История инженерного дела. Важнейшие технические достижения с древних времен до ХХ столетия

В это время население Чикаго резко увеличилось от 30 000 жителей в 1850 году до 300 000 жителей в 1870 году. И загрязнение озера пошло ускоренными темпами. Даже в 4 милях от берега вода была небезопасной. Стало очевидно, что слив нечистот в озеро следует остановить. Сначала инженеры попробовали перекачать часть сточных вод за город в канал Иллинойс – Мичиган и реку Иллинойс. Затем драгирование, начатое в 1892 году и завершенное в 1900 году, повернуло реку Чикаго в реку Дес-Плейнс и отдало чикагские отходы населению «глубинки». Это мероприятие не доставило удовольствия соседям с юга, зато оказалось весьма эффективным для охраны питьевой воды города. Конечно, санитарные эксперты не были уверены, что разбавление и оксидирование, которое шло в пути, устранило вред чикагских стоков до того, как они достигли следующего города. Штат Миссури подал иск против штата Иллинойс, потребовав судебный запрет на сброс чикагских сточных вод в источник водозабора Сент-Луиса. Суд отказал в запрете, когда были предъявлены свидетельства, что загрязненные воды по пути оказались настолько разбавленными, что вода уже не представляла опасности для здоровья. Тем не менее состояние дренажного канала и верховьев реки Дес-Плейнс оказалось таким, что жители Чикаго были вынуждены установить современные очистные установки.

Немного раньше, в 1865 году, в поисках средств для обеспечения города Сент-Луис чистой водой из реки Миссисипи, инженер Кирквуд был отправлен в Европу. Результатом поездки стало его сообщение 1869 года о фильтрах, которые он изучил в Англии, Шотландии, Ирландии, Франции, Германии и Италии. Но власти Сент-Луиса решили не очищать воду с помощью песчаных фильтров, на использовании которых настаивал Кирквуд. Власти города Покипси, расположенного в штате Нью-Йорк, наняли его в 1872 году для применения его метода на реке Гудзон, где он в 1872 году построил первую песчаную фильтровальную установку в США. Вода Гудзона была не такая мутная, но ничуть не менее вредная, поскольку государственный госпиталь, расположенный всего в 2000 футах выше по течению, чем водозабор, сливал нечистоты прямо в реку, и делал это на протяжении шестидесяти лет. В Покипси свирепствовал тиф, однако благодаря очистным сооружениям эпидемию удалось остановить.

Важнейшим научным прорывом стала теория Луи Пастера о том, что инфекционные заболевания вызваны бактериями. Луи Пастер сформулировал основные принципы своей теории в 1857 году, и к 1880 году Роберт Кох создал науку бактериологию. Применение теории Пастера и знаний бактериологии к методам очистки воды стало одним из величайших успехов санитарной инженерии. Ознакомившись с открытиями Пастера и Коха, биологи, химики и инженеры на обоих берегах Атлантического океана экспериментировали с очисткой загрязненных вод в поисках способа устранения болезнетворных организмов. Карл Джозеф Эберт (1835–1926) и Эдвин Клебс (1834–1913) идентифицировали тифозную бациллу в 1880 году. В Британии 16 апреля 1886 года Перси Фарадей Франкленд (1858–1946) доложил институту гражданских инженеров, что ему удалось убрать большинство бактерий из образцов лондонской воды, медленно профильтровав воду через песчаные фильтры. В Берлине Карл Пифке в том же году обнаружил, что один только полностью стерилизованный песок не задерживает микробы. Определенные организмы со слизистым покрытием должны образовать «живой вязкий слой», который улавливает бактерии и выполняет очистку.

В Америке Хирам Фрэнсис Миллз (1836–1921) и его молодые помощники на экспериментальной станции Лоренса в Массачусетсе подтвердили этот вывод в 1887 году. Джордж У. Фуллер, один из коллег Миллза, в начале 1890-х годов вернулся из Берлина, где учился у Пифке. В результате их совместных исследований было обнаружено, что периодическая фильтрация через песок понижает количество тифозных бацилл в водах реки Мерримак. Водозабор для Лоренса находился всего в 8 милях ниже по течению от места сброса сточных вод Лоуэлла. Работа экспериментальной станции Лоренса привлекла широкое внимание в Соединенных Штатах и за рубежом. Участвовавшие в ней молодые ученые Эдмунд Б. Уэстон (1850–1916), Джордж У. Фуллер (1868–1934), Аллен Хейзен (1869–1930) и Джордж Чандлер Уиппл (1866–1924) ездили по всей территории Соединенных Штатов, работая санитарными инженерами и консультантами. Их усилия принесли результаты. В 1886–1925 годах смертность от тифа в городах Соединенных Штатов снизилась с 50 до 5 человек на 100 000 населения.