Trước thềm: Những thành phố chìm trong ô uế

Trong giai đoạn đầu của Cách mạng Công nghiệp thế kỷ 19, các thành phố lớn như London và Paris đã trải qua sự bùng nổ dân số, trong khi cơ sở hạ tầng đô thị vẫn phần lớn lạc hậu. Chất thải của con người, nước thải sinh hoạt và chất thải từ lò mổ thường xuyên được xả thẳng vào cống rãnh hoặc các con sông gần đó. Nghề "người thu gom chất thải ban đêm" xuất hiện để xử lý chất thải, nhưng phần lớn chất thải họ thu gom lại chỉ đơn giản là bị đổ xuống hạ lưu.

Vào thời điểm đó, sông Thames vừa là nguồn nước uống chính của London, vừa là cống rãnh lộ thiên lớn nhất thành phố. Xác động vật, rác thải phân hủy và chất thải của con người trôi nổi trên sông, lên men và sủi bọt dưới ánh mặt trời. Những người giàu có thường đun sôi nước trước khi uống, hoặc thay thế bằng bia hoặc rượu mạnh, trong khi tầng lớp thấp hơn không có lựa chọn nào khác ngoài việc uống nước sông chưa qua xử lý.

Chất xúc tác: Mùi hôi thối kinh khủng và bản đồ cái chết

Năm 1858 đánh dấu một bước ngoặt quyết định với sự bùng phát của "Mùi hôi thối kinh khủng". Một mùa hè nóng bất thường đã đẩy nhanh quá trình phân hủy chất hữu cơ trong sông Thames, giải phóng lượng khí hydro sunfua khổng lồ bao phủ London và thậm chí len lỏi vào cả rèm cửa của Tòa nhà Quốc hội. Các nhà lập pháp buộc phải che cửa sổ bằng vải tẩm vôi, và các phiên họp quốc hội gần như bị đình trệ.

Trong khi đó, Tiến sĩ John Snow đang biên soạn "bản đồ tử vong do bệnh tả" nổi tiếng của mình. Trong đợt dịch tả năm 1854 tại khu Soho của London, Snow đã tiến hành điều tra từng nhà và truy tìm nguồn gốc phần lớn các ca tử vong đến một máy bơm nước công cộng duy nhất trên phố Broad. Bất chấp ý kiến ​​phổ biến, ông đã cho tháo tay cầm của máy bơm, sau đó dịch bệnh đã giảm đáng kể.

Tổng hợp lại, những sự kiện này đã hé lộ một sự thật chung: việc trộn lẫn nước thải với nước uống đang gây ra tỷ lệ tử vong cao. Lý thuyết “khí độc” vốn chiếm ưu thế, cho rằng bệnh tật lây lan qua không khí ô nhiễm, bắt đầu mất đi tính thuyết phục. Bằng chứng ủng hộ sự lây truyền qua đường nước ngày càng được tích lũy và, trong những thập kỷ tiếp theo, dần dần thay thế lý thuyết khí độc.

Một kỳ tích kỹ thuật: Sự ra đời của Nhà thờ ngầm

Sau thảm họa "Mùi hôi thối kinh hoàng", Luân Đôn cuối cùng cũng buộc phải hành động. Ngài Joseph Bazalgette đề xuất một kế hoạch đầy tham vọng: xây dựng 132 km đường ống cống bằng gạch dọc theo cả hai bờ sông Thames, thu gom nước thải từ khắp thành phố và dẫn về phía đông để xả thải tại Beckton.

Công trình đồ sộ này, hoàn thành trong hơn sáu năm (1859-1865), đã sử dụng hơn 30.000 công nhân và tiêu thụ hơn 300 triệu viên gạch. Các đường hầm sau khi hoàn thành đủ rộng để xe ngựa kéo có thể đi qua và sau này được ca ngợi là "những nhà thờ ngầm" của thời đại Victoria. Việc hoàn thành hệ thống thoát nước thải của London đánh dấu sự thiết lập các nguyên tắc thoát nước đô thị hiện đại – chuyển từ việc dựa vào sự pha loãng tự nhiên sang việc thu gom chủ động và vận chuyển có kiểm soát các chất gây ô nhiễm.

Sự hình thành của phương pháp điều trị: Từ chuyển giao đến thanh lọc

Tuy nhiên, việc chuyển tải đơn giản chỉ là dịch chuyển vấn đề xuống hạ lưu. Đến cuối thế kỷ 19, các công nghệ xử lý nước thải sơ khai bắt đầu hình thành:

Năm 1889, nhà máy xử lý nước thải đầu tiên trên thế giới sử dụng phương pháp kết tủa hóa học được xây dựng tại Salford, Anh, sử dụng vôi và muối sắt để lắng các chất rắn lơ lửng.

Năm 1893, Exeter giới thiệu hệ thống lọc sinh học dạng nhỏ giọt đầu tiên, phun nước thải lên các lớp đá dăm nơi màng vi sinh vật phân hủy chất hữu cơ. Hệ thống này đã trở thành nền tảng của các công nghệ xử lý sinh học.

Vào đầu thế kỷ 20, các nhà nghiên cứu tại Trạm Thí nghiệm Lawrence ở Massachusetts đã quan sát thấy bùn kết tủa, giàu vi sinh vật hình thành trong các thí nghiệm sục khí kéo dài. Phát hiện này đã cho thấy khả năng thanh lọc đáng kể của các cộng đồng vi sinh vật và, trong thập kỷ tiếp theo, đã phát triển thành quy trình bùn hoạt tính nổi tiếng ngày nay.

Thức tỉnh: Từ đặc quyền của tầng lớp thượng lưu đến quyền lợi công cộng

Nhìn lại giai đoạn hình thành này, ba sự thay đổi cơ bản trở nên rõ ràng:

Trong quá trình hiểu biết, từ việc coi mùi hôi thối chỉ là một sự phiền toái nhỏ đến việc nhận ra nước thải là tác nhân truyền bệnh nguy hiểm;

Về trách nhiệm, từ việc xử lý cá nhân đến trách nhiệm giải trình công khai do chính phủ dẫn đầu;

Trong lĩnh vực công nghệ, từ xả thải thụ động đến thu gom và xử lý chủ động.

Những nỗ lực cải cách ban đầu thường được thúc đẩy bởi tầng lớp thượng lưu, những người trực tiếp chịu ảnh hưởng từ mùi hôi thối – các nghị sĩ London, các nhà công nghiệp Manchester và các quan chức thành phố Paris. Tuy nhiên, khi rõ ràng rằng bệnh tả không phân biệt giai cấp, và ô nhiễm cuối cùng ảnh hưởng đến tất cả mọi người, hệ thống xử lý nước thải công cộng không còn là sự lựa chọn đạo đức mà trở thành nhu cầu thiết yếu để sinh tồn.

Tiếng vọng: Một hành trình dang dở

Đầu thế kỷ 20, thế hệ nhà máy xử lý nước thải đầu tiên bắt đầu hoạt động, chủ yếu phục vụ các thành phố lớn ở các quốc gia công nghiệp hóa. Tuy nhiên, phần lớn dân số toàn cầu vẫn sống thiếu điều kiện vệ sinh cơ bản. Mặc dù vậy, một nền tảng quan trọng đã được đặt ra: nền văn minh không chỉ được định nghĩa bởi khả năng tạo ra của cải, mà còn bởi trách nhiệm quản lý chất thải của chính mình.

Ngày nay, khi đứng trong những phòng điều khiển sáng sủa và ngăn nắp, nhìn dữ liệu hiển thị trên màn hình kỹ thuật số, thật khó để tưởng tượng mùi hôi thối ngột ngạt từng bao trùm dọc sông Thames cách đây 160 năm. Tuy nhiên, chính thời kỳ đó, với đầy rẫy ô nhiễm và chết chóc, đã khơi dậy sự thức tỉnh đầu tiên của nhân loại trong mối quan hệ với nước thải – một sự chuyển đổi từ sự chịu đựng thụ động sang quản lý chủ động.

Mỗi nhà máy xử lý nước thải hiện đại đang vận hành trơn tru ngày nay đều tiếp tục cuộc cách mạng kỹ thuật bắt đầu từ thời Victoria. Điều này nhắc nhở chúng ta rằng đằng sau một môi trường sạch sẽ là sự tiến bộ công nghệ liên tục và một tinh thần trách nhiệm bền bỉ.

Lịch sử đóng vai trò như một lời chú thích cho sự tiến bộ. Từ hệ thống cống rãnh của London đến các cơ sở xử lý nước thông minh ngày nay, công nghệ đã định hình lại số phận của nước thải như thế nào? Trong chương tiếp theo, chúng ta sẽ quay trở lại hiện tại, tập trung vào những thách thức thực tiễn và những tiến bộ công nghệ trong việc tách nước từ bùn thải đô thị, và khám phá cách các kỹ sư đương đại tiếp tục viết nên những trang mới trong hành trình thanh lọc không ngừng nghỉ này.