Przypadek zastosowania zrzutu ścieków w przedsiębiorstwach uboju i przetwórstwa mięsa surowego w Szanghaju

Firma przetwórstwa mięsnego z siedzibą w Szanghaju została założona w 2011 roku i znajduje się w dystrykcie Songjiang. Jej działalność obejmuje dozwolone rodzaje działalności, takie jak ubój trzody chlewnej, hodowla drobiu i zwierząt gospodarskich, dystrybucja żywności oraz transport drogowy towarów (z wyłączeniem materiałów niebezpiecznych). Spółka dominująca, szanghajska firma przemysłowo-handlowa, również zlokalizowana w dystrykcie Songjiang, jest przedsiębiorstwem prywatnym zajmującym się głównie hodowlą trzody chlewnej. Nadzoruje ona cztery duże fermy trzody chlewnej, obecnie utrzymując około 5000 loch hodowlanych o rocznej wydajności do 100 000 tuczników gotowych do sprzedaży. Ponadto firma współpracuje z 50 gospodarstwami ekologicznymi, które integrują uprawę roślin i hodowlę zwierząt.

Przedsiębiorstwa uboju i przetwórstwa mięsa surowego

Ścieki wytwarzane w rzeźniach trzody chlewnej zawierają wysokie stężenia materii organicznej i składników odżywczych. Nieoczyszczone ścieki stanowią poważne zagrożenie dla systemów wodnych, gleby, jakości powietrza i szerszych ekosystemów. Główne skutki dla środowiska są następujące:

1. Zanieczyszczenie wody (najbardziej bezpośrednie i najpoważniejsze konsekwencje)
Ścieki z rzeźni są bogate w zanieczyszczenia organiczne i składniki odżywcze. Po bezpośrednim uwolnieniu do rzek, jezior lub stawów, składniki organiczne – takie jak krew, tłuszcz, fekalia i resztki jedzenia – ulegają rozkładowi przez mikroorganizmy, co wiąże się ze zużyciem znacznych ilości tlenu rozpuszczonego (DO). Wyczerpanie się DO prowadzi do warunków beztlenowych, co powoduje śmierć organizmów wodnych, takich jak ryby i krewetki, z powodu niedotlenienia. Rozkład beztlenowy powoduje również wydzielanie się gazów o nieprzyjemnym zapachu – w tym siarkowodoru, amoniaku i merkaptanów – powodujących zmianę barwy wody i nieprzyjemny zapach, uniemożliwiając jej wykorzystanie do jakichkolwiek celów.

Ścieki zawierają również podwyższone stężenie azotu (N) i fosforu (P). Po przedostaniu się do zbiorników wodnych, składniki te sprzyjają nadmiernemu wzrostowi glonów i fitoplanktonu, co prowadzi do zakwitów glonów lub zakwitów krasowych. Późniejszy rozkład martwych glonów dodatkowo uszczupla zasoby tlenu, destabilizując ekosystem wodny. Wody eutroficzne ulegają pogorszeniu jakości i stają się niezdatne do picia, nawadniania ani do użytku przemysłowego.

Ponadto ścieki mogą zawierać mikroorganizmy chorobotwórcze – w tym bakterie, wirusy i jaja pasożytów (np. Escherichia coli i Salmonella) – pochodzące z jelit i odchodów zwierząt. Patogeny te mogą rozprzestrzeniać się poprzez przepływ wody, zanieczyszczając źródła wody, zwiększając ryzyko przenoszenia chorób odzwierzęcych i zagrażając zdrowiu publicznemu.

2. Zanieczyszczenie gleby
Jeśli ścieki są odprowadzane bezpośrednio na grunt lub wykorzystywane do nawadniania, zawiesiny i tłuszcze mogą zatykać pory glebowe, zaburzając ich strukturę, zmniejszając przepuszczalność i hamując rozwój korzeni. Obecność środków dezynfekujących, detergentów i metali ciężkich (np. miedzi i cynku) pochodzących z pasz dla zwierząt może z czasem gromadzić się w glebie, zmieniając jej właściwości fizykochemiczne, powodując zasolenie lub toksyczność, a także czyniąc glebę nieprzydatną do rolnictwa. Nadmiar azotu i fosforu przekraczający zdolność roślin do wchłaniania może prowadzić do uszkodzeń roślin („wypalenie nawozów”) i może przedostać się do wód gruntowych, stwarzając ryzyko zanieczyszczenia.

3. Zanieczyszczenie powietrza
W warunkach beztlenowych, rozkład ścieków generuje szkodliwe gazy, takie jak siarkowodór (H₂S, charakteryzujący się zapachem zgniłych jaj), amoniak (NH₃), aminy i merkaptany. Emisje te nie tylko powodują uciążliwe zapachy, które negatywnie wpływają na okoliczne społeczności, ale także stanowią zagrożenie dla zdrowia; wysokie stężenia H₂S są toksyczne i potencjalnie śmiertelne. Ponadto, podczas fermentacji beztlenowej powstaje metan (CH₄), silny gaz cieplarniany o potencjale globalnego ocieplenia ponad dwudziestokrotnie większym niż dwutlenek węgla, przyczyniając się do zmiany klimatu.

analizator chemicznego zapotrzebowania na tlen (COD)

W Chinach odprowadzanie ścieków z rzeźni podlega regulacjom systemu zezwoleń, wymagającego przestrzegania dopuszczalnych limitów emisji. Zakłady muszą ściśle przestrzegać przepisów dotyczących zezwoleń na odprowadzanie zanieczyszczeń oraz spełniać wymogi określone w „Standardach dotyczących odprowadzania zanieczyszczeń wody w przemyśle przetwórstwa mięsnego” (GB 13457-92), a także wszelkie obowiązujące lokalne normy, które mogą być bardziej rygorystyczne.

Zgodność ze standardami zrzutu ścieków ocenia się poprzez ciągły monitoring pięciu kluczowych parametrów: chemicznego zapotrzebowania na tlen (ChZT), azotu amonowego (NH₃-N), fosforu ogólnego (TP), azotu ogólnego (TN) oraz pH. Wskaźniki te służą jako punkty odniesienia do oceny wydajności procesów oczyszczania ścieków – w tym sedymentacji, separacji oleju, oczyszczania biologicznego, usuwania składników odżywczych i dezynfekcji – umożliwiając terminową korektę w celu zapewnienia stabilnego i zgodnego z normami zrzutu ścieków.

- Zapotrzebowanie chemiczne na tlen (COD):ChZT mierzy całkowitą ilość utlenialnej materii organicznej w wodzie. Wyższe wartości ChZT wskazują na większe zanieczyszczenie organiczne. Ścieki z rzeźni, zawierające krew, tłuszcz, białko i fekalia, zazwyczaj charakteryzują się stężeniami ChZT w zakresie od 2000 do 8000 mg/l lub wyższymi. Monitorowanie ChZT jest niezbędne do oceny skuteczności usuwania ładunku organicznego i zapewnienia, że system oczyszczania ścieków działa efektywnie w granicach akceptowalnych dla środowiska.

- Azot amonowy (NH₃-N): Parametr ten odzwierciedla stężenie wolnego amoniaku (NH₃) i jonów amonowych (NH₄⁺) w wodzie. Nitryfikacja amoniaku pochłania znaczną ilość rozpuszczonego tlenu i może prowadzić do jego wyczerpania. Wolny amoniak jest wysoce toksyczny dla organizmów wodnych, nawet w niskich stężeniach. Ponadto amoniak stanowi źródło składników odżywczych dla wzrostu glonów, przyczyniając się do eutrofizacji. Powstaje w wyniku rozkładu moczu, kału i białek w ściekach z rzeźni. Monitorowanie NH₃-N zapewnia prawidłowe funkcjonowanie procesów nitryfikacji i denitryfikacji oraz minimalizuje zagrożenia ekologiczne i zdrowotne.

- Azot całkowity (TN) i fosfor całkowity (TP):TN reprezentuje sumę wszystkich form azotu (amoniak, azotan, azotyn, azot organiczny), natomiast TP obejmuje wszystkie związki fosforu. Oba te związki są głównymi czynnikami eutrofizacji. Zrzucane do wolno płynących zbiorników wodnych, takich jak jeziora, zbiorniki retencyjne i estuaria, ścieki bogate w azot i fosfor stymulują gwałtowny wzrost glonów – podobnie jak nawożenie zbiorników wodnych – co prowadzi do zakwitów glonów. Współczesne przepisy dotyczące ścieków nakładają coraz surowsze ograniczenia na zrzuty TN i TP. Monitorowanie tych parametrów pozwala ocenić skuteczność zaawansowanych technologii usuwania składników odżywczych i zapobiega degradacji ekosystemów.

- Wartość pH:pH wskazuje na kwasowość lub zasadowość wody. Większość organizmów wodnych przeżywa w wąskim zakresie pH (zwykle 6–9). Ścieki o nadmiernie kwaśnym lub zasadowym odczynie mogą szkodzić organizmom wodnym i zaburzać równowagę ekologiczną. W przypadku oczyszczalni ścieków utrzymanie odpowiedniego pH ma kluczowe znaczenie dla optymalnego działania procesów oczyszczania biologicznego. Ciągły monitoring pH wspiera stabilność procesu i zgodność z przepisami.

Firma zainstalowała w swoim głównym punkcie zrzutu następujące urządzenia do monitorowania online firmy Boqu Instruments:
- Automatyczny monitor zapotrzebowania na tlen chemiczny CODG-3000 online
- Automatyczny monitor online stężenia azotu amonowego NHNG-3010
- Automatyczny analizator całkowitego fosforu online TPG-3030
- Automatyczny analizator azotu całkowitego online TNG-3020
- Automatyczny analizator pH online PHG-2091

Automatyczny monitor online azotu amonowego

Automatyczny analizator całkowitego azotu fosforowego online

Analizatory te umożliwiają monitorowanie w czasie rzeczywistym stężenia COD, azotu amonowego, fosforu ogólnego, azotu ogólnego oraz poziomu pH w ściekach. Dane te ułatwiają ocenę zanieczyszczenia substancjami organicznymi i substancjami odżywczymi, ocenę zagrożeń dla środowiska i zdrowia publicznego oraz podejmowanie świadomych decyzji dotyczących strategii oczyszczania. Ponadto, umożliwiają optymalizację procesów oczyszczania, poprawę wydajności, obniżenie kosztów operacyjnych, minimalizację wpływu na środowisko oraz zapewnienie zgodności z krajowymi i lokalnymi przepisami ochrony środowiska.