اولین پروژه های تصفیه آب در ایالات متحده آرشیو مقالات

در اوایل قرن نوزدهم نه دستگاه تصفیه آب ی وجود داشت و نه اساسا خبری از تصفیه آب بود. یک لیوان آب ساده می‌توانست تشنگی شما را رفع کند یا باعث مرگ شما شود.

آب آشامیدنی سالم که امروزه به آن توجه می‌شود در آن زمان وجود نداشت و بیماری‌های آبی مرگبار مانند وبا، حصبه و اسهال خونی جزو بیماری‌های شایع و یک تهدید جدی بودند. به لطف تلاش‌های دانشمندان و مهندسان متعهد به محافظت از سلامت جامعه، آب لوله‌کشی در بیشتر مناطق دنیا سالم است و مسیرهای آب در مقابل آلودگی محافظت شده‌اند.

سال 1900 کانال بهداشتی و کشتی در شیکاگو باز می‌شود

در شیکاگو، کانال اصلی بهداشتی و کشتی برخلاف جریان رودخانه شیکاگو باز می‌شود. این کانال 28 مایلی با 24 فوت عمق و 160 فوت عرض که بین شیکاگو و Lockport ایلینویز ساخته شد بدین منظور طراحی شد که آب را از دریاچه میشیگان آورده، فاضلابی که از خانه‌ها، مزارع، دامداری‌ها و سایر صنایع تخلیه شده به رودخانه می‌ریخت را رقیق کند.

این پروژه که توسط ردولف هرینگ Rudolph Hering، مهندس ارشد کمیسیون در مورد زهکشی و تامین آب هدایت شده بود، بزرگترین پروژه متحرک در آن زمان بود.

سال 1913 لس آنجلس- کانال رودخانه اوونز

کانال رودخانه اوونز لس آنجلس، تکمیل شده و آب را 238 مایل از دره‌ی اوونز کوه های سیرا نوادا به حوزه لس آنجلس می‌برد. این پروژه توسط ویلیام موهولاند William Mulholland پیشنهاد و طراحی شد، یک مهاجر ایرلندی که خود زمین‌شناسی، هیدرولیک و ریاضیات خوانده بود و از یک مراقب کانال در رودخانه لس آنجلس به ناظر ارشد اداره آب لس آنجلس تبدیل شد. موهولند سیستمی برای حمل آب کلا توسط جریان جاذبه ایجاد کرد و به مدت 5 سال ناظر 5000 کارگر ساختمانی بود تا کانال را در زمان اصلی و با هزینه‌های تخمین زده شده آماده کند. 

سال 1913 فرایند لجن فعال شده

در بیرمنگام انگلستان، شیمیدان‌ها آزمایشی در مورد جامدات زیستی در لجن فاضلاب انجام دادند، آنها با فرستادن حباب هوا در فاضلاب و سپس اجازه دادن به ته نشین شدن آنها، آب را تصفیه کردند. سه سال بعد در سال 1916، این فرایند لجن فعال شده در ورچستر Worcester انگلستان بکار گرفته شد و در سال 1923 ساخت نخستین محل تصفیه آب یا همان تصفیه خانه لجن فعال در مقیاس بزرگ در جونز آیلند، در ساحل دریاچه میشیگان آغاز شد.

سال 1914 اجرای فاضلاب، نسخه 1: طراحی فاضلاب

مهندسین بوستون Boston، لئونارد متکالف Leonard Metcalf و هریسون پی ادی Harrison P. Eddy  کتاب اجرای فاضلاب امریکایی، نسخه 1: طراحی فاضلاب‌ها را منتشر کردند که تصریح می‌کند کارکردن در جهت بهترین منافع سلامت عمومی کلید تعهد حرفه‌ای مهندسین بهداشت است. این کتاب دهه‌ها مرجعی استاندارد در این حوزه بود.

سال 1915 کانال نیو کاتسل New Catskil تکمیل شده است

در ماه دسامبر کانال جدید کاتسکل  Catskill کامل شد. کانال 92 مایلی سیستم کانال قبلی کروتون  Croton را متصل کرده و آب کوه‌ها را از رودخانه هادسونHudson  به سیستم توزیع آب منهتن Manhattan می‌آورد. سرعت آن 4 فوت در دقیقه است و روزانه 500 میلیون گالن آب را تحویل می‌دهد.

سال 1919 فرمولی برای افزودن کلر به آب شهری

آبل ولمان Abel Wolman مهندس عمران و لین اچ انزلوی Linn H. Enslow شیمیدان از دپارتمان سلامت مریلند در بالتیمور Baltimore یک فرمول علمی دقیق برای افزودن کلر به منابع آب شهری ایجاد کرد.

( در 1908 جرسی سیتی واتر ورکس Jersey City Water Works نیوجرسی نخستین تصفیه‌خانه‌ای بود که از هیپوکلریت سدیم برای افزودن کلر استفاده کرد اما در مورد مقدار کلرین اضافه شده به آب عدم اطمینان وجود داشت و هیچ مقررات استانداردی نبود). برای تعیین دوز مناسب، ولمان Wolman  و انزلو Enslow باکتری‌ها، خاصیت اسیدی، و عوامل مربوط به طعم و خلوص آب را آنالیز کردند.

ولمان بر مقاومت‌های سخت پیروز می‌شود تا دولت‌های محلی را متقاعد کند که افزودن مقدار درست مواد شیمیایی سمی به آب برای سلامت عمومی سودمند و حیاتی است.

در دهه 1930، افزودن کلر و تصفیه آب عمومی باعث از بین بردن بیماری‌های مربوط به آب نظیر وبا، تیفوئید، هپاتیت A، و اسهال خونی می‌شود. این فرمول امروزه هم توسط تاسیسات تصفیه‌ آبدرسرتاسر جهان استفاده می‌شود.

سال 1930 روش هاردی کراس Hardy Cross 

هاردی کراس Hardy Cross، مربی و مهندس عمران و ساختمان، روشی برای تحلیل و طراحی جریان آب در سیستم‌های ساده توزیع لوله ایجاد کرد که باعث اطمینان از فشار پیوسته آب می‌شود.

کراس از اصول یکسانی برای مشکل سیستم آب استفاده می‌کند که تحلیل ساختاری برای «روش هاردی کراس» ایجاد کرده، تکنیکی که مهندسان را قادر می‌سازد – بدون استفاده از کامپیوتر- هزاران محاسبه ریاضی ضروری برای توزیع بار و لحظه ها در ساختن ساختمان‌های پیچیده مانند پل‌های بزرگراهی چند مسیره و ساختمان‌های چند طبقه را انجام دهند.

سال 1935 سد هوور   Hoover Dam

در سپتامبر، رئیس جمهور فرانکلین روزولت در مورد سد هوور Hoover صحبت می‌کند که رودخانه کلرادو Colorado را در دره سیاه نوادا Nevada قرار می‌دهد.

پس از پنج سال در ساخت و ساز، سد به سیلاب مخرب در دره‌ی پایین می رسد، از آن برای آبیاری و منبع آب شهری نوادا Nevada، آریزونا Arizona و کالیفرنیا آب فراهم کرده و برای لس آنجلس و بیشتر کالیفرنیای جنوبی برق تولید می‌کند.

**

1937 سیستم کانال دلور

ساخت و ساز روی سیستم کانال دلور به طول 115 مایل آغاز می‌شود. آب برای سیستم در سه سیستم مخزن شمالی نگهداشته شده از جمله 19 مخزن و سه دریاچه کنترل شده با ظرفیت کل ذخیره سازی تقریبا 580 میلیارد گالن. ساختار عمیق، جریان جاذبه‌ی کانال به آب امکان می‌دهد از مخزن سولیوان کانتی به سیستم آب نیویورک در مخزن هیلویو در وست چستر کانتی جریان یافته، بیش از نیمی از آب شهر را تامین ‌کند. تقریبا 95% کل منبع آب توسط جاذبه تامین شده و حدود 5 درصد آن برای تامین فشار مطلوب پمپ شده است. در نتیجه، در هزینه برق، هزینه‌های عملیاتی نسبت به نوسانات نسبتا غیرحساس هستند.

1938-1957 پروژه کلرادو بیگ تامپسون

پروژه کلرادو بیگ تامپسون (C-BT)، نخستین انحراف آب بین کوهی در کلرادو بود که طی دوره خشکی و رکود اقتصادی انجام شد. کلرادو بیگ تامپسون آب را از طریق تونل 13 مایلی آلوا بی آدامز، تحت بخش قاره‌ای، از یک سری مخازن در شیب غربی کوه‌های راکی به شیب شرقی رسانده، سالانه 230000 جریب آب را برای کمک به آبیاری بیش از 600000 جریب زمین کشاورزی در جنوب شرقی کلرادو و برای رساندن منابع آب شهری و تولید برق برای دامنه جلویی کلرادو می‌رساند.   

1951 نخستین ماشین حفر تونل صخره‌ای ساخته شد

جیمز رابینز مهنس معدن نخستین تونل ماشین حفر تونل صخره‌ای (TBM) را ساخت. رابینز کشف کرد که اگر یک چرخ فلزی با لبه تیز با مقدار مناسبی فشار روی سطح صخره فشرده شود، صخره خرد می‌شود. اگر یک سری چرخ بطور پیوسته روی صخره بچرخند و فشار ثابت باشد، با هر چرخش، ماشین بیشتر سوراخ می‌کند. صنعت مهندسی در ابتدا تمایلی نداشت از روش دریل سنتی دست بکشد چون ماشین رابینز برچسب قیمت 10 میلیونی داشت. امروزه، TBMها برای اجرای تونل‌های متقاطع دایره‌ای در زمین‌های مختلف از خاک تا صخره سخت استفاده می‌شوند.

1955 لوله چدنی نرم تبدیل به استاندارد صنعتی می‌شود

لوله چدنی نرم در سال 1948 ساخته و در سیستم توزیع آب استفاده شد و به دلیل قدرت برتر، دوام و قابلیت اطمینان نسبت به چدن تبدیل به استاندارد صنعتی برای فلز شد. این لوله برای انتقال آب، فاضلاب و سوخت و همچنین در سیستم‌های آتش‌نشانی استفاده شده است.

دهه 1960 کویت شروع به استفاده از فناوری نمک‌زدایی آب دریا می‌کند

کویت نخستین دولتی در خاورمیانه است که شروع به استفاده از فناوری نمک‌زدایی آب دریا کرد و از دو مزیت آب تازه و تولید برق آن استفاده کرد. کویت با فناوری شناخته شده‌ای به نام تبخیر فلاش چند مرحله‌ای (MSF) از فاضلاب، آب تازه تولید می‌کند. فرایند MSF با گرم کردن آب دریا آغاز می‌شود که بصورت محصول جانبی تولید بخار برای تولید برق رخ می‌دهد و با متراکم کردن آب آشامیدنی پایان می‌یابد. بین مراحل گرم کن و متراکم کننده چندین زیرواحد تبادل اواپراتور- گرما وجود دارد که گرما از منبع گرمای خارجی تصفیه‌خانه تامین می‌شود. طی چرخه‌های تقطیر، فاضلاب سرد بصورت یک هیت سینک در متراکم‌کننده استفاده شده است.

دهه 1970 سد آسوان های

ساخت سد آسوان های کامل شد، حدود 5 کیلومتر جریان بالادست از سد آسوان اصلی (1902). این سد که به زبان عربی به سعد العلی شناخته شده، آب نیل را جمع می‌کند تا دریاچه ناصر، سومین مخزن بزرگ دنیا را با ظرفیت 97/5 تریلیون فوت مکعب شکل دهد. این پروژه نیازمند جابجایی هزاران فرد است و برخی از کوه‌ها و معابد مصر را غرق می‌کند. اما سد جدید سالانه سیلاب‌های نیل را کنترل کرده و آب را برای شهرها و آبیاری فراهم کرده و هرساله بیش از 10 میلیارد کیلووات برساعت برق  تولید می‌کند.

دهه 1980 فرایند باردنفو

جیمز برنارد، مهندسی از افریقای جنوبی، یک فرایند تصفیه فاضلاب را توسعه می‌دهد که بدون استفاده از مواد شیمیایی نیترات و فسفات را از فاضلاب حذف می‌کند. این فرایند که باردنفو نام دارد، نیترات را در لجن فعال به گاز نیتروژن تبدیل می‌کند که در هوا آزاد شده، درصد بالایی از ذرات معلق و مواد ارگانیک را حذف می کند.

1996 دستگاه UV

آشوک گادگیل، دانشمندی در آزمایش ملی لارنس برکلی در کالیفرنیا، دستگاهی موثر و ارزان را برای تصفیه آب ساخت. دستگاه UV یک تصفیه کننده آب کم مصرف پرتابل با نیاز کم به نگهداری است که از نور فرابنفش برای از بین بردن ویروس‌ها و باکتری‌های مضر استفاده می‌کند. یک دستگاه که با پمپ دستی یا ریختن آب بصورت دستی کار می‌کند می‌تواند 4 گالن آب در دقیقه را گندزدایی کند که برای ارائه آب آشامیدنی سالم برای 1500 نفر با هزینه یک سنت بازای هر 60 گالن آب کافی است؛ با این روش آب آشامیدنی سالم از نظر اقتصادی برای مردم نواحی فقیر و روستایی در سرتاسر جهان فراهم می‌شود.

*ن