Сантехника - Sanitary engineering

Не путать с Санитарная техника.
Пример системы очистки сточных вод.

Сантехника, также известный как инженерия общественного здравоохранения или же сточные воды, это применение инженерных методов для улучшения санитария человеческих сообществ, в первую очередь путем обеспечения вывоза и утилизации человеческих отходов, а также в дополнение к поставкам безопасных Питьевая вода. Традиционно филиал гражданское строительство а теперь подмножество инженерия окружающей среды, в середине 19-го века дисциплина была сосредоточена на уменьшении заболеваемости, которую тогда считали вызванной миазмы. Это было достигнуто в основном за счет сбора и разделения сточных вод в Лондон в частности, и Великобритании в целом.[1] Об этих и более поздних нормативных улучшениях сообщили в Соединенных Штатах еще в 1865 году.[2]

Он также связан с факторами окружающей среды, которые не оказывают немедленного и четко определенного воздействия на здоровье населения. Области, выходящие за рамки санитарной инженерии, включают эстетические проблемы, такие как озеленение, и охрана окружающей среды поскольку это относится к растения и животные.

Навыки в этой области обычно используются для достижения основной цели: болезнь профилактика в люди обеспечивая поставку здоровых питьевая вода, очистка сточных вод и удаление мусор из населенных пунктов.

По сравнению с (например) электротехника или же машиностроение которые касаются прежде всего закрытые системы, сантехника - это очень междисциплинарный поле, которое может включать такие элементы, как сантехника, противопожарная защита, гидравлика, безопасность жизнедеятельности, конструктивное моделирование, информационные технологии, дизайн проекта, микробиология, патология и многие подразделения внутри наука об окружающей среде и экологические технологии. В некоторых случаях соображения, относящиеся к социальные науки необходимо также учитывать городское планирование.

Хотя сантехника может быть больше всего связана с дизайном канализация, очистка сточных вод и очистки сточных вод удобства, переработка отходов центры, общественные свалки и других построенных вещей, этот термин в равной степени применяется к плану действий по обращению загрязнение воды или же Загрязнение почвы в определенной области.

История

Дальнейшая информация: История водоснабжения и водоотведения

Системы орошения были изобретены пять-семь тысяч лет назад как средство водоснабжения сельскохозяйственных обществ. Акведуки и ирригационные системы были одними из первых форм канализации. По мере того как населенные пункты становились более плотными, их использовали для удаления сточных вод из населенных пунктов. Римляне были одними из первых, кто продемонстрировал эффективность акведука. Темные века ознаменовали собой период, когда прогресс в управлении водными ресурсами остановился.[3]

По мере роста населения обращение с отходами жизнедеятельности человека становится все более серьезной проблемой и угрозой для здоровья населения. К 1850-м годам в Лондоне было сброшено более 400000 тонн сточных вод. река Темза ежедневно - около 150 миллионов тонн в год.[4] Заболевания, такие как оспа, дифтерия, корь, скарлатина, тиф, холера, и брюшной тиф были распространены через загрязненную воду.[5] В 19 веке в крупных городах начали строить канализационные системы для вывоза человеческих отходов из городов в реки.

В течение 1900-х гг. активный ил был изобретен процесс.[6] Процесс активированного ила - это форма очистки воды, при которой используются бактерии для потребления человеческих фекалий. Хлор используется позже, чтобы убить бактерии.

За прошедшие столетия в области водоотведения сильно изменилось. Достижения в микробиологии, химии и инженерии коренным образом изменили эту область. Сегодня инженеры по очистке сточных вод также работают над сбором чистой воды для питья, ее химической обработкой и использованием ультрафиолетового света для уничтожения микроорганизмов. Они также лечат загрязнение воды в сточных водах (черная вода и серая вода ), чтобы эта вода могла быть безопасной для использования, не подвергая опасности население и окружающую среду вокруг нее. Очистки сточных вод и регенерация воды вызывают озабоченность в этой области.

Образование

Инженерное дело

Инженерное дело по очистке сточных вод обычно не является отдельным курсом, а представляет собой специализацию из таких степеней, как экологическая и санитарная инженерия, сантехника, гражданское строительство, инженерия окружающей среды, биохимическая инженерия, или химическая инженерия. Формальное образование инженеров по очистке сточных вод начинается в старшей школе, когда ученики изучают такие предметы, как химия, биология, физика и высшая математика, включая математический анализ. После окончания школы для большинства вакансий требуется сертификация государственного агентства. Те, кто хочет продвинуться в отрасли, должны заниматься гражданским строительством, машиностроение, экологическая инженерия или инженерные сооружения степень. Получение опыта через стажировку и работу во время учебы в колледже - распространенный путь к продвижению.

Обучение обращению с отходами требует курсовой работы по проектированию систем, принципам проектирования оборудования, химии воды и аналогичным курсам. Другие классы могут включать в себя химию производственных процессов и различные курсы по эксплуатации завода.

Инженеры по очистке сточных вод могут продвинуться по карьерной лестнице благодаря дополнительному образованию и опыту. Имея дополнительные знания и опыт, можно стать менеджером целого завода. Орган по аккредитации, удостоверяющий получение степени и лицензии, является Совет по аккредитации техники и технологий (ABET). Со временем некоторые компании могут потребовать от инженера по очистке сточных вод продолжить свое образование, чтобы не отставать от любых изменений в технологиях.

Получение степени магистра приветствуется, поскольку многие компании указывают ее как предпочтение при отборе.[7][8]

В этой области 76 процентов занятых имеют степень бакалавра, 17 процентов имеют степень магистра и три процента имеют докторскую степень по состоянию на 2013 год.[9] Средняя годовая зарплата составляет примерно 83 360 долларов.[10]

Заводские операции

Первоначальное трудоустройство в области очистки сточных вод могут получить лица с продвинутым формальным образованием и без него. В Совет по контролю за водными ресурсами штата Калифорния (SWRCB), например, показывает, как отдельные лица могут продвигаться по этапам сертификации в качестве операторов очистки сточных вод.[11] Совет использует пятиуровневую систему классификации для классификации водоочистных сооружений по категориям I-V в зависимости от обслуживаемого населения и сложности системы очистки.

Требования к сертификации операторов для операторов водоочистных сооружений и операторов очистки сточных вод подробно описаны в законе штата. Чтобы соответствовать требованиям сертификации, операторы должны подать заявку в SWRCB, иметь необходимый опыт работы, соответствовать образовательным требованиям и сдать экзамен на основе знаний, навыков и способностей, описанных в правилах. Операторы должны обновлять свои сертификаты каждые три года. Чтобы иметь право на продление, сертифицированные операторы должны пройти определенное количество часов непрерывного образования после предыдущей выдачи сертификата.[12]

Описание работы и типовые задачи

Важные виды работ, работающих в области сантехники, включают: санитарные работники, сборщики мусора инженеры по очистке сточных вод.

Инженеры по очистке сточных вод обладают различными навыками и должны обладать знаниями в области машиностроения и экологии. От них требуется выполнение заданий и демонстрация знаний в области дизайна, математики, английского языка, строительства, физики, химии, биологии, менеджмента и персонала. Инженеры по очистке сточных вод должны обладать навыками решения сложных проблем, критического мышления, математики, активного слушания, суждения, понимания прочитанного, разговорной речи, письма, естественных наук и системного анализа.[9] Типичная рабочая деятельность включает решение проблем, общение с руководством и персоналом, сбор информации, анализ данных, оценку стандартов и их соблюдение, а также общение с другими в этой области.

Инженеры по очистке сточных вод выполняют эти действия, объединяя свои знания и навыки для выполнения задач. Эти задачи заключаются в понимании программ автоматизированного проектирования и проведении исследований по строительству объектов, систем водоснабжения и систем сбора. Они могут проектировать системы для оборудования для сбора сточных вод, а также компоненты системы. Они могут выполнить анализ потока воды, а затем выбрать конструкции и оборудование в соответствии с государственными и отраслевыми стандартами.[13] Некоторые из них связаны с конкретной проблемной областью, например сбор мусора или поддержание Сточные Воды объекты и ливневая вода дренаж системы в пределах области. Другие охватывают более широкий круг деятельности, которая может включать обслуживание населения. водоснабжение, программа вывоза бытовых отходов, утилизация опасные отходы, стратегии утилизации и даже общественные программы, в которых частные лица или компании «усваивают» территорию и либо обслуживают ее сами, либо жертвуют средства для этого.

Инженеры по очистке сточных вод могут также нанести на карту топографические и географические особенности Земли, чтобы определить наилучшие способы сбора, спроектировать трубопроводные и насосные системы сбора, а также разработать процессы очистки собранных сточных вод.

Типичные работодатели

Инженеры по очистке сточных вод работают в частных компаниях, государственных и местных органах власти и специальных округах.

Современные вызовы

Нехватка воды

Управляющие водными ресурсами сталкиваются с новыми проблемами и потребностью в новых технологиях по мере снижения уровня воды из-за все более частых и продолжительных засух. Такие технологии как сонар карты используются в колодцах для определения объема воды, который они могут удерживать. Например, Геологическая служба США и Штат Нью-Йорк работали вместе над картированием подземных водоносных горизонтов с 1980-х годов.[14] Сегодня у них есть подробные карты этих водоносных горизонтов, чтобы помочь в управлении водными ресурсами.

Опреснительные установки может потребоваться в будущем для тех регионов, которые больше всего страдают от нехватка воды. Опреснение - это процесс очистки воды путем испарения. Вода испаряется и проходит через мембраны. Затем вода охлаждается и конденсируется, позволяя ей течь либо обратно в основной водопровод, либо в море.[15]

Изменение климата

Очистка сточных вод во многих отношениях способствует глобальному потеплению. Одним из факторов, способствующих глобальному потеплению, являются очистные сооружения сточных вод и их выбросы парниковых газов. Некоторые из этих газов - двуокись углерода, метан и закись азота. Эти газы возникают из-за разложения органического материала анаэробными бактериями. Эти бактерии убирают оставшиеся отходы. Даже если при разложении анаэробных бактерий эти газы образуются, процент парниковых газов, выделяемых другим оборудованием, все равно больше, чем вклад анаэробных бактерий. Кроме того, потребление энергии этим оборудованием очень велико. Вот почему многие объекты проходят реконструкцию, чтобы использовать более высокие уровни анаэробных бактерий по сравнению с другими типами оборудования.[16]

Последствия изменения климата по сантехнике различаются в зависимости от региона и используемых там санитарных решений. В Арктике таяние вечной мерзлоты нанесло ущерб трубам и другой инфраструктуре.[17] . На северо-востоке Соединенных Штатов увеличение количества осадков перегрузило стареющую инфраструктуру, не оборудованную для обработки огромного количества воды из-за сильных осадков.[18] На западе США продолжительная засуха снизила доступность воды. Это привело к тому, что на некоторых предприятиях по очистке сточных вод расширилось количество рециркулируемых и рекуперированная вода программы [19]. Изменение климата также повлияло на водопроводные трубы. Физическая нагрузка в результате условий, связанных с изменением климата, таких как сильные дожди или засуха, увеличивает скорость коррозии труб, увеличивая стоимость оборудования.[20]

Рекомендации

  1. ^ Санитарная реформа Лондона, Рабочий сборник Сэр Джозеф Базалгетт, Литературоведение Великобритании и Содружества, Зеленая библиотека, Стэндфордский Университет
  2. ^ ЕВРОПЕЙСКАЯ САНИТАРНАЯ РЕФОРМА .; Британское санитарное законодательство, Нью-Йорк Таймс, 31 июля 1865 г.
  3. ^ Стейнбек SG. «Краткая история местных сточных вод: первые годы до настоящего времени» (PDF). Отделение защиты воды на территории REHS. Секция гигиены окружающей среды, Отдел общественного здравоохранения, Министерство здравоохранения и социальных служб штата Северная Каролина. Получено 9 апреля, 2015.
  4. ^ «Викторианская канализационная система Лондона». Вода Темзы. Укрощает воду. Получено 4 апреля, 2015.
  5. ^ Харди, Энн (1984). «Вода и поиск общественного здравоохранения в Лондоне в восемнадцатом и девятнадцатом веках». История болезни. 28 (3): 250–82. Дои:10,1017 / с0025727300035936. ЧВК  1139446. PMID  6390024.
  6. ^ Мацуо, Томонори; и другие. "Гражданское строительство, том I" (PDF). Инженерия управления сточными водами. Энциклопедия систем жизнеобеспечения. Получено 3 апреля, 2015.
  7. ^ "Инженер-эколог". Приятели науки. Science Buddies, Inc. Получено Двадцать первое марта, 2015.
  8. ^ «Инженер-эколог: профиль карьеры». Study.com. Study.com, Маунтин-Вью, Калифорния. Получено Двадцать первое марта, 2015.
  9. ^ а б «Сводный отчет за: 17-2081.01 - Инженеры по водоснабжению / водоотведению». O * net Интернет. Министерство труда США. Получено 23 марта, 2015.
  10. ^ «Заработная плата и тенденции занятости». Onetonline.org. Министерство труда США. Получено 25 марта, 2015.
  11. ^ Калифорнийское агентство по охране окружающей среды. «ТАБЛИЦА требований к сертификации операторов» (PDF). Государственное управление водных ресурсов. Штат Калифорния. Получено 30 марта, 2015.
  12. ^ «Классификация очистных сооружений, сертификация оператора и регистрация оператора по контракту» (PDF). Государственное управление водных ресурсов. Штат Калифорния. Получено 20 апреля, 2015.
  13. ^ Департамент человеческих ресурсов округа Фэрфакс. «Спецификация классификации менеджера по эксплуатации очистных сооружений». Классификация округа Фэрфакс. Округ Фэрфакс, штат Вирджиния. Получено Двадцать первое марта, 2015.
  14. ^ «Картирование ресурсов подземных вод». Департамент сохранения ресурсов штата Нью-Йорк. Штат Нью-Йорк. Получено 23 марта, 2015.
  15. ^ Латтеманн, Сабина; и другие. (2008). «Оценка воздействия на окружающую среду и опреснение морской воды». Опреснение. 220 (1): 1–15. Дои:10.1016 / j.desal.2007.03.009. Получено 20 апреля, 2015.
  16. ^ Чакир, ФГ (26 сентября 2005 г.). «Производство парниковых газов: сравнение аэробной и анаэробной технологии очистки сточных вод». Водные исследования. 39 (17): 4197–4203. Дои:10.1016 / j.watres.2005.07.042. PMID  16188289.
  17. ^ Шрайбер, Мелодия. «Жилищный кризис в Арктике, вызванный таянием вечной мерзлоты». CityLab. Получено 2020-04-27.
  18. ^ «Сильные ливни и разлив сточных вод». medialibrary.climatecentral.org. Получено 2020-04-27.
  19. ^ Дэниэлс, Джефф (2015-04-15). «Калифорнийская засуха дает« туалету для крана »новый уровень внимания». CNBC. Получено 2020-04-27.
  20. ^ Джа, Раджан (30 августа 2016 г.). «Водопроводные трубы и инфраструктура могут выйти из строя из-за изменения климата». GreenBiz. Получено 2020-04-27.