Вы когда-нибудь задумывались, кто те люди, которые спасли больше всего жизней?
Знаменитые врачи, изобретатели лекарств, вакцин и антибиотиков? Благотворители, которые жертвуют миллионы и открывают госпитали? Создатели ремней безопасности, или спецодежды, которая помогает спасать людей из горящих зданий?
Думаем, в этом списке достойное место должно быть и у создателей систем канализации.
В этом материале исследуем взлеты и падения искусства избавления от помоев. Посмотрим, как эта сторона нашей жизнедеятельности влияла на природу и на нас самих, какие удивительные решения применяются сегодня, и с какими вызовами нам еще предстоит столкнуться.
У истоков
В древние времена, когда люди были кочевниками, проблема утилизации естественных отходов перед ними не стояла. Они просто оставляли их природе и отправлялись дальше, а вещества возвращались в круговорот. Кстати, древние экскременты помогают изучать историю человека.
С переходом к оседлому образу жизни и земледелию проблема начала накапливаться в прямом смысле слова. В некоторых поселениях люди выкапывали ямы вдали от жилищ или посреди полей, или обозначали «места для туалета» за пределами деревни, за кустами или под деревьями. Пока поселения были небольшими, такие методы работали. Но маленькие деревни стали разрастаться в города, и люди столкнулись с серьезным вызовом.
Когда мы говорим о первых водопроводах и канализации, то часто думаем о Римской империи. Но посмотрите, какие удивительные сооружения были построены задолго до римлян!
Одни из самых ранних систем городской канализации были обнаружены в городах цивилизации долины Инда.
Расцвет этой цивилизации был между 2600—1900 годами до н. э. Города строились по одному плану, похожему на современную квартальную сетку. Дома, часто двухэтажные, делали из кирпича и оштукатуривали глиной. Отдельные дома или группы домов получали воду из колодцев, в городе Мохенджо-Даро таких колодцев было около 700.
В домах были специальные небольшие комнаты для купания. Кирпичный пол в них был выложен с уклоном к углу, содержащему простую уборную и слив. Исследователи предполагают, что местные дети играли с игрушками для ванны, как и наши дети сейчас. Об этом говорят фигурки из керамики найденные в канализации.
Сточные воды направлялись в закрытые стоки под улицами, те вливались в более широкие. Некоторые исследователи приписывают цивилизации Инда и ранние системы очистки сточных вод. Собранная вода утекала в отстойники, где твердые частицы оседали, а жидкости стекали в дренажные каналы.
Минойская цивилизация процветала на Крите примерно с 2600 по 1100 год до н. э. Уже около 1700 года до н. э. в Кносском дворце были туалеты со смывом — каменные стульчаки, к которым при помощи сложной системы труб подводилась вода. Была и система подземных труб для отвода сточных вод.
В Древней Греции в некоторых городах канализационная система отводила сточные воды в сборный бассейн на окраине города, откуда они направлялись на поля и использовались для орошения и как удобрение.
Римская империя: вторичное использование воды и ценная моча
Римская система управляла водным циклом от сбора родниковой воды до утилизации ливневых и сточных вод.
Хорошо изучены римские общественные туалеты. Для смыва в них использовали сточные воды из бань — похоже на современную идею использования серой воды, когда в бачок унитаза попадает вода из раковины или душа.
Мочу из туалетов продавали прачечникам, кожевенникам и красильщикам. Такое вот экологичное использование ресурса.
Темные века санитарии
В большинстве домов в Средневековье не было отвода сточных вод. Вместо этого люди использовали ночные горшки, которые зачастую выливали в канавы или открытые желоба, чтобы они стекали до малых рек и дальше по речной сети. Уровень санитарии был низкий, а болезни, передающиеся через воду, процветали. Распространенными причинами смерти были холера, диарея, дизентерия, гепатит А, тиф и различные желудочно-кишечные заболевания.
Исследователи говорят, что людям не было плевать на грязь вокруг себя. И часто как горожане, так и городские власти пытались бороться с загрязнением. Но к сожалению, часто этих мер не хватало.
Огромное количество отходов не могло не влиять на экосистемы водных объектов. Наземные экосистемы зависят от наличия в них азота, калия, фосфора и углерода, и других питательных веществ. Без этих элементов не могут расти растения. А вот для водных экосистем переизбыток этих элементов вреден. Поэтому сброс органических отходов в воду вызывает токсичное цветение водорослей и упадок водных экосистем.
Эвтрофикация ведет к образованию мертвых зон, не способных поддерживать водную жизнь.
Иногда реки были настолько переполнены нечистотами, что больше не могли уносить грязь.
К 1370-м годам русло Темзы сузилось настолько, что это препятствовало проходу судов.
Когда эпидемии начали распространяться по Европе, многие города начали вводить и ужесточать правила утилизации отходов. Домовладельцам было поручено построить выгребные ямы для сбора сточных вод, чтобы уменьшить загрязнение питьевой воды. Иногда их содержимое продавали их крестьянам для изготовления навоза или просто вывозили на пустыри на окраинах городов.
Конкуренция за «ночную почву»
Тем временем в Японии было совсем другое отношение к отходам человеческой жизнедеятельности. Фекалии считались уважаемым веществом. Почвы были бедными, и без постоянного удобрения не давали хороших урожаев. Отходы человека называли «ночной почвой», и бережно собирали.
К началу 17-го века спрос на удобрения достиг вырос настолько, что фермеры начали ездить за ними в города. Представьте, как в Осаку плывут лодки, груженные овощами и другими продуктами, а взамен к фермерам уплывают лодки с отходами горожан. Со временем формировались различные организации и гильдии, которые имели право собирать отходы из определенных районов города. Доходило даже до разборок за право забрать экскременты!
Такое отношение к отходам обеспечило чистоту японских городов, что удивляло европейских посетителей в середине XVI века. «Мы платим кому-то за то, чтобы он вынес наши экскременты; в Японии их покупают и дают в обмен на них рис и деньги» — поражается Луис Фройс, португальский миссионер, прибывший в Японию в 1563 году.
На пути к промышленной очистке
После длительного долгого застоя интенсивное строительство канализации началось в Европе лишь в XIX в.
В Лондоне к середине XIX века ситуация была критической — население города росло, а большая часть нечистот сбрасывалась прямо в Темзу. Люди много болели, только каждый второй ребенок доживал до пяти лет, произошло несколько страшных эпидемий холеры. Знойным летом 1858 года случилась «Великое зловоние», которое подстегнуло провести масштабную модернизацию канализации.
Под руководством инженера Джозефа Базалджетта было проложено 132 километра магистральных коллекторов, отводящих от нечистоты, а также около 1800 километров труб уличной канализации.
Отходы направлялись за пределы города, где позже построили сооружения для очистки сточных вод. Люди стали меньше болеть, а природа Темзы стала возрождаться.
В XIX – начале XX века города один за одним строили системы канализации и очистки воды. В XX веке были изобретены разнообразные методы механической, биологической, физико-химической и химической очистки. После застоя во время Второй мировой войны развитие продолжилось.
Сейчас на очистных сооружениях сточные воды проходят много ступеней очистки. Например, на очистных сооружениях в Москве вода проходит такие этапы: первая ступень – механическая очистка, включающая процеживание воды на решетках, улавливание минеральных примесей в песколовках и отстаивание воды в первичных отстойниках. Вторая ступень – биологическая очистка воды в аэротенках и отстойниках. Потом вода поступает на сооружения доочистки. После них воду обеззараживают ультрафиолетом перед сбросом в реку.
Во многих странах очистные сооружения достигли невероятных успехов. Некоторые города настолько хорошо очищают сточную воду, что она может снова использоваться как питьевая. Рискнули бы попробовать пиво, секретный ингредиент которого — сточные воды? Если да, то сингапурское пиво NewBrew готовится именно из них!
Технологии развиваются, но, к сожалению, добавляются новые проблемы. Сегодня в сточные воды попадает огромное количество разнообразных опасных веществ, которые плохо поддаются очистке. Теперь в воду попадает микропластик, пестициды, гормоны, лекарства, растворители, антибиотики, гормоны, вечные химикаты ПФАС и многое другое.
В водных объектах в России исследователи обнаружили 47 лекарственных средств, 11 вспомогательных веществ, 38 метаболитов, а также витамины и БАДы. Часто это уже принятые людьми препараты, которые не полностью усваиваются. Роспотребнадзор даже ввел нормативы по содержанию в питьевой воде гормонов и антибиотиков.
Реки и моря нашей планеты загрязнены даже кокаином! Опасный наркотик не полностью усваивается организмом, поэтому часть дозы выводится с мочой и фекалиями. Анализируя пробы воды на очистных сооружениях, ученые могут определить уровень потребления наркотика в городе!
Темные века продолжаются?
В мире много мест, где до сих пор не хватает канализации. По данным ВОЗ, в 2022 г. не менее 1,7 млрд человек использовали питьевую воду, загрязненную фекалиями. Микробиологическое заражение питьевой воды – огромный риск. Через воду продолжают распространяться такие болезни, как диарея, холера, дизентерия, брюшной тиф и полиомиелит. Ежегодно грязная вода приводит к полумиллиону случаев смерти от диареи. Особенно часто страдают дети в возрасте до 5 лет.
В нашей богатой водой стране тоже не все гладко. В России от 30 до 40% населения регулярно пользуется некачественной водой. Одной из главных причин загрязнения являются сбросы промышленных и сточных вод, и поверхностных стоков с сельскохозяйственных угодий. Из-за загрязнения воды химическими веществами и микроорганизмами увеличивается риск смертности россиян — в среднем на 11 тысяч случаев ежегодно, а заболеваемости — на три миллиона случаев.
По-прежнему случаются аварии или переполнения и фекалии попадают в водные объекты. Вот из-за забитого канализационного коллектора фекалии попали на западный берег уникального озера Курлады в Челябинской области. Вот жители Ростова бьют тревогу: фекалии и канализационные стоки попадают в озеро Неро. Вот в результате масштабной аварии обрушились ветхие очистные сооружения и в Усу и Печору уже попало около 140 тысяч тонн канализационных стоков.
Новые/старые решения
Очистные сооружения в Москве — пример современного промышленного подхода. Большим экологическим шагом стал сбор биогаза и запуск мини-теплоэлектростанции. Это помогает сократить выбросы и экономит ресурсы.
Улавливание метана на очистных сооружениях — отличный способ превратить крайне опасный парниковый газ в топливо, поэтому этим занимаются инициативы по всему земному шару.
Развиваются и интересные локальные проекты.
Sanivation, компания из Кении, разработала метод, который преобразует сточные воды в топливо — альтернативу древесному углю. Sanivation смешивает фекалии с сельскохозяйственными отходами или опилками, и по специальной технологии формирует их в брикеты и бревна. Такое топливо горит как дрова или древесный уголь, на котором готовит пищу большая часть населения Кении.
Этот подход не только преобразует отходы в ценный товар, но и сохраняет деревья.
Компания Lovatt на Мадагаскаре превращает экскременты в удобрения и биогаз.
А в Великобритании делают биодизель из огромных жирбергов! Жирберги — застрявшая в канализационной системе масса, состоящая из кулинарного жира и не разлагающихся отходов (таких как средства гигиены). Лучше не ищите в Youtube видео как извлекают жирберги. Если что, мы предупреждали!
Компания Sanergy в Кении использует человеческие отходы для выращивания личинок черной львинки, из которых делают богатый белком корм для животных. А на Гаити компания SOIL компостирует отходы так же, как это делали японские фермеры, а затем использует их для обогащения истощенных земель страны.
Система обращения с отходами человеческой жизнедеятельности прошла большой и трудный путь, полный вызовов, трагедий и великих открытий.
И, кажется, нам все еще далеко до золотого века канализации. Многое поменялось, но проблем перед нами стоит не меньше чем раньше, хотя мы теперь не видим и не нюхаем их так явно, как наши предшественники.
Мир ждет новых героев — изобретателей, инженеров, политиков и активистов, которые продолжат работать в этой области для спасения человеческих жизней и природы. И нам всем нужно ценить воду и осознавать, что все, что мы смываем, может рано или поздно к нам вернуться.
Автор: Екатерина Радчикова