История канализационных систем

В древней Месопотамии вертикальные шахты отводили отходы в выгребные ямы. Подобные системы существовали в цивилизации долины Инда на территории современного Пакистана, а также на Древнем Крите и в Греции. В Средние века отходы собирались в выгребные ямы, которые периодически опорожнялись рабочими, которые часто продавали их в качестве удобрения фермерам за городом^[3].

Археологические находки показали, что одни из самых ранних канализационных систем были разработаны в 3-м тысячелетии до н. э. в древних городах Хараппа и Мохенджо-Даро на территории современного Пакистана. Примитивные канализационные трубы были проложены в земле рядом со зданиями. Это открытие свидетельствует о концептуальном понимании утилизации отходов ранними цивилизациями^[4].

Огромный рост городов в Европе и Северной Америке во время промышленной революции быстро привёл к скоплению людей, что послужило постоянным источником вспышек заболеваний^[5]:4–8. По мере роста городов в XIX веке возникла обеспокоенность по поводу общественного здоровья^[6]:33–62. В рамках муниципальных санитарных программ конца XIX и XX веков многие города построили обширные системы самотёчной канализации, чтобы помочь контролировать вспышки таких заболеваний, как тиф и холера^[7]:29–34. Ливневые и санитарные канализации неизбежно развивались вместе с ростом городов. К 1840-м годам появление водопровода в помещениях, который смешивает отходы жизнедеятельности человека с водой и смывает их, устранило необходимость в выгребных ямах.

Современные канализационные системы впервые были построены в середине XIX века в ответ на ухудшение санитарных условий, вызванное интенсивной индустриализацией и урбанизацией. Болдуин Лэтэм, британский инженер-строитель, внёс свой вклад в рационализацию канализационных и домовых дренажных систем и стал пионером в области санитарной техники. Он разработал концепцию овальной канализационной трубы для облегчения отвода сточных вод и предотвращения выпадения осадка и затопления^[8].

Из-за загрязнённого водоснабжения в 1832, 1849 и 1855 годах в Лондоне произошли вспышки холеры, в результате которых погибли десятки тысяч человек. В сочетании с Великим зловонием 1858 года, когда запах неочищенных человеческих отходов в Темзе стал невыносимым, и докладом королевского комиссара Эдвина Чедвика о санитарной реформе^[9] это привело к тому, что Столичная комиссия по канализации назначила Джозефа Базэлджета для строительства огромной подземной канализационной системы для безопасного удаления отходов. Вопреки рекомендациям Чедвика, система Базэлджета и другие, построенные позже в континентальной Европе, не перекачивали сточные воды на фермерские земли для использования в качестве удобрения; они просто направлялись в естественный водоток вдали от населённых пунктов и попадали обратно в окружающую среду^[9].

Ещё в конце XIX века канализационные системы в некоторых частях быстро развивающегося Соединённого Королевства были настолько недостаточными, что такие болезни, передающиеся через воду, как холера и тиф, оставались угрозой.

Уже с 1535 года предпринимались попытки остановить загрязнение реки Темзы в Лондоне. В том же году был принят закон, запрещающий сбрасывать экскременты в реку. Вплоть до промышленной революции Темзу считали густой и чёрной из-за нечистот, и даже говорили, что река «пахнет смертью»^[10]. Поскольку Британия первой начала индустриализацию, она также первой испытала на себе катастрофические последствия масштабной урбанизации и первой построила современную канализационную систему, чтобы смягчить возникшие антисанитарные условия^[11]. В начале XIX века Темза была фактически открытой канализацией, что приводило к частым вспышкам эпидемий холеры. Предложения по модернизации канализационной системы были выдвинуты в 1856 году, но ими пренебрегли из-за нехватки средств. Однако после Великого зловония 1858 года парламент осознал актуальность проблемы и принял решение о создании современной канализационной системы^[5]:9.

Десятью годами ранее, в 320 км к северу, Джеймс Ньюлендс, шотландский инженер, был одним из знаменитой троицы первопроходцев, назначенных на основании частного закона «Закон о санитарном состоянии Ливерпуля» Комитетом здравоохранения города Ливерпуля. Другими сотрудниками, назначенными в соответствии с этим законом, были Уильям Генри Дункан, медицинский работник по вопросам здравоохранения, и Томас Фреш, инспектор по борьбе с загрязнением окружающей среды (ранний предшественник чиновника по охране окружающей среды). Один из пяти претендентов на эту должность, Ньюлендс был назначен инженером Ливерпуля 26 января 1847 года^[3].

Он провёл тщательную и точную съёмку Ливерпуля и его окрестностей, включавшую около 3 000 геодезических наблюдений, в результате чего была составлена контурная карта города и его окрестностей в масштабе один дюйм на 20 футов (6,1 м). На основе этого тщательного исследования Ньюлендс разработал комплексную систему выпускных и вспомогательных коллекторов, а также главных и вспомогательных стоков общей протяжённостью около 480 км. Детали этой проектируемой системы он представил корпорации в апреле 1848 года.

В июле 1848 года началась реализация программы Джеймса Ньюлендса по строительству канализации, и в течение следующих 11 лет было построено 138 км новых канализационных труб. В период с 1856 по 1862 год было построено ещё 93 км. Эта программа была завершена в 1869 году. До строительства канализации средняя продолжительность жизни в Ливерпуле составляла 19 лет, а к моменту выхода Ньюлендса на пенсию она увеличилась более чем в два раза^[12].

Джозеф Базэлджет, гражданский инженер и главный инженер Столичного управления работ, был назначен ответственным за аналогичную работу в Лондоне. Он спроектировал обширную подземную канализационную систему, которая отводила отходы в устье Темзы, ниже по течению от основного населённого пункта. Было построено шесть основных перехватывающих коллекторов общей протяжённостью почти 160 км, некоторые из которых включали в себя участки «потерянных» лондонских рек. Три из этих коллекторов находились к северу от реки, а самый южный, низко расположенный, был включён в набережную Темзы. Набережная также позволила построить новые дороги, новые скверы и кольцевую линию лондонского метрополитена^[13].

Перехватывающие коллекторы, построенные в 1859—1865 годах, питались от 450 миль (720 км) магистральных коллекторов, которые, в свою очередь, передавали содержимое около 13 000 миль (21 000 км) более мелких местных коллекторов^[13]. Строительство перехватывающей системы потребовало 318 миллионов кирпичей, 2,7 миллиона кубических метров вынутого грунта и 670 000 кубических метров бетона^[14].

Гравитация позволяла сточным водам течь на восток, но в таких местах, как Челси, Дептфорд и Эбби-Миллс, были построены насосные станции, чтобы поднять воду и обеспечить достаточный поток. Канализационные стоки к северу от Темзы вливались в Северный выпускной коллектор, который поступал на крупные очистные сооружения в Бектоне. К югу от реки южный выпускной коллектор выходил к аналогичному сооружению в Кросснессе. С незначительными изменениями инженерное достижение Базальгетта остаётся основой для проектирования канализации и по сей день^[14].

В Мертир-Тидвиле, крупном городе в Южном Уэльсе, большинство домов сбрасывали свои сточные воды в индивидуальные выгребные ямы, которые постоянно переполнялись, в результате чего тротуары были залиты сточными водами^[15].

В 1802 году Наполеон построил канал Урк, по которому в Париж поступало 70 000 кубометров воды в день, а в реку Сену — до 100 000 кубометров сточных вод в день. Эпидемия холеры в Париже в 1832 году подтолкнула общественность к осознанию необходимости создания дренажной системы, которая бы справлялась с канализационными и сточными водами более эффективным и здоровым способом. В период с 1865 по 1920 год Эжен Бельгран возглавил разработку крупномасштабной системы водоснабжения и управления сточными водами. В эти годы было построено около 600 километров акведуков для подачи питьевой родниковой воды, что позволило освободить воду низкого качества для промывки улиц и канализации. К 1894 году были приняты законы, которые сделали дренаж обязательным. Однако очистка парижских сточных вод была оставлена на усмотрение природы, так как 5000 га земли использовались для естественной очистки отходов^[16]. Кроме того, из-за отсутствия очистки сточных вод загрязнение парижских стоков сконцентрировалось ниже по течению в городе Клиши, что вынудило жителей собирать вещи и переезжать в другие места^[16].

В наши дни кирпичные своды парижской канализации XIX века служат туристической достопримечательностью.

Первая комплексная система канализации в немецком городе была построена в Гамбурге (Германия) в середине XIX века^[6][5][17]:2.

В 1863 году начались работы по строительству современной канализационной системы для быстро растущего города Франкфурт-на-Майне, основанной на проекте Уильяма Линдлея. Через 20 лет после завершения строительства системы смертность от брюшного тифа снизилась с 80 до 10 на 100 000 жителей^[17][6].

Первые канализационные системы в Соединённых Штатах были построены в конце 1850-х годов в Чикаго и Бруклине^[6]:43.

В США первая станция очистки сточных вод с использованием химического осаждения была построена в Вустере, штат Массачусетс, в 1890 году^[17]:29.

Первый известный водосток появился при Дмитрии Донском в 1367 году. В XVII веке водостоки совершенствовались, появились трубы для отведения сточных вод. В XIX веке была заложена водосточная сеть, появились чугунные трубы и фильтры^[18]. Строительство подземных каналов в Санкт-Петербурге началось при Екатерине II. В XIX веке для ливневой канализации там использовали древесину. В 1845 году запретили присоединение выгребных ям к уличным водостокам^[19].

В 1874 году в Москве М. А. Попов предложил проект канализации в пределах Камер-Коллежского вала и в 1892 году принят проект инженеров В. Д. Кастальского, Н. М. Левачёва, П. Л. Николаенко, А. А. Семёнова, В. К. Шпейера и П. В. Трунина^[20]. В 1898 году появилась канализация, разделённая на бытовую и дождевую воду. В XX веке многие реки стали подземными, что решило проблему затопления^[18].