Rhagair: Mae datblygiad dynol yn broses barhaus o welliant. Cymerwch driniaeth dŵr gwastraff, er enghraifft. Adeiladwyd y gwaith trin dŵr gwastraff cyntaf ar ôl gweld y niwed a'r risgiau iechyd o ollwng dŵr gwastraff yn ddiwahân, gan arwain at ei ddatblygiad parhaus. Gellir olrhain hanes trin dŵr gwastraff trefol yn ôl i Rufain hynafol. Bryd hynny, roedd gan yr amgylchedd gapasiti mawr, a gallai gallu hunan-buro cyrff dŵr ddiwallu anghenion dŵr dynol; dim ond draenio yr oedd angen i bobl ei ystyried. Yn ddiweddarach, gyda chyflymu trefoli, mae carthion domestig yn lledaenu clefydau heintus trwy drosglwyddo bacteria. Am resymau iechyd, dechreuodd pobl drin carthion domestig a ryddhawyd. Roedd dulliau triniaeth gynnar yn defnyddio calch, alum, ac ati, ar gyfer gwaddodi, neu bowdr cannu ar gyfer diheintio. Erbyn y Brenhinllin Ming hwyr, roedd gan fy ngwlad ddyfeisiau puro dŵr gwastraff eisoes. Ym 1762, dechreuodd Prydain ddefnyddio calch a halwynau metel i drin carthion trefol. Heddiw, byddwn yn bennaf yn poblogeiddio gwybodaeth amgylcheddol o ddwy agwedd: niwed llygredd amgylcheddol a datblygiad gweithfeydd trin dŵr gwastraff!
01 Digwyddiadau Niweidiol Llygredd Amgylcheddol
Yn gyntaf, gadewch i ni edrych ar -ddigwyddiadau niweidiol hysbys o lygredd amgylcheddol. Rhwng y 1930au a'r 1960au, fe wnaeth wyth digwyddiad llygredd amgylcheddol mawr syfrdanu'r byd: digwyddiad mwrllwch Dyffryn Meuse yng Ngwlad Belg, digwyddiad mwrllwch Donora yn yr Unol Daleithiau, digwyddiad mwrllwch Llundain, digwyddiad mwrllwch ffotocemegol Los Angeles yn yr Unol Daleithiau, digwyddiad clefyd Minamata yn Japan, digwyddiad clefyd Toyama Itai {-itai{- yn Japan, digwyddiad o'r clefyd asthmaitaidd yn Japan, yr Yok yn Japan a braid olew Japan, yr Yok. Mae'r wyth digwyddiad llygredd amgylcheddol mawr hyn yn cyfeirio at wyth digwyddiad arwyddocaol ac ysgytwol a achosir gan lygredd amgylcheddol ledled y byd.
Digwyddiad Mwrllwch Dyffryn Meuse (Gwlad Belg): Rhwng Rhagfyr 1 a 5, 1930, roedd llawer iawn o fwrllwch a allyrrir gan 13 o ffatrïoedd yn ardal ddiwydiannol Dyffryn Meuse yng Ngwlad Belg yn llenwi'r aer, gan achosi miloedd o bobl yn yr ardal ddiwydiannol i brofi poen yn y frest, peswch, rhwygo, dolur gwddf, ac anhawster anadlu. Bu farw mwy na 60 o bobl o fewn wythnos, a bu farw llawer o dda byw hefyd. Dyma'r digwyddiad llygredd aer cynharaf a gofnodwyd yn yr 20fed ganrif.
Digwyddiad mwrllwch Donora (Unol Daleithiau): Rhwng Hydref 26 a 31, 1948, profodd tref Donora, Pennsylvania, mwrllwch parhaus. Roedd yr ardal hon yn grynodiad o blanhigion asid sylffwrig, melinau dur, a mwyndoddwyr sinc. Roedd y mwrllwch a allyrrir o'r ffatrïoedd hyn yn gaeth yn y dyffryn, gan achosi i 6,000 o bobl brofi anghysur yn sydyn fel poen yn y llygaid, dolur gwddf, trwyn yn rhedeg, cur pen, a thyndra yn y frest; Bu farw 20 ohonynt yn gyflym. Achoswyd y digwyddiad mwrllwch hwn yn bennaf gan sylweddau gwenwynig a niweidiol fel sylffwr deuocsid a gronynnau metel yn glynu wrth ddeunydd gronynnol crog. Mae pobl yn anadlu llawer iawn o'r nwyon niweidiol hyn mewn cyfnod byr, gan arwain at drychineb mawr.
Digwyddiad Mwrllwch Llundain (Rhagfyr 5-8, 1952): Gwasgedd uchel a niwl trwchus yn gorchuddio Llundain, heb unrhyw wynt am sawl diwrnod. Digwyddodd hyn yn ystod tymor gwresogi brig y gaeaf, pan gronnodd mwg glo, llwch a lleithder yn yr atmosffer, gan achosi llawer o drigolion y ddinas i brofi anawsterau anadlu a llid llygad. Bu farw mwy na 4,000 o bobl mewn pedwar diwrnod yn unig. Yn ystod y ddau fis dilynol, bu farw 8,000 o bobl eraill. Hwn oedd y digwyddiad mwrllwch trefol mwyaf a achoswyd gan hylosgi glo yn yr 20fed ganrif.
Digwyddiad Clefyd Minamata yn Japan: Gan ddechrau ym 1949, dechreuodd Cwmni Gwrtaith Nitrogen Japan, a leolir yn Nhref Minamata, Kumamoto Prefecture, Japan, weithgynhyrchu finyl clorid a finyl asetad. Oherwydd bod y broses weithgynhyrchu wedi defnyddio catalydd mercwri a oedd yn cynnwys (Hg), gollyngwyd llawer iawn o fercwri i Fae Minamata ynghyd â dŵr gwastraff y ffatri heb ei drin. Ym 1954, dechreuodd afiechyd rhyfedd o achos anhysbys, o'r enw "clefyd Minamata," ymddangos ym Mae Minamata. Effeithiodd y clefyd ar gathod a bodau dynol, gyda symptomau'n cynnwys cerddediad ansad, confylsiynau, anffurfiadau yn y dwylo a'r traed, anhwylderau niwrolegol, bwa'r corff a chrio uchel, gan arwain at farwolaeth yn y pen draw. Ar ôl bron i ddeng mlynedd o ddadansoddi, cadarnhaodd gwyddonwyr mai'r mercwri yn nŵr gwastraff y ffatri oedd achos "clefyd Minamata." Mae mercwri yn cael ei amsugno gan ficro-organebau yn y dŵr a'i drawsnewid yn methylmercury (CH3)Hg yn y corff. Mae'r sylwedd hwn yn mynd i mewn i gyrff pobl ac anifeiliaid trwy bysgod a berdys, gan niweidio'r ymennydd a rhannau eraill o'r corff, gan achosi atroffi ymennydd, tarfu ar system cydbwysedd y cerebellwm, ac effeithiau niweidiol eraill; mae'n hynod o wenwynig. Yn Japan, mae cannoedd o filoedd o bobl wedi bwyta pysgod a berdys wedi'u halogi â methylmercwri o Fae Minamata.
...ac yn y blaen, ni fyddwn yn eu rhestru i gyd yma!
02 Tarddiad y Gwaith Trin Dŵr Gwastraff Cyntaf
Heddiw, gadewch i ni edrych ar waith trin dŵr gwastraff sy'n hŷn na'r broses slwtsh actifedig, sydd â hanes o 139 o flynyddoedd: Gwaith Trin Dŵr Gwastraff Blackburn Meadows, a adeiladwyd ym 1886 yn Sheffield, dinas ddiwydiannol hirsefydlog yn Lloegr. Mae gan weithfeydd trin dŵr gwastraff hanes o dros 100 mlynedd.
Fel y gwyddoch yn ôl pob tebyg, dyfeisiwyd y broses llaid wedi'i actifadu ym Mhrydain yn gynnar yn yr 20fed ganrif, ac ystyrir Edward Ardern a William Lockett yn ddyfeiswyr, yn dyddio'n ôl i 1914. Fodd bynnag, dechreuodd trin dŵr gwastraff ym Mhrydain mewn gwirionedd tua 50 mlynedd yn gynharach na'r broses llaid actifedig: gyda datblygiad diwydiannol, dechreuodd poblogaeth Prydain dyfu'n gyflym, a daeth Lloegr yn un o'r gwledydd mwyaf difrifol. Arweiniodd problemau glanweithdra cyson yn nhrefi Prydain at y gwyddonydd enwog Michael Faraday i ymchwilio'n bersonol i gyflwr yr Afon Tafwys.
Fe wnaeth pandemig colera ym 1832 hawlio dros 400 o fywydau yn Sheffield. Wedi hynny, er bod llywodraeth leol wedi adeiladu system garthffosydd, parhaodd busnesau i ollwng dŵr gwastraff a gwastraff yn uniongyrchol i'r brif afon (Afon Don), gan droi'r dŵr yn ddu ac yn arogli. Yn erbyn y cefndir hwn, adeiladodd Sheffield ei safle trin carthion cyntaf ym 1886.
Roedd y planhigyn cychwynnol yn eithaf syml. Wedi'i gynllunio i drin 40,000 metr ciwbig y dydd, dim ond yn ystod y dydd y bu'n gweithredu. Roedd dŵr gwastraff yn cael ei drin â chalch, a defnyddiwyd y llaid canlyniadol fel gwrtaith ar gyfer ffermydd cyfagos. Serch hynny, yn ystod ei gyfnod, roedd y ffatri hon yn ddatblygiad sylweddol, gan ddenu ymweliadau gan gymheiriaid a swyddogion dinasoedd o rannau eraill o Loegr.
Ar ôl ei gwblhau ym 1886, cafodd y gwaith ei adnewyddu ym 1910. Cyn hynny, roedd Cyngor Dinas Sheffield wedi rhagweld adeiladu pibell i ollwng dŵr gwastraff yn uniongyrchol i Fôr y Gogledd, ond yn ddiweddarach mabwysiadodd ddull arloesol o awyru i ddadelfennu llygryddion yn y dŵr gwastraff. Maent yn galw y dechnoleg hon "gwelyau bacteria." Mae'n deg dweud bod y Sheffielders wedi gwneud rhywbeth gwirioneddol wych i'r ddynoliaeth-pe baent wedi gadael dŵr gwastraff yn uniongyrchol i'r môr, efallai ei fod yn arfer safonol heddiw. Gosododd y Sheffielders feincnod cwbl newydd ar gyfer llywodraethau ac awdurdodau dŵr eraill-defnyddio dulliau biolegol i drin dŵr gwastraff. Sylwch ar yr amserlen-y gwnaethant ei feddwl o ddefnyddio bacteria i drin dŵr gwastraff ym 1910, a dim ond ym 1914 y daeth y broses slwtsh actifedig, fel y'i gelwir, i'r amlwg.
03 Datblygiad Parhaus Prosesau Trin Dŵr Gwastraff
Dull Bioffilm
Yng nghanol y 18fed ganrif, dechreuodd y Chwyldro Diwydiannol yn Ewrop, gyda thynnu deunydd organig o ddŵr gwastraff trefol yn ffocws allweddol. Ym 1881, dyfeisiodd gwyddonwyr o Ffrainc y bio-adweithydd cyntaf, a'r pwll trin biolegol anaerobig cyntaf, sef Pwll Moris, gan nodi dechrau trin dŵr gwastraff biolegol. Ym 1893, defnyddiwyd yr hidlydd biolegol cyntaf yng Nghymru, Lloegr, a lledaenodd yn gyflym i Ewrop a Gogledd America. Sbardunodd datblygiadau technolegol ddatblygiad safonau. Ym 1912, cynigiodd y Comisiwn Brenhinol ar Reoli Dŵr Gwastraff yn y DU ddefnyddio BOD5 i asesu graddau llygredd dŵr.
Proses Slwtsh Actifedig
Ym 1914, cyhoeddodd Arden a Lokett bapur ar y broses slwtsh wedi'i actifadu yn Sefydliad y Peirianwyr Cemegol (ICC) yn y DU, ac yn yr un flwyddyn, fe sefydlodd nhw'r gwaith trin dŵr gwastraff llaid actifedig peilot cyntaf yn y byd ym Manceinion, Lloegr. Ddwy flynedd yn ddiweddarach, sefydlwyd y gwaith trin dŵr gwastraff slwtsh actifedig cyntaf yn swyddogol yn yr Unol Daleithiau. Gosododd genedigaeth y broses llaid wedi'i actifadu'r sylfaen ar gyfer technoleg trin dŵr gwastraff trefol am y 100 mlynedd nesaf.
Yn ei gamau cynnar, defnyddiodd y broses llaid wedi'i actifadu broses llenwi a draenio (tebyg i'r broses SBR). Oherwydd y dechnoleg a'r offer rheoli awtomatig cymharol yn ôl ar y pryd, roedd ei weithrediad yn feichus ac yn dueddol o glocsio, gan gynnig unrhyw fanteision sylweddol o'i gymharu â hidlwyr biolegol. Yn ddiweddarach, disodlwyd ef yn gyflym gan y broses slwtsh wedi'i ysgogi gan lif sy'n llifo'n barhaus. Fodd bynnag, oherwydd bod cyfradd defnyddio ocsigen y llaid yn yr adweithydd llif plwg yn amrywio ar hyd y tanc, mae'r gyfradd cyflenwad ocsigen yn anodd ei chyfateb, ac mae'r broses llaid wedi'i actifadu yn wynebu problem cyflenwad ocsigen annigonol yn lleol. Fe wnaeth y broses slwtsh wedi'i actifadu'n raddol, a gynigiwyd ym 1936, a'r broses awyru fesul cam, a gynigiwyd ym 1942, wella cydbwysedd cyflenwad ocsigen trwy fynd i'r afael â dulliau awyru a dylanwadol, yn y drefn honno. Ym 1950, cynigiodd McKinney o'r Unol Daleithiau y broses slwtsh actifedig cwbl gymysg. Llwyddodd y dull hwn i ddatrys problem swmpio llaid yn effeithiol trwy newid modd goroesi cymuned ficrobaidd llaid wedi'i actifadu, gan ganiatáu iddo addasu i newidiadau graddiant yng nghrynodiad swbstrad yn y tanc awyru.
Gyda'i gymhwysiad eang mewn cynhyrchu gwirioneddol ac arloesedd technolegol parhaus, disodlodd y broses llaid wedi'i actifadu'r broses biofilm yn raddol a daeth yn dechnoleg trin dŵr gwastraff prif ffrwd o'r 1940au i'r 1960au.
Ym 1921, ymledodd y broses llaid wedi'i actifadu i Tsieina, ac adeiladodd Tsieina ei gwaith trin dŵr gwastraff cyntaf-Gwaith Trin Dŵr Gwastraff Ardal Gogledd Shanghai. Ym 1926 a 1927, adeiladwyd Gwaith Trin Dŵr Gwastraff Rhanbarth Dwyrain Shanghai a Rhanbarth y Gorllewin yn y drefn honno, gyda chynhwysedd trin dyddiol cyfunol o 35,500 o dunelli bryd hynny.
04 Newidiadau Technolegol i Ddiwallu Anghenion Tynnu Nitrogen a Ffosfforws
Yn y 1950au, daeth ewtroffeiddio cyrff dŵr yn broblem amlwg, gan wneud tynnu nitrogen a ffosfforws yn alw mawr arall mewn trin dŵr gwastraff. O ganlyniad, datblygwyd cyfres o brosesau tynnu nitrogen a ffosfforws yn seiliedig ar y broses llaid wedi'i actifadu, megis y prosesau A/O ac A2/O mwyaf cyffredin.
Egwyddor Tynnu Nitrogen: Mae cyfansoddion nitrogen organig yn cael eu dadelfennu i nitrogen amonia trwy ammoneiddio bacteria. Mae nitrogen amonia yn cael ei ddadelfennu ymhellach a'i drawsnewid gan facteria nitreiddio, yn gyntaf yn nitrogen nitraid gan facteria ocsideiddio nitraid, ac yna'n nitrogen nitrad trwy nitreiddio bacteria. O dan amodau anocsig, mae nitrogen nitrad yn cael ei drawsnewid trwy ddau lwybr trwy ddadnitreiddio bacteria: cymhathu-denitreiddiad (synthesis), gan ffurfio cyfansoddion nitrogen organig sy'n dod yn rhan o'r gell facteriol yn y pen draw; a dadelfennu-denitreiddiad (dadelfeniad), gyda nitrogen nwyol fel y cynnyrch terfynol.
Egwyddor Tynnu Ffosfforws: O dan amodau anaerobig (ocsidiad{0}}potensial lleihau ORP rhwng -200 a -300 mV), polyffosffad-bacteria cronnus yn trosi ffosfforws organig o fewn eu celloedd yn ffosfforws anorganig, gan ei ryddhau a defnyddio'r egni a gynhyrchir yn y broses hon i amsugno dŵr gwastraff (polyxybuty) wedi'i hydoddi i'r matrics polycsi-hydrolig. (PHB) gronynnau. O dan amodau aerobig, mae bacteria sy'n cronni polyffosffad yn diraddio PHB i ddarparu'r egni sydd ei angen ar gyfer amsugno ffosfforws o ddŵr gwastraff, gan gwblhau'r broses gronni polyffosffad.
05 Casgliad
Wrth gwrs, dim ond blaen y mynydd iâ yw'r prosesau trin dŵr gwastraff a restrir uchod. Mae dulliau trin dŵr gwastraff bellach wedi datblygu i fod yn system eang. Wrth edrych yn ôl ar yr hanes cyfan, mae cynnydd trin dŵr gwastraff trefol wedi cynyddu gyda'r galw cynyddol am iechyd pobl, newidiadau mewn ansawdd dŵr, a soffistigedigrwydd cynyddol trin dŵr gwastraff. Ar yr un pryd, mae rheolaeth weithredol, cyfalaf a chostau tir wedi arwain at esblygiad parhaus technolegau trin dŵr, gan symleiddio gweithrediadau, defnydd tir, gweithdrefnau a mewnbynnau adnoddau ynni yn raddol. Mae galwadau pobl am ansawdd dŵr yn cynyddu, tra bod prosesau trin yn dod yn fwyfwy syml.
