История защиты среды обитания человека уходит корнями в глубокую древность, когда он старался оградить ее от производимых им стоков. Вначале люди удаляли накапливающиеся бытовые сливы подальше от своих жилищ, где последние перерабатывались естественным путем, не влияя особенно на окружающую среду. Ситуация изменилась с появлением и развитием производств. Объем сточных вод со временем достиг значительных величин, они стали более опасными и токсичными для здоровья людей и благосостояния природы. Созрела необходимость создания очистных сооружений, способных очищать сливы от вредных примесей. Все они совершенствовались благодаря развитию науки и технологий. Особо интенсивное загрязнение окружающей среды началось с открытия нефти. Вместе с началом ее добычи и переработки появились новые виды загрязнителей и соответственно новые средства очистки сточных вод, способные удалять из стоков частицы нефти, бензина, дизтоплива, масел. Вначале представляя собой простейшие приспособления, они со временем превратились в современное оборудование, ставшее сегодня обязательным для всех систем очистки вод.
В Древней Руси применение каналов для отвода сточных вод было известно издавна (Новгород - XI в., Московский Кремль, Казань, ряд улусских татарских центров - XIV в.). Первые государственные Указы «О соблюдении чистоты...» были изданы еще при Петре I, первые канализационные системы Петербурга были построены в 1710 г. Прокладка подземных канализационных труб в Петербурге началась в 1770 г., при Екатерине II, и к 1834 г. составляла 95 км - в Париже было вдвое меньше. В России второй половины XIX в., несмотря на малое развитие фабричной промышленности, состояние речной воды оставляло желать лучшего. Так, вода рек Москва и Яуза в 1874 г. вследствие сброса стоков фабрик, находящихся по их берегам, была не годна для питья. Однако и эта сеть не справлялась в полной мере с удалением нечистот. Инициатором устройства канализации в Москве явился русский инженер-гидротехник М. А. Попов, который в 1874 г. представил свой проект. Почти двадцать лет ушло на обсуждение московскими властями вопроса об устройстве системы канализации. И только с приходом городского головы Н. А. Алексеева на рассмотрение Городской Думы был вынесен и утвержден в Министерстве путей сообщения в 1892 г. проект раздельного канализования столицы с очисткой сточных вод на Люблинских полях орошения, разработанный группой городских инженеров В.Д. Кастальским, Н.М. Левачевым и др. во главе с П.В. Труниным. Для полей орошения, используемых для биологической очистки сточных вод, было выделено 3700 десятин земли в десяти верстах от городской черты, по берегам Москвы-реки. К середине 1898 г. были уложены 122900 саженей городской канализационной сети, была построена Главная насосная станция на левом берегу Москвы-реки с тремя паровыми насосами. Интенсивные методы очистки стоков на небольших станциях аэрации были впервые применены городе в конце 20-х гг. XX в. В этот период строятся первые станции полной биологической очистки: Закрестовская и Филевская. Метод аэрации находит свое повсеместное применение. Опыт, полученный на этих объектах очистки стоков, послужил основой для строительства в 1938 г. Люблинской станции аэрации (производительность 500 000 кубометров в сутки).
Задачей канализации вплоть до последней четверти XIX в. являлось только удаление сточных вод, а не их очистка. Хотя еще в 60-х гг. XVII в. в Москве впервые предпринималась очистка сточных вод на производстве льняных тканей при помощи отстаивания. Интенсивное развитие систем очистки стоков началось в большинстве европейских стран и в России с середины XIX в. с массового строительства отводящих сливы канализаций. Для самой обработки загрязненных вод в это время использовались различные методы: химические, биологические, механические. Среди химических методов можно отметить следующие: очистка известью, по способу Бурова с использованием извести и хлористого железа, способ Шмита, процесс А-В-С (Aluro-Bload-Charcoal). Хотя в то время большинство инженеров, занимавшихся проблемой, указывали на бесперспективность химических способов очистки сточных вод. Из механических методов уже в то время была известна фильтрация стоков через песок восходящими и нисходящими потоками. Тогда же в очистных сооружениях предлагалось повышать эффективность такой фильтрации за счет подачи воздуха вовнутрь засыпки, что называлось методом фильтрации с изменением направления потока. Из самых эффективных биометодов очистки сточной воды в XIX в. считалась технология орошения, которая заключалась в подаче сливов прямо на поля для их удобрения. Среди ученых в то время данные способы биоочистки назывались превосходными. В 70-х гг. XIX в. гигиенист-естествоиспытатель М. фон Петтенкофер впервые оценивает технико-экономическую эффективность мероприятий по очистке сточных вод, отмечая безусловную эффективность проекта.
Очистке сточных вод промышленных предприятий в России уделялось пристальное внимание, начиная с 1885 г. В это время был разработан и утвержден на государственном уровне «Устав промышленный». В дальнейшем серьезное внимание уделялось развитию методов очистки сточных вод, в частности биологическим методам. В 1904 г. во исполнение постановлений Городской Думы была организована специальная «Комиссия по опытам с биологической очисткой сточных вод», химико-биологическая лаборатория и контрольная станция. Фабрикантов и правительства европейских государств интересовали изобретения простых и дешевых способов очистки фабричных сточных вод перед спуском их в реки. Например, владелец Трехгорной мануфактуры С. И. Прохоров, будучи специалистом-химиком, поднял вопрос об очистке фабричных стоков. Им была назначена премия в 3 000 рублей и объявлен конкурс на изобретение способа очистки сточных фабричных вод. Благодаря этим исследованиям впервые в истории науки и техники были разработаны значения предельно допустимых концентраций вредных веществ, содержащихся в сточных водах. Также значительный вклад в разработку предельно допустимых концентраций сделали ученые Англии (70-е гг. XIX в.). Большой вклад в разработку методов очистки фабричных сточных вод был сделан инженером-технологом органических веществ конца XIX - начала XX в. С.П. Ланговым. В 1911 г. под председательством Н. Гучкова было разработано «Положение Временного комитета по изысканию мер к охране водоемов Московского промышленного района от загрязнения сточными водами и отбросами фабрик и заводов». После революции впервые внимание к вопросам очистки сточных вод было проявлено в 1919 г., когда разработали Положение о Центральном комитете водоохранения (Центрводоохрана), в 1921 г. издан декрет «О мерах по улучшению водоснабжения, канализации и ассенизации в Республике». В 20-е гг. XX в. основной акцент приходится на вопросы транспортировки нефтепродуктов, восстановления и реконструкции нефтяной промышленности с целью обеспечения спроса на продукцию нефтяной промышленности. Системы канализования нефтяных промыслов и нефтеперегонных производств практически отсутствовали. Стоки неочищенными сбрасывались на рельеф и в водоемы. Единственным видом очистных сооружений, применяемых на отдельных предприятиях отрасли для очистки нефтесодержащих сточных вод, являлись примитивные нефтеловушки. Они представляли собой обвалованные участки земли. Использование подобных сооружений приводило к заболачиванию и значительному загрязнению окружающей территории. В 20-е гг. впервые предлагается принципиально новый подход использования отходов для получения новых продуктов нефтяного характера: метод выделения парафинов Mailhe, проект американских авторов получения продукта асфальтового характера из кислотного остатка, проект извлечения масла из нефтеносных песков D.С. Collier.
В настоящее время из-за большого разнообразия растворимых и нерастворимых загрязнителей в сточных водах создать универсальный способ их обезвреживания и удаления не представляется возможным. Поэтому на очистных сооружениях применяют целый набор приемов, каждый из которых ориентирован на работу с той или иной группой веществ. Все эти приемы можно разделить на несколько категорий: Механические. Химические. Биологические и биохимические. Физико-химические.
Россия не может остаться на обочине международной экономики, но интересы ее должны быть подчинены перспективам экологически устойчивого развития, при котором гарантируется соблюдение прав будущих поколений на чистую, здоровую, благоприятную для жизни окружающую природную среду.
Обзор подготовила Елена Михаленко