Первичная обработка
Первичная обработка определяется как удаление более тяжелых твердых частиц путем гравитационного осаждения. Самой ранней формой первичной обработки были траншеи и ямы, которые использовались в течение многих столетий для удаления более тяжелых твердых частиц перед применением с целью снижения нагрузки на землю и предотвращения засорения.
Седиментационные резервуары были обнаружены в Минойском Тылиссосе, дворце Кноссоса и Святой Триады.
В 1860-х годах Л.Х. Мурас спроектировал выгребную яму, в которой впускные и выпускные трубы опускались ниже поверхности воды, образуя водяную печать - "ископаемые Мурас". Септические танки были усовершенствованы по этой конструкции и запатентованы Дональдом Камероном в 1895 году. Танк Имхоффа, разработанный Карлом Имхоффом в 1906 году, стал еще одним шагом вперед и до сих пор используется во всем мире.
Первичная очистка являлась наиболее распространенной формой очистки сточных вод в Соединенных Штатах вплоть до принятия в 1972 году Закона о чистой воде, который предписывал вторичную очистку.
Вторичное очищение
При вторичной обработке используются микроорганизмы для преобразования углеродных (органических) материалов в сточных водах в углекислый газ, воду и энергию для повторного роста. Существует два основных типа вторичной обработки: рост прикрепления (биопленки) и рост во взвешенном состоянии (активный ил). Присоединенные системы роста имеют неподвижное основание, такое как камень или пластик, на котором микроорганизмы могут прикрепляться и расти. сточные воды протекают через эту аэрированную биопленку. В системе роста во взвешенном состоянии биомасса и сточные воды постоянно смешиваются, что приводит к снижению БПК. Затем твердые частицы удаляются на следующем этапе седиментации, и большинство возвращается в процесс.
Процессы активного роста ила во взвешенном состоянии
Первые эксперименты по аэрации сточных вод для удаления загрязняющих веществ были проведены на экспериментальной станции Лоуренса в Лоуренсе, штат Массачусетс. Основываясь на этих экспериментах, процесс активного ила был усовершенствован и запатентован в 1913 году в Великобритании двумя инженерами, Эдвардом Арденом и В.Т. Локеттом. Они проводили эксперименты по очистке сточных вод в блочно-заливном реакторе, аналогично реактору последовательного действия, производящему сточные воды высокого качества. Они полагали, что ил был активирован во время процесса, поэтому назвали его активным илом. Лишь намного позже они поняли, что на самом деле произошло, а именно концентрация микроорганизмов, которая способствовала превращению углекислых загрязнителей в углекислый газ, воду и энергию для повторного роста.
В связи с широким применением фильтров струйной очистки в Великобритании внедрение процессов активного ила было не очень быстрым, однако в США многие станции по обработке активного ила были первой формой очистки сточных вод, и их использование происходило гораздо быстрее, чем в Европе Это частично было связано с принятием в 1972 году Закона о чистой воде, предписывающего вторичную очистку.
Расширенное очищение
Благодаря более глубокому пониманию воздействия сточных вод на окружающую среду и более сложным аналитическим методам, усовершенствованная очистка становится все более распространенной в развитых странах. После того как на большинстве очистных сооружений была применена вторичная очистка и сокращение выбросов углекислого газа, следующей целью очистки сточных вод стала профилактика эвтрофикации. В зависимости от типа водоприемника, многие очистные сооружения должны удалять азот, фосфор или и то, и другое.
Мембранные системы
Мембранные системы являются новейшим способом получения высококачественных сточных вод и используются все больше и больше. При дефиците водных ресурсов мембраны допускают прямое повторное использование воды, поскольку они удаляют не только взвешенные частицы, но и большую часть бактерий и вирусов, присутствующих во вторичных сточных водах.
Хотя большинство инженеров рассматривают мембраны как новейшие разработки, они используются в течение многих лет, как правило, в промышленности.
Методы дезинфекции
Дезинфекция - это процесс, в ходе которого патогенные организмы убивают или инактивируют для защиты здоровья населения. В 19 веке многие ученые считали, что запах был причиной заболевания, поэтому химические вещества, такие как хлор, использовались в качестве дезодоранта. В 1854 году хлорид извести был использован для дезодорации лондонских сточных вод. В 1859 году Лондонский городской совет заводов показал, что доза хлорида кальция в 400 фунтов/МГ может задержать очистку неочищенных сточных вод на целых четыре дня.
К 1880 году ученые начали понимать патогенные бактерии и их связь с конкретными заболеваниями. Например, хлорид кальция использовался для обработки фекалий пациентов с брюшным тифом перед утилизацией в канализацию (White, 1972). В 1893 году в Гамбурге (Германия) хлор впервые был использован в масштабах завода для дезинфекции сточных вод, а в 1906 году озон был использован во Франции в качестве дезинфицирующего средства. В 1909 году в продажу поступил сжатый, сжиженный хлор, а к 1914 году было разработано оборудование для учета и применения хлорного газа в сточных водах. Но только в 1961 году появилась первая система контролируемой дезинфекции на основе остаточного хлора. Первое зарегистрированное использование ультрафиолетового излучения для дезинфекции произошло во Франции в 1916 году. В начале 21 века хлорный газ больше не используется, а ультрафиолетовая дезинфекция становится самой современной технологией.
