętrznej , która miesza ludzkie odchody z wodą i wypłukuje je, wyeliminował potrzebę szamb .
Nowoczesne systemy kanalizacyjne powstały po raz pierwszy w połowie XIX wieku jako reakcja na pogorszenie warunków sanitarnych, jakie przyniosło ciężkie uprzemysłowienie i urbanizacja . Baldwin Latham, brytyjski inżynier budownictwa, przyczynił się do racjonalizacji systemów kanalizacyjnych i domowych systemów odwadniających i był pionierem w inżynierii sanitarnej. Opracował koncepcję owalnej rury kanalizacyjnej, aby ułatwić odprowadzanie ścieków i zapobiegać osadzaniu się osadów i powodziom. Ze względu na zanieczyszczoną wodę, cholery miały miejsce w 1832, 1849 i 1855 roku w Londynie , zabijając dziesiątki tysięcy ludzi. To, w połączeniu z Wielkim Smrodem z 1858 r., Kiedy zapach nieoczyszczonych ludzkich odchodów w Tamizie stał się przytłaczający, oraz raport komisarza królewskiego Edwina Chadwicka w sprawie reformy sanitarnej , doprowadziły do tego, że Metropolitan Commission of Sewers wyznaczyła Josepha Bazalgette do budowy rozległy podziemny system kanalizacyjny do bezpiecznego usuwania nieczystości. Wbrew zaleceniom Chadwicka, system Bazalgette i inne zbudowano później w Europie kontynentalnej , nie pompował ścieków na grunty rolne w celu wykorzystania ich jako nawozów; został po prostu doprowadzony rurociągiem do naturalnej drogi wodnej z dala od skupisk ludności i wpompowany z powrotem do środowiska.
Liverpool, Londyn i inne miasta w Wielkiej Brytanii
Jeszcze pod koniec XIX wieku systemy kanalizacyjne w niektórych częściach szybko uprzemysłowionej Wielkiej Brytanii były tak niewystarczające, że choroby przenoszone przez wodę, takie jak cholera i dur brzuszny , pozostawały zagrożeniem.
Już od 1535 r. starano się powstrzymać zanieczyszczanie Tamizy w Londynie . Począwszy od uchwalonej w tym roku ustawy, która miała zakazać wrzucania odchodów do rzeki. Przed rewolucją przemysłową rzeka Tamiza była identyfikowana jako gęsta i czarna z powodu ścieków, a nawet mówiono, że rzeka „pachnie śmiercią”. Ponieważ Wielka Brytania była pierwszym krajem, który się uprzemysłowił, jako pierwszy doświadczyła katastrofalnych skutków dużej urbanizacji i jako pierwszy zbudował nowoczesny system kanalizacyjny, aby złagodzić wynikające z tego niehigieniczne warunki. Na początku XIX wieku Tamiza była w rzeczywistości otwartym kanałem ściekowym, co prowadziło do częstych wybuchów cholery . Propozycje modernizacji sieci kanalizacyjnej pojawiły się w 1856 r., Ale zostały zaniedbane z powodu braku funduszy. Jednak po Wielkim Smronie w 1858 r. Parlament zdał sobie sprawę z pilności problemu i postanowił stworzyć nowoczesny system kanalizacyjny.
Liverpool
Jednak dziesięć lat wcześniej i 200 mil na północ James Newlands, szkocki inżynier, był jednym ze słynnej trójki pionierskich oficerów mianowanych na mocy prywatnej ustawy, ustawy sanitarnej Liverpoolu, wydanej przez komisję Borough of Liverpool Health of Towns. Innymi funkcjonariuszami powołanymi na mocy ustawy byli William Henry Duncan, lekarz ds. Zdrowia i Thomas Fresh, inspektor ds. Uciążliwości (wczesny poprzednik urzędnika ds. Zdrowia środowiskowego). Jeden z pięciu kandydatów na to stanowisko, Newlands został mianowany Borough Engineer of Liverpool w dniu 26 stycznia 1847 r.
Dokonał starannego i dokładnego badania Liverpoolu i jego okolic, obejmującego około 3000 obserwacji geodezyjnych, w wyniku czego sporządzono mapę konturową miasta i jego okolic w skali od jednego cala do 20 stóp (6,1 m). Na podstawie tego szczegółowego badania Newlands przystąpił do opracowania kompleksowego systemu kanałów wylotowych i dodatkowych, a także głównych i pomocniczych, o łącznym zasięgu prawie 300 mil (480 km). Szczegóły tego projektowanego systemu przedstawił Korporacji w kwietniu 1848 roku.
W lipcu 1848 r. Rozpoczął się program budowy kanałów ściekowych Jamesa Newlandsa iw ciągu następnych 11 lat zbudowano 86 mil (138 km) nowych kanałów. W latach 1856-1862 dodano kolejne 58 mil (93 km). Program ten został zakończony w 1869 roku. Przed zbudowaniem kanałów ściekowych oczekiwana długość życia w Liverpoolu wynosiła 19 lat, a zanim Newlands przeszedł na emeryturę, wzrosła ponad dwukrotnie.
Londyn
Joseph Bazalgette , inżynier budownictwa lądowego i główny inżynier Metropolitan Board of Works , otrzymał odpowiedzialność za podobne prace w Londynie . Zaprojektował rozległy podziemny system kanalizacyjny, który kierował ścieki do ujścia Tamizy , poniżej głównego skupiska ludności. Zbudowano sześć głównych kanałów przechwytujących o łącznej długości prawie 100 mil (160 km), z których niektóre obejmowały odcinki „zaginionych” rzek Londynu . Trzy z tych kanałów znajdowały się na północ od rzeki, a najbardziej wysunięty na południe, niskopoziomowy, został włączony do rzeki Nabrzeże Tamizy . Nabrzeże pozwoliło również na nowe drogi, nowe ogrody publiczne i linię Circle Line londyńskiego metra .
Kanały przechwytujące, zbudowane w latach 1859-1865, były zasilane przez 450 mil (720 km) głównych kanałów, które z kolei przenosiły zawartość około 13 000 mil (21 000 km) mniejszych lokalnych kanałów ściekowych. Budowa systemu przechwytującego wymagała 318 milionów cegieł, 2,7 miliona metrów sześciennych wykopanej ziemi i 670 000 metrów sześciennych betonu . Grawitacja pozwalała ściekom płynąć na wschód, ale w miejscach takich jak Chelsea , Deptford i Abbey Mills , zbudowano przepompownie w celu podniesienia poziomu wody i zapewnienia odpowiedniego przepływu. Kanały na północ od Tamizy wpływają do kanału Northern Outfall Sewer , który zasila główne oczyszczalnie ścieków w Beckton . Na południe od rzeki południowa kanalizacja wylotowa rozciągała się do podobnego obiektu w Crossness . Z niewielkimi modyfikacjami osiągnięcie inżynieryjne Bazalgette pozostaje podstawą projektowania kanalizacji do dnia dzisiejszego.
inne miasta w Wielkiej Brytanii
W Merthyr Tydfil , dużym mieście w południowej Walii , większość domów odprowadzała swoje ścieki do pojedynczych studzienek kanalizacyjnych , które nieustannie się przelewały, powodując zalewanie chodników cuchnącymi ściekami.
Paryż, Francja
W 1802 roku Napoleon zbudował kanał Ourcq , który dostarczał do Paryża 70 000 metrów sześciennych wody dziennie, podczas gdy Sekwana otrzymywała do 100 000 metrów sześciennych (3 500 000 stóp sześciennych) ścieków dziennie. Paryska epidemia cholery w 1832 r. wyostrzyła społeczną świadomość konieczności stworzenia jakiegoś systemu kanalizacyjnego, który lepiej i zdrowiej radziłby sobie ze ściekami i ściekami. W latach 1865-1920 Eugene Belgrand prowadzić rozwój wielkoskalowego systemu zaopatrzenia w wodę i gospodarki ściekowej. W ciągu tych lat zbudowano około 600 kilometrów akweduktów doprowadzających pitną wodę źródlaną, co uwolniło wodę złej jakości do spłukiwania ulic i kanalizacji. Do 1894 roku uchwalono przepisy, które nałożyły obowiązek osuszania. Oczyszczanie paryskich ścieków pozostawiono jednak urządzeniom naturalnym, ponieważ 5000 hektarów ziemi wykorzystano do rozprowadzenia odpadów w celu ich naturalnego oczyszczenia. Co więcej, brak oczyszczania ścieków spowodował, że zanieczyszczenie paryskich ścieków skoncentrowało się w dole rzeki w mieście Clichy, skutecznie zmuszając mieszkańców do pakowania się i przenoszenia w inne miejsce.
XIX-wieczne, sklepione z cegły kanały paryskie służą obecnie jako atrakcja turystyczna.
Hamburgu i Frankfurcie w Niemczech
Pierwszy kompleksowy system kanalizacyjny w niemieckim mieście został zbudowany w Hamburgu w Niemczech w połowie XIX wieku.
W 1863 roku rozpoczęto prace nad budową nowoczesnej sieci kanalizacyjnej dla szybko rozwijającego się Frankfurtu nad Menem , w oparciu o prace projektowe Williama Lindleya . 20 lat po ukończeniu systemu śmiertelność z powodu duru brzusznego spadła z 80 do 10 na 100 000 mieszkańców.
Stany Zjednoczone
Pierwsze systemy kanalizacyjne w Stanach Zjednoczonych powstały pod koniec lat pięćdziesiątych XIX wieku w Chicago i na Brooklynie .
W Stanach Zjednoczonych pierwsza oczyszczalnia ścieków wykorzystująca strącanie chemiczne została zbudowana w Worcester w stanie Massachusetts w 1890 roku.
Oczyszczanie ścieków
Początkowo systemy kanalizacji grawitacyjnej odprowadzały ścieki bezpośrednio do wód powierzchniowych bez oczyszczania. Później miasta próbowały oczyszczać ścieki przed zrzutem, aby zapobiec zanieczyszczeniu wody i chorobom przenoszonym przez wodę . W ciągu półwiecza około 1900 roku te zakresie zdrowia publicznego odniosły sukces w drastycznym zmniejszeniu częstości występowania chorób przenoszonych przez wodę wśród ludności miejskiej i były ważną przyczyną wzrostu oczekiwanej długości życia w tamtym czasie.
Zastosowanie na gruntach rolnych
Wczesne techniki oczyszczania ścieków obejmowały gruntowe stosowanie ścieków na gruntach rolnych. Jedną z pierwszych prób skierowania ścieków do wykorzystania jako nawóz w gospodarstwie podjął właściciel przędzalni James Smith w latach czterdziestych XIX wieku. Eksperymentował z rurociągowym systemem dystrybucji zaproponowanym początkowo przez Jamesa Vetcha , który zbierał ścieki z jego fabryki i pompował je do odległych farm, a jego sukces był entuzjastycznie obserwowany przez Edwina Chadwicka i wspierany przez chemika organicznego Justusa von Liebiga .
Pomysł został oficjalnie przyjęty przez Komisję Zdrowia Miast i różne projekty (tzw. oczyszczalnie ścieków) . ) były testowane przez różne gminy przez następne 50 lat. Początkowo cięższe ciała stałe kierowano do rowów z boku gospodarstwa i zakrywano, gdy były pełne, ale wkrótce jako zbiorniki na ścieki zaczęto wykorzystywać zbiorniki płaskodenne; Najwcześniejszy patent został wykupiony przez Williama Higgsa w 1846 r. na „zbiorniki lub zbiorniki, w których zawartość ścieków i odpływów z miast, miasteczek i wsi ma być gromadzona, a zawarte w nich stałe substancje zwierzęce lub roślinne, zestalone i wysuszone… „Ulepszenia konstrukcji zbiorników obejmowały wprowadzenie zbiornika o przepływie poziomym w latach 50. początek XX wieku.
Obróbka chemiczna i sedymentacja
Ponieważ zanieczyszczenie zbiorników wodnych stało się problemem, miasta próbowały oczyszczać ścieki przed zrzutem. Pod koniec XIX wieku niektóre miasta zaczęły dodawać do swoich kanałów systemy oczyszczania chemicznego i sedymentacji . W Stanach Zjednoczonych pierwsza oczyszczalnia ścieków wykorzystująca opady chemiczne została zbudowana w Worcester w stanie Massachusetts w 1890 r. W ciągu półwiecza około 1900 r. Te interwencje w zakresie zdrowia publicznego odniosły sukces w drastycznym zmniejszeniu częstości występowania chorób przenoszonych przez wodę wśród ludności miejskiej, i były ważną przyczyną wzrostu długość życia w tamtym czasie.
Zapach uznano za duży problem w usuwaniu odpadów i aby go rozwiązać, ścieki można było odprowadzać do laguny lub „osadzać”, a ciała stałe usuwać i usuwać oddzielnie. Ten proces jest obecnie nazywany „oczyszczaniem pierwotnym”, a osiadłe ciała stałe nazywane są „szlamem”. Pod koniec XIX wieku, ponieważ pierwotne oczyszczanie nadal pozostawiało problemy z zapachami, odkryto, że nieprzyjemnym zapachom można zapobiegać, wprowadzając tlen do rozkładających się ścieków. To był początek biologicznego oczyszczania tlenowego i beztlenowego, które ma fundamentalne znaczenie dla procesów oczyszczania ścieków.
Prekursorem nowoczesnego szamba było szambo , w którym zamknięto wodę, aby zapobiec zanieczyszczeniu, a odpady stałe powoli upłynniały się w wyniku działania beztlenowego; został wynaleziony przez LH Mourasa we Francji w latach sześćdziesiątych XIX wieku. Donald Cameron, jako City Surveyor w Exeter , opatentował w 1895 roku ulepszoną wersję, którą nazwał „szambo”; septyczny w znaczeniu „bakteryjny”. Są one nadal w użyciu na całym świecie, zwłaszcza na obszarach wiejskich niepołączonych z systemami kanalizacyjnymi na dużą skalę.
Oczyszczanie biologiczne
Dopiero pod koniec XIX wieku możliwe stało się oczyszczanie ścieków poprzez biologiczny rozkład składników organicznych przy użyciu mikroorganizmów i usuwanie zanieczyszczeń. Oczyszczanie gruntów również stawało się coraz mniej wykonalne, ponieważ miasta rosły, a ilość wytwarzanych ścieków nie mogła już być wchłaniana przez pola uprawne na obrzeżach.
Edward Frankland przeprowadził eksperymenty na farmie kanalizacyjnej w Croydon w Anglii w latach 70. czas. Dało to rewolucyjną wówczas możliwość biologicznego oczyszczania ścieków za pomocą złoża kontaktowego do utleniania ścieków. Koncepcja ta została podjęta przez głównego chemika London Metropolitan Board of Works , Williama Libdina, w 1887 roku:
- ... najprawdopodobniej prawdziwym sposobem oczyszczania ścieków ... będzie najpierw oddzielenie osadu, a następnie przekształcenie go w ścieki neutralne ... zatrzymanie go przez wystarczający okres, w którym to czasie powinno być w pełni napowietrzone, a na końcu wypuścić go do strumienia w stanie oczyszczonym. To jest rzeczywiście cel i niedoskonałe osiągnięcie na farmie kanalizacyjnej.
W latach 1885-1891 filtry działające na tej zasadzie były konstruowane w całej Wielkiej Brytanii, a pomysł ten podjęto również w Stanach Zjednoczonych w Lawrence Experiment Station w Massachusetts , gdzie potwierdzono pracę Franklanda. W 1890 roku LES opracował „ filtr zraszany ”, który zapewniał znacznie bardziej niezawodne działanie.
Łóżka kontaktowe zostały opracowane w Salford , Lancashire i przez naukowców pracujących dla Rady Miasta Londynu na początku lat 90. XIX wieku. Według Christophera Hamlina była to część rewolucji koncepcyjnej, która zastąpiła filozofię, zgodnie z którą „oczyszczanie ścieków jest zapobieganiem rozkładowi, filozofią, która próbowała ułatwić proces biologiczny, który naturalnie niszczy ścieki”.
Złoża kontaktowe to zbiorniki zawierające obojętną substancję, taką jak kamienie lub łupek, która maksymalizuje powierzchnię dostępną dla wzrostu drobnoustrojów w celu rozbicia ścieków. Ścieki przetrzymywano w zbiorniku do całkowitego rozkładu, a następnie filtrowano do gruntu. Metoda ta szybko rozpowszechniła się, zwłaszcza w Wielkiej Brytanii, gdzie stosowano ją w Leicester , Sheffield , Manchesterze i Leeds . Łoże bakteryjne zostało jednocześnie opracowane przez Josepha Corbetta jako Borough Engineer w Salford a eksperymenty przeprowadzone w 1905 r. wykazały, że jego metoda była lepsza, ponieważ większe ilości ścieków można było oczyszczać lepiej przez dłuższe okresy czasu niż można to osiągnąć za pomocą złoża kontaktowego.
Królewska Komisja ds. Utylizacji Ścieków opublikowała swój ósmy raport w 1912 r., Który wyznaczył międzynarodowy standard odprowadzania ścieków do rzek; „standard 20:30”, który dopuszczał „ 2 części na sto tysięcy” biochemicznego zapotrzebowania na tlen i „3 części na sto tysięcy” zawieszonych ciał stałych.
Proces osadu czynnego
Większość miast świata zachodniego dodała bardziej efektywne systemy oczyszczania ścieków na początku XX wieku, po tym, jak naukowcy z University of Manchester odkryli proces oczyszczania ścieków osadu czynnego w 1912 roku.
Proces osadu czynnego został odkryty w 1913 roku w Wielkiej Brytanii przez dwóch inżynierów, Edwarda Arderna i WT Locketta, którzy prowadzili badania dla Manchester Corporation Rivers Department w Davyhulme Sewage Works . W 1912 roku dr Gilbert Fowler , naukowiec z University of Manchester , obserwował eksperymenty przeprowadzane w Lawrence Experiment Station w Massachusetts , polegające na napowietrzaniu ścieków w butelce pokrytej algami. Koledzy inżynierowie Fowlera, Ardern i Lockett, eksperymentowali z oczyszczaniem ścieków w reaktor typu draw-and-fill , który wytwarzał wysoko oczyszczony ściek. Napowietrzali ścieki w sposób ciągły przez około miesiąc i byli w stanie osiągnąć całkowitą nitryfikację materiału próbki. Wierząc, że osad został aktywowany (podobnie jak węgiel aktywny ) proces nazwano osadem czynnym . Dopiero dużo później zdano sobie sprawę, że to, co faktycznie miało miejsce, było sposobem na skoncentrowanie organizmów biologicznych, oddzielenie czasu retencji cieczy (idealnie, niski, dla zwartego systemu oczyszczania) od czasu retencji ciał stałych (idealnie, dość wysoki, dla ścieków niski poziom BZT 5 i amoniak).
dwa lata później w Worcester zainstalowano pierwszy pełnowymiarowy system ciągłego przepływu . W następstwie I wojny światowej nowa metoda leczenia szybko się rozprzestrzeniła, zwłaszcza w USA, Danii , Niemczech i Kanadzie . Pod koniec lat trzydziestych XX wieku oczyszczanie osadu czynnego stało się dobrze znanym biologicznym procesem oczyszczania ścieków w krajach, w których powszechne były systemy kanalizacyjne i oczyszczalnie ścieków .WC
Wraz z nadejściem rewolucji przemysłowej i związanym z nią postępem technologicznym, pod koniec XVIII wieku spłukiwana toaleta zaczęła nabierać nowoczesnej formy ( patrz Rozwój nowoczesnej toalety spłukiwanej ). Na obszarach miejskich toalety są zwykle podłączone do miejskiego kanalizacji sanitarnej , podczas gdy na obszarach bardziej wiejskich są one zwykle podłączone do przydomowej kanalizacji (szamba). Tam, gdzie nie jest to wykonalne lub pożądane, alternatywną opcją są suche toalety .
Zaopatrzenie w wodę
Ambitny projekt inżynieryjny mający na celu doprowadzenie świeżej wody z Hertfordshire do Londynu został podjęty przez Hugh Myddletona , który nadzorował budowę New River w latach 1609-1613 . New River Company stała się jedną z największych prywatnych firm wodociągowych tamtych czasów, zaopatrując miasto Londynu i innych dzielnic centralnych. Pierwszy miejski system wodociągów w Anglii powstał w Derby w 1692 r. przy użyciu drewnianych rur, co było powszechne przez kilka stuleci. Wodociągi Derby obejmowały pompy napędzane kołem wodnym do podnoszenia wody z rzeki Derwent oraz zbiorniki magazynowe do dystrybucji.
To właśnie w XVIII wieku szybko rosnąca populacja spowodowała boom w zakładaniu prywatnych sieci wodociągowych w Londynie . Firma Chelsea Waterworks Company została założona w 1723 r. „W celu lepszego zaopatrzenia w wodę City and Liberties of Westminster oraz części sąsiadujących z wodą”. Firma stworzyła rozległe stawy na obszarze graniczącym z Chelsea i Pimlico , wykorzystując wodę pochodzącą z pływów Tamizy . Inne wodociągi powstały w Londynie, w tym w West Ham w 1743 r. w Lea Bridge przed 1767 r., Lambeth Waterworks Company w 1785 r., West Middlesex Waterworks Company w 1806 r. i Grand Junction Waterworks Company w 1811 r.
Rura zgięta w kształcie litery S została wynaleziona przez Alexandra Cummingsa w 1775 r., Ale stała się znana jako zgięcie w kształcie litery U po wprowadzeniu syfonu w kształcie litery U przez Thomasa Crappera w 1880 r. Pierwszy zakręcany kran został opatentowany w 1845 r. przez Guesta i Chrimes , odlewnia mosiądzu w Rotherham .
Uzdatnianie wody
Filtr piasku
Sir Francis Bacon próbował odsalać wodę morską przepuszczając ją przez filtr piaskowy . Chociaż jego eksperyment się nie powiódł, zapoczątkował nowe zainteresowanie tą dziedziną.
Pierwsze udokumentowane użycie filtrów piaskowych do oczyszczania wody pochodzi z 1804 roku, kiedy to właściciel wybielacza w Paisley w Szkocji , John Gibb, zainstalował eksperymentalny filtr, sprzedając publicznie swoje niechciane nadwyżki. Metoda ta została udoskonalona w ciągu następnych dwóch dekad przez inżynierów pracujących dla prywatnych firm wodociągowych, a jej kulminacją było pierwsze na świecie uzdatnione publiczne zaopatrzenie w wodę, zainstalowane przez inżyniera Jamesa Simpsona dla Chelsea Waterworks Company w Londynie w 1829 r. Instalacja ta zapewniała filtrowaną wodę każdemu mieszkańcowi tego obszaru, a projekt sieci był szeroko kopiowany w całej Wielkiej Brytanii w następnych dziesięcioleciach.
Metropolis Water Act wprowadziła po raz pierwszy regulacje dotyczące przedsiębiorstw wodociągowych w Londynie , w tym minimalne standardy jakości wody. Ustawa „przewidywała zabezpieczenie zaopatrzenia Metropolii w czystą i zdrową wodę” oraz wymagała „skutecznego filtrowania” całej wody od 31 grudnia 1855 r. W ślad za tym wprowadzono przepisy dotyczące obowiązkowej kontroli jakości wody, w tym kompleksowej analizy chemiczne w 1858 r. Ustawodawstwo to ustanowiło światowy precedens dla podobnych państwowych interwencji w zakresie zdrowia publicznego w całej Europie . W tym samym czasie powstała Metropolitan Commission of Sewers , w całym kraju przyjęto filtrację wody, a nad śluzą Teddington powstały nowe ujęcia wody na Tamizie . Automatyczne filtry ciśnieniowe, w których woda jest przetłaczana pod ciśnieniem przez system filtracyjny, zostały wynalezione w 1899 roku w Anglii.
Chlorowanie wody
W jednej z pierwszych prób użycia chloru William Soper użył wapna chlorowanego do oczyszczania ścieków wytwarzanych przez pacjentów chorych na dur brzuszny w 1879 roku.
W artykule opublikowanym w 1894 roku Moritz Traube formalnie zaproponował dodanie chlorku wapna ( podchlorynu wapnia ) do wody, aby uczynić ją „wolną od zarazków”. Dwóch innych badaczy potwierdziło ustalenia Traubego i opublikowało swoje prace w 1895 r. Wczesne próby zastosowania chlorowania wody w stacji uzdatniania wody podjęto w 1893 r. w Hamburgu w Niemczech , aw 1897 r. miasto Maidstone w hrabstwie Kent w Anglii było pierwszym, które uzdatniania chlorem całego zaopatrzenia w wodę.
Stałe chlorowanie wody rozpoczęło się w 1905 roku, kiedy wadliwy powolny filtr piaskowy i zanieczyszczona woda doprowadziły do poważnej epidemii duru brzusznego w Lincoln w Anglii . Dr Alexander Cruickshank Houston zastosował chlorowanie wody, aby powstrzymać epidemię. Jego instalacja doprowadzała do uzdatnianej wody stężony roztwór chlorku wapna. Chlorowanie wodociągów pomogło powstrzymać epidemię i zapobiegawczo chlorowanie kontynuowano do 1911 r., kiedy uruchomiono nowe wodociągi.
Pierwsze ciągłe użycie chloru w Stanach Zjednoczonych do dezynfekcji miało miejsce w 1908 roku w Boonton Reservoir (na rzece Rockaway ), który służył jako zaopatrzenie dla Jersey City, New Jersey . Chlorowanie osiągnięto przez kontrolowane dodawanie rozcieńczonych roztworów chlorku wapna ( podchlorynu wapnia ) w dawkach od 0,2 do 0,35 ppm. Proces oczyszczania został opracowany przez dr Johna L. Leala, a instalację chlorowania zaprojektował George Warren Fuller. W ciągu następnych kilku lat dezynfekcja chlorem za pomocą chlorku wapna została szybko zainstalowana w systemach wody pitnej na całym świecie.
Technika oczyszczania wody pitnej za pomocą sprężonego skroplonego chloru gazowego została opracowana przez brytyjskiego oficera indyjskiej służby medycznej , Vincenta B. Nesfielda, w 1903 roku. Według jego własnej relacji: „Przyszło mi do głowy, że chlor gazowy może być uznano za zadowalające ... jeśli można by znaleźć odpowiednie środki do jego wykorzystania .... Kolejnym ważnym pytaniem było, jak sprawić, by gaz był przenośny. Można to osiągnąć na dwa sposoby: skraplając go i przechowując w żelazie wyłożonym ołowiem naczynia, posiadające dyszę z bardzo drobnym kanałem kapilarnym i wyposażone w kurek lub zakrętkę.Kran jest odkręcony, a butla umieszczona w wymaganej ilości wody.Bąbelki chloru i po dziesięciu do piętnastu minutach woda jest całkowicie bezpieczna. Metoda ta przydałaby się na dużą skalę, jak w przypadku wozów z wodą użytkową."
Major armii amerykańskiej Carl Rogers Darnall , profesor chemii w Army Medical School , po raz pierwszy zademonstrował to w praktyce w 1910 r. Wkrótce potem major William JL Lyster z wojskowego wydziału medycznego użył roztworu podchlorynu wapnia w lnianej torbie do leczenia woda. Przez wiele dziesięcioleci metoda Lystera pozostawała standardem dla amerykańskich sił lądowych w terenie iw obozach, wdrażana w postaci znanej Lyster Bag (pisanej również jako Lister Bag). Praca ta stała się podstawą współczesnych miejskich systemów oczyszczania wody. [ potrzebny cytat ]
Fluoryzacja
Fluoryzacja wody to praktyka polegająca na dodawaniu fluoru do wody pitnej w celu zmniejszenia próchnicy .
Architektem tych pierwszych badań nad fluorem był dr H. Trendley Dean, kierownik Oddziału Higieny Stomatologicznej w Narodowym Instytucie Zdrowia (NIH). Dean zaczął badać epidemiologię fluorozy w 1931 roku. Pod koniec lat trzydziestych on i jego zespół dokonali krytycznego odkrycia. Mianowicie, poziomy fluoru do 1,0 ppm w wodzie pitnej nie powodowały fluorozy szkliwa u większości ludzi, a jedynie łagodną fluoryzację szkliwa u niewielkiego odsetka osób. Dowód na to, że fluor zapobiega próchnicy To odkrycie skierowało myśli Deana na nowy tor. Przypomniał sobie z lektury badań McKaya i Blacka na temat fluorozy, że cętkowane szkliwo zębów jest niezwykle odporne na próchnicę. Dean zastanawiał się, czy dodanie fluoru do wody pitnej na poziomie bezpiecznym pod względem fizycznym i kosmetycznym pomoże zwalczyć próchnicę. Ta hipoteza, Dean powiedział swoim kolegom, będzie musiała zostać przetestowana. W 1944 roku Dean spełnił swoje życzenie. W tym samym roku komisja miasta Grand Rapids w stanie Michigan — po licznych dyskusjach z naukowcami z PHS, Departamentu Zdrowia stanu Michigan i innych organizacji zajmujących się zdrowiem publicznym — głosowała za dodaniem fluoru do publicznej sieci wodociągowej w następnym roku. W 1945 roku Grand Rapids stało się pierwszym miastem na świecie, które fluoryzowało wodę pitną. Badanie fluoryzacji wody w Grand Rapids było pierwotnie sponsorowane przez Naczelnego Chirurga USA, ale zostało przejęte przez NIDR wkrótce po powstaniu instytutu w 1948 roku.
Trendy
Cel Zrównoważonego Rozwoju 6 sformułowany w 2015 roku obejmuje cele w zakresie dostępu do zaopatrzenia w wodę i urządzeń sanitarnych na poziomie globalnym. W krajach rozwijających się samozaopatrzenie w wodę i usługi sanitarne jest stosowane jako podejście do stopniowej poprawy usług wodno-kanalizacyjnych, które są finansowane głównie przez użytkownika . Zdecentralizowane systemy kanalizacyjne również zyskują na znaczeniu dla osiągnięcia zrównoważonych warunków sanitarnych .
Zrozumienie aspektów zdrowotnych
Grecki historyk Tukidydes ( ok. 460 – ok. 400 pne) był pierwszą osobą, która w swoim opisie plagi ateńskiej napisała , że choroby mogą przenosić się z zarażonej osoby na inne osoby.
Prawo Mojżeszowe, zawarte w pierwszych pięciu księgach Biblii hebrajskiej, zawiera najwcześniejsze odnotowane myśli o rozprzestrzenianiu się chorób. W szczególności przedstawia instrukcje dotyczące kwarantanny i mycia w odniesieniu do trądu i chorób wenerycznych
Jedna z teorii rozprzestrzeniania się chorób zakaźnych, które nie były przenoszone przez bezpośredni kontakt, głosiła, że były one przenoszone przez podobne do zarodników „nasiona” ( łac . Semina ), które były obecne w powietrzu i ulegały rozproszeniu. W swoim wierszu De rerum natura (O naturze rzeczy, ok. 56 pne) rzymski poeta Lukrecjusz ( ok. 99 pne - ok. 55 pne) stwierdził, że świat zawiera różne „nasiona”, z których niektóre mogą chorować osoby, jeśli zostały wdychane lub połknięte.
Rzymski mąż stanu Marcus Terentius Varro (116–27 pne) napisał w swoim Rerum rusticarum libri III (Trzy księgi o rolnictwie, 36 pne): „Należy również zachować ostrożność w sąsiedztwie bagien… ponieważ są hodowane pewne minuty stworzenia niewidoczne dla oczu, które unoszą się w powietrzu i dostają się do ciała przez usta i nos i tam powodują poważne choroby”.
Grecki lekarz Galen (129 ne - ok. 200/216) spekulował w swoim O początkowych przyczynach ( ok. 175 ne, że niektórzy pacjenci mogą mieć „nasiona gorączki”. W swoim O różnych typach gorączki ( ok. 175 ne) , Galen spekulował, że plagi były przenoszone przez „pewne nasiona zarazy”, które były obecne w powietrzu. A w jego Epidemie ( ok. 176-178 ne), Galen wyjaśnił, że pacjenci mogą nawrócić się podczas wychodzenia z gorączki, ponieważ w ich ciałach czai się jakieś „ziarno choroby”, które spowodowałoby nawrót choroby, gdyby pacjenci nie przestrzegali schematu terapeutycznego lekarza.
Uczony fiqh Ibn al-Haj al-Abdari (ok. 1250–1336), omawiając islamską dietę i higienę, udzielał rad i ostrzeżeń dotyczących zanieczyszczeń, które zanieczyszczają wodę, żywność i odzież i mogą rozprzestrzeniać się w wodzie.
Na długo zanim badania ustaliły teorię zarazków lub jakiekolwiek zaawansowane zrozumienie natury wody jako nośnika przenoszenia chorób, tradycyjne wierzenia ostrzegały przed spożywaniem wody, preferując raczej przetworzone napoje, takie jak piwo , wino i herbata . Na przykład w karawanach wielbłądów , które przemierzały Azję Środkową wzdłuż Jedwabnego Szlaku , odkrywca Owen Lattimore zauważył: „Powodem, dla którego piliśmy tak dużo herbaty, była zła woda. Sama woda, niegotowana, nigdy nie jest pijana. Istnieje przesąd, że powoduje pęcherze na stopach”.
Jedna z najwcześniejszych koncepcji chorób przenoszonych przez wodę w Europie powstała w XIX wieku, kiedy Europę przejęła rewolucja przemysłowa. Choroby przenoszone przez wodę , takie jak cholera , były kiedyś błędnie wyjaśniane przez teorię miazmy , teorię, że złe powietrze powoduje rozprzestrzenianie się chorób. Jednak ludzie zaczęli znajdować korelację między jakością wody a chorobami przenoszonymi przez wodę, co doprowadziło do różnych metod oczyszczania wody , takich jak filtrowanie piasku i chlorowanie wody pitnej.
Założyciele mikroskopii , Antonie van Leeuwenhoek i Robert Hooke , użyli nowo wynalezionego mikroskopu , aby po raz pierwszy zaobserwować małe cząsteczki materiału zawieszone w wodzie, kładąc podwaliny pod przyszłe zrozumienie patogenów przenoszonych przez wodę i chorób przenoszonych przez wodę .
W XIX wieku Wielka Brytania była ośrodkiem gwałtownej urbanizacji , w wyniku czego objawiało się wiele problemów zdrowotnych i sanitarnych, np. epidemie cholery i pandemie . Spowodowało to, że Wielka Brytania odegrała dużą rolę w rozwoju zdrowia publicznego. Przed odkryciem związku między zanieczyszczoną wodą pitną a chorobami, takimi jak cholera i inne choroby przenoszone przez wodę, do uzasadnienia wybuchów tych chorób wykorzystano teorię miazmy . Teoria miazmy to teoria, zgodnie z którą niektóre choroby i dolegliwości są produktem „złego powietrza”. Badania lekarza John Snow w Wielkiej Brytanii podczas wybuchu epidemii cholery na Broad Street w 1854 r. Wyjaśnił powiązania między chorobami przenoszonymi przez wodę a zanieczyszczoną wodą pitną. Chociaż teoria zarazków nie została jeszcze opracowana, obserwacje Snowa doprowadziły go do odrzucenia dominującej teorii miazmy. Jego esej z 1855 roku On the Mode of Communication of Cholera ostatecznie wykazał rolę zaopatrzenia w wodę w rozprzestrzenianiu się epidemii cholery w Soho , za pomocą mapy dystrybucji punktów oraz dowód statystyczny ilustrujący związek między jakością źródła wody a przypadkami cholery. Podczas epidemii w 1854 roku zebrał i przeanalizował dane, z których wynika, że ludzie, którzy pili wodę ze skażonych źródeł, takich jak pompa na Broad Street, umierali na cholerę znacznie częściej niż ci, którzy czerpali wodę z innych źródeł. Jego dane przekonały lokalną radę do wyłączenia pompy wodnej, co szybko zakończyło wybuch epidemii.
Edwin Chadwick odegrał kluczową rolę w brytyjskim ruchu sanitarnym , wykorzystując teorię miazmy do poparcia swoich planów poprawy sytuacji sanitarnej w Wielkiej Brytanii. Chociaż Chadwick wniósł wkład w rozwój zdrowia publicznego w XIX wieku, to John Snow i William Budd wprowadzili pomysł, że cholera jest konsekwencją zanieczyszczonej wody, przedstawiając pomysł, że choroby mogą być przenoszone przez wodę pitną.
Ludzie odkryli, że oczyszczanie i filtrowanie wody poprawia jakość wody i ogranicza przypadki chorób przenoszonych przez wodę. W niemieckim mieście Altona odkrycie to zostało po raz pierwszy zilustrowane przy użyciu systemu filtrowania piasku do zaopatrzenia w wodę . Pobliskie miasto, które nie stosowało żadnego systemu filtrowania wody, ucierpiało z powodu wybuchu epidemii, podczas gdy Altona pozostała nietknięta chorobą, dostarczając dowodów na to, że jakość wody miała coś wspólnego z chorobami. Po tym odkryciu Wielka Brytania i reszta Europy brały pod uwagę filtrowanie wody pitnej, a także chlorowanie jej w celu zwalczania chorób przenoszonych przez wodę, takich jak cholera.
Zobacz też
- Lista zaopatrzenia w wodę i urządzeń sanitarnych według kraju
- Historia filtrów do wody
- Pranie
- Nocna gleba
- Zbieranie wody deszczowej
- Przemysł wodny
Dalsza lektura
- Edwin Chadwick (1889), Obecny i ogólny stan nauki sanitarnej: przemówienie w odpowiedzi na memoriał przedstawiony na uroczystej kolacji 2 marca 1889 r. (Wyd. 1), Londyn: Edwin Chadwick , Wikidata Q20980589
- Juuti, Petri S., Tapio S. Katko i Heikki S. Vuorinen. Środowiskowa historia wody: globalne poglądy na temat zaopatrzenia społeczności w wodę i urządzeń sanitarnych (IWA Publishing, 2007)
- Teresy, Dick; i in. (2002). Zagubione odkrycia: starożytne korzenie współczesnej nauki - od Babilończyków po Majów . Nowy Jork: Simon & Schuster. P. 352 . ISBN 978-0-684-83718-5 .
