Inżynieria sanitarna - Sanitary engineering
Inżynieria sanitarna , znana również jako inżynieria zdrowia publicznego lub inżynieria ściekowa , to zastosowanie metod inżynieryjnych w celu poprawy warunków sanitarnych społeczności ludzkich, przede wszystkim poprzez usuwanie i usuwanie odpadów ludzkich, a także dostarczanie bezpiecznej wody pitnej . Tradycyjnie gałąź inżynierii lądowej, a obecnie podgrupa inżynierii środowiska , w połowie XIX wieku dyscyplina koncentrowała się na redukcji chorób, które wówczas uważano za wywoływane przez miazmę . Udało się to osiągnąć głównie poprzez zbieranie i segregację strumienia ścieków w Londynie i ogólnie w Wielkiej Brytanii. Te i późniejsze ulepszenia regulacyjne zostały zgłoszone w Stanach Zjednoczonych już w 1865 roku.
Dotyczy również czynników środowiskowych, które nie mają bezpośredniego i jasno rozumianego wpływu na zdrowie publiczne. Obszary poza zakresem inżynierii sanitarnej obejmują kwestie estetyczne, takie jak kształtowanie krajobrazu i ochrona środowiska, ponieważ dotyczy roślin i zwierząt .
Umiejętności w tej dziedzinie są zwykle wykorzystywane do głównego celu zapobiegania chorobom u ludzi poprzez zapewnienie zaopatrzenia w zdrową wodę pitną , oczyszczanie ścieków i usuwanie śmieci z obszarów zamieszkałych.
W porównaniu np. z elektrotechniką lub inżynierią mechaniczną, które dotyczą przede wszystkim systemów zamkniętych , inżynieria sanitarna jest dziedziną bardzo interdyscyplinarną, która może obejmować takie elementy jak hydraulika , ochrona przeciwpożarowa , hydraulika , bezpieczeństwo życia, modelowanie konstrukcyjne, informatyka , projektowanie. , mikrobiologia , patologia oraz wiele działów w zakresie nauk o środowisku i technologii środowiskowych . W niektórych przypadkach należy również uwzględnić względy z dziedziny nauk społecznych i urbanistyki.
Chociaż inżynieria sanitarna może być najbardziej kojarzona z projektowaniem kanalizacji , oczyszczalni ścieków i oczyszczalni ścieków , centrów recyklingu , składowisk odpadów komunalnych i innych obiektów, które są budowane, to określenie to odnosi się w równym stopniu do planu działania na rzecz odwrócenia skutków zanieczyszczenia wód lub gleby. zanieczyszczenie w określonym obszarze.
Historia
Systemy nawadniające zostały wynalezione pięć do siedmiu tysięcy lat temu jako sposób dostarczania wody do społeczeństw opartych na rolnictwie. Akwedukty i systemy nawadniające należały do pierwszych form inżynierii ściekowej. W miarę zagęszczania się skupisk ludności wykorzystywano je do usuwania ścieków z osiedli. Rzymianie jako jedni z pierwszych wykazali skuteczność akweduktu. Ciemne wieki oznaczały okres, w którym postęp w gospodarce wodnej został zatrzymany.
Wraz ze wzrostem populacji zarządzanie odpadami ludzkimi stało się coraz większym problemem i zagrożeniem dla zdrowia publicznego. Do lat 50. XIX wieku w Londynie każdego dnia do Tamizy spuszczano ponad 400 000 ton ścieków – około 150 milionów ton rocznie. Choroby takie jak ospa , błonica , odra , szkarlatyna , tyfus , cholera i tyfus rozprzestrzeniały się poprzez skażoną wodę . W XIX wieku duże miasta zaczęły budować systemy kanalizacyjne, aby usuwać ludzkie odchody z miast i do rzek.
W latach 1900 wynaleziono proces osadu czynnego . Proces osadu czynnego jest formą oczyszczania wody, która wykorzystuje bakterie do spożywania ludzkiego kału. Chlor jest używany w dalszej części procesu, aby zabić bakterie.
Na przestrzeni wieków wiele się zmieniło w dziedzinie inżynierii ściekowej. Postępy w mikrobiologii, chemii i inżynierii drastycznie zmieniły tę dziedzinę. Obecnie inżynierowie zajmujący się ściekami pracują również nad pozyskiwaniem czystej wody do picia, obróbką chemiczną i wykorzystaniem światła UV do zabijania mikroorganizmów. Oczyszczają również zanieczyszczenia wody w ściekach (ścieki czarne i szare ), aby woda ta mogła być bezpieczna do użytku bez narażania ludności i otaczającego ją środowiska. Oczyszczanie ścieków i rekultywacja wody to obszary zainteresowania w tej dziedzinie.
Edukacja
Inżynieria
Technika ścieków zwykle nie jest jego własny stopień Oczywiście, ale specjalizacja ze stopni, takich jak inżynieria środowiska i sanitarnej, inżynierii sanitarnej, inżynierii lądowej , inżynierii środowiska , inżynierii biochemicznej lub inżynierii chemicznej . Formalna edukacja inżynierów zajmujących się ściekami rozpoczyna się w liceum, a uczniowie biorą udział w zajęciach takich jak chemia, biologia, fizyka i matematyka wyższa, w tym rachunek różniczkowy. Po ukończeniu szkoły średniej większość miejsc pracy wymaga zaświadczenia od agencji państwowej. Osoby, które chcą się rozwijać w branży, powinny kształcić się na kierunkach: inżynieria lądowa, inżynieria mechaniczna, inżynieria środowiska lub inżynieria obiektów . Zdobywanie doświadczenia poprzez staże i pracę na studiach jest powszechną ścieżką do awansu.
Edukacja na temat przetwarzania odpadów wymaga zajęć z projektowania systemów, zasad projektowania maszyn, chemii wody i podobnych zajęć. Inne zajęcia mogą obejmować chemię procesów roślinnych i różne kursy obsługi zakładu.
Inżynierowie zajmujący się ściekami mogą awansować w swojej karierze dzięki dodatkowemu wykształceniu i doświadczeniu. Posiadając dodatkową wiedzę i doświadczenie można zostać kierownikiem całego zakładu. Organem akredytacyjnym poświadczającym wykształcenie dla uzyskania stopnia i licencji jest Rada Akredytacyjna Inżynierii i Technologii (ABET). Z biegiem czasu niektóre firmy mogą wymagać od inżyniera ds. ścieków kontynuacji edukacji, aby nadążyć za wszelkimi zmianami technologicznymi.
Zachęcamy do uzyskania tytułu magistra, ponieważ wiele firm wybiera go jako preferowany wybór.
W tej dziedzinie 76 procent zatrudnionych ma tytuł licencjata, 17 procent ma tytuł magistra, a 3% stopień doktora habilitowanego od 2013 roku. Średnia roczna pensja wynosi około 83 360 USD.
Operacje Zakładu
Wstępne zatrudnienie w inżynierii ścieków mogą uzyskać osoby z zaawansowanym wykształceniem formalnym i bez niego. Na przykład Kalifornijska Rada Kontroli Zasobów Wodnych (SWRCB) pokazuje, w jaki sposób poszczególne osoby mogą przejść przez progresję certyfikacji operatorów oczyszczania ścieków. Zarząd stosuje pięciopoziomowy system klasyfikacji, aby zaklasyfikować urządzenia do uzdatniania wody do kategorii IV w zależności od obsługiwanej populacji i złożoności systemu uzdatniania.
Wymagania certyfikacji operatora dla operatorów uzdatniania wody i operatorów oczyszczania ścieków są szczegółowo opisane w prawie stanowym. Aby spełnić wymagania certyfikacyjne, operatorzy muszą złożyć wniosek do SWRCB, posiadać niezbędne doświadczenie zawodowe, spełnić wymagania edukacyjne oraz zdać egzamin w oparciu o wiedzę, umiejętności i zdolności opisane w przepisach. Operatorzy są zobowiązani do odnawiania swoich certyfikatów co trzy lata. Aby kwalifikować się do odnowienia, certyfikowani operatorzy muszą odbyć określoną liczbę godzin kształcenia ustawicznego po uprzednim wydaniu certyfikatu.
Opis stanowiska i typowe zadania
Ważnymi rodzajami pracy w inżynierii sanitarnej są pracownicy sanitarni , zbieracze odpadów i inżynierowie ds. ścieków.
Inżynierowie zajmujący się ściekami wykorzystują różnorodne umiejętności i muszą posiadać wiedzę z zakresu inżynierii mechanicznej i środowiskowej. Są zobowiązani do wykonywania zadań i wykazywania się wiedzą z zakresu projektowania, matematyki, języka angielskiego, budownictwa, fizyki, chemii, biologii, zarządzania i personelu. Inżynierowie zajmujący się ściekami muszą posiadać umiejętności w zakresie rozwiązywania złożonych problemów, krytycznego myślenia, matematyki, aktywnego słuchania, oceny, czytania ze zrozumieniem, mówienia, pisania, nauki i analizy systemowej. Typowe czynności związane z pracą obejmują rozwiązywanie problemów, komunikację z kierownictwem i pracownikami, zbieranie informacji, analizowanie danych, ocenę standardów i ich przestrzeganie oraz komunikację z innymi osobami w terenie.
Inżynierowie zajmujący się ściekami wykonują te czynności, łącząc swoją wiedzę i umiejętności do wykonywania zadań. Zadania te mają na celu zrozumienie programów komputerowego wspomagania projektowania oraz prowadzenie badań dotyczących budowy obiektów, systemów zaopatrzenia w wodę i systemów zbierania. Mogą projektować systemy maszyn do zbierania ścieków, a także elementy systemu. Mogą przeprowadzić analizę przepływu wody, a następnie wybrać projekty i sprzęt w oparciu o normy rządowe i branżowe. Niektóre z nich są zaangażowane w strefie szczególnego niepokoju, takie jak zbieranie odpadów lub utrzymania ścieki udogodnień i deszczowej odwadniających systemów w przestrzeni. Inne obejmują szerszy zakres działań, które mogą obejmować utrzymanie publicznej sieci wodociągowej , program zbiórki odpadów z podwórek mieszkaniowych, usuwanie odpadów niebezpiecznych , strategie recyklingu, a nawet programy społecznościowe, w których osoby prywatne lub firmy „zaadoptują” obszar i albo same go utrzymują, albo przekaż na to fundusze.
Inżynierowie zajmujący się ściekami mogą również mapować topograficzne i geograficzne cechy Ziemi, aby określić najlepsze sposoby zbierania, zaprojektować rury i systemy zbierania za pomocą pompy oraz zaprojektować procesy oczyszczania zebranych ścieków.
Typowi pracodawcy
Inżynierowie ds. ścieków pracują dla firm prywatnych, władz państwowych i samorządowych oraz okręgów specjalnych.
Współczesne wyzwania
Niedobór wody
Zarządzający wodą mierzą się z nowymi wyzwaniami i potrzebą nowych technologii, ponieważ poziom wody spada z powodu coraz częstszych i przedłużających się susz. Technologie takie jak mapowanie sonarowe są wykorzystywane w studniach do określania objętości wody, jaką mogą one pomieścić. Na przykład United States Geological Survey i Stan Nowy Jork współpracowały nad mapowaniem podziemnych warstw wodonośnych od lat 80. XX wieku. Dziś dysponują dokładnymi mapami tych warstw wodonośnych, aby pomóc w gospodarce wodnej.
W przyszłości w regionach najbardziej dotkniętych niedoborem wody mogą być potrzebne zakłady odsalania . Odsalanie to proces oczyszczania wody poprzez odparowanie. Woda odparowuje i przechodzi przez membrany. Woda jest następnie schładzana i skrapla się, dzięki czemu może płynąć z powrotem do głównej linii wodnej lub do morza.
Zmiana klimatu
Oczyszczanie ścieków na wiele sposobów przyczynia się do globalnego ocieplenia. Jednym z czynników przyczyniających się do globalnego ocieplenia są oczyszczalnie ścieków i emisje gazów cieplarnianych . Niektóre z tych gazów to dwutlenek węgla, metan i podtlenek azotu. Gazy te powstają z powodu rozkładu materiału organicznego z bakterii beztlenowych. Bakterie te oczyszczają resztki odpadów. Nawet jeśli w wyniku rozkładu bakterii beztlenowych powstają te gazy, udział procentowy gazów cieplarnianych wytwarzanych przez inne urządzenia jest nadal większy niż udział bakterii beztlenowych. Również zużycie energii przez te maszyny jest bardzo wysokie. Dlatego wiele obiektów jest poddawanych renowacji, aby wykorzystać wyższy poziom bakterii beztlenowych w porównaniu z innymi rodzajami sprzętu.
Wpływ zmian klimatu na inżynierię sanitarną różni się w zależności od regionu i stosowanych tam rozwiązań sanitarnych. W Arktyce topnienie wiecznej zmarzliny spowodowało uszkodzenia rur i innej infrastruktury. W północno-wschodnich Stanach Zjednoczonych zwiększone opady przytłoczyły starzejącą się infrastrukturę, która nie jest przystosowana do radzenia sobie z ogromną ilością wody z silnych opadów. W zachodnich Stanach Zjednoczonych przedłużająca się susza zmniejszyła dostępność wody. Skłoniło to niektóre zakłady oczyszczania ścieków do rozszerzenia programów recyklingu i odzysku wody . Zmiany klimatyczne wpłynęły również na rury wodociągowe. Stres fizyczny spowodowany warunkami związanymi ze zmianą klimatu, takimi jak ekstremalne opady deszczu lub susza, zwiększa szybkość korozji rur, zwiększając koszty obiektu.