Trường hợp ứng dụng xả nước thải tại các doanh nghiệp giết mổ và chế biến thịt sống ở Thượng Hải

Một công ty chế biến thịt có trụ sở tại Thượng Hải được thành lập năm 2011 và tọa lạc tại quận Tùng Giang. Hoạt động kinh doanh của công ty bao gồm các hoạt động được cấp phép như giết mổ lợn, chăn nuôi gia cầm và gia súc, phân phối thực phẩm và vận tải đường bộ (trừ vật liệu nguy hiểm). Công ty mẹ, một công ty công nghiệp và thương mại có trụ sở tại Thượng Hải, cũng tọa lạc tại quận Tùng Giang, là một doanh nghiệp tư nhân chủ yếu hoạt động trong lĩnh vực chăn nuôi lợn. Công ty quản lý bốn trang trại lợn quy mô lớn, hiện đang nuôi khoảng 5.000 nái giống với sản lượng hàng năm lên đến 100.000 con lợn thịt. Ngoài ra, công ty còn hợp tác với 50 trang trại sinh thái kết hợp trồng trọt và chăn nuôi.

Nước thải từ các lò giết mổ lợn chứa hàm lượng chất hữu cơ và chất dinh dưỡng cao. Nếu xả thải không qua xử lý, nước thải sẽ gây ra những rủi ro đáng kể cho hệ sinh thái thủy sinh, đất, chất lượng không khí và các hệ sinh thái rộng lớn hơn. Các tác động môi trường chính như sau:

1. Ô nhiễm nước (hậu quả tức thời và nghiêm trọng nhất)
Nước thải từ lò giết mổ rất giàu chất ô nhiễm hữu cơ và chất dinh dưỡng. Khi xả trực tiếp ra sông, hồ hoặc ao, các thành phần hữu cơ—như máu, mỡ, phân và thức ăn thừa—sẽ bị phân hủy bởi vi sinh vật, một quá trình tiêu thụ một lượng lớn oxy hòa tan (DO). Sự suy giảm DO dẫn đến điều kiện yếm khí, gây ra cái chết của các sinh vật thủy sinh như cá và tôm do thiếu oxy. Quá trình phân hủy yếm khí còn tạo ra các khí có mùi hôi—bao gồm hydro sunfua, amoniac và mercaptan—gây đổi màu nước và mùi hôi thối, khiến nước không thể sử dụng cho bất kỳ mục đích nào.

Nước thải cũng chứa hàm lượng nitơ (N) và phốt pho (P) cao. Khi xâm nhập vào các nguồn nước, các chất dinh dưỡng này thúc đẩy sự phát triển quá mức của tảo và thực vật phù du, dẫn đến hiện tượng tảo nở hoa hoặc thủy triều đỏ. Sự phân hủy sau đó của tảo chết càng làm cạn kiệt oxy, gây mất ổn định hệ sinh thái thủy sinh. Nước phú dưỡng bị suy giảm chất lượng và không còn phù hợp để uống, tưới tiêu hoặc sử dụng trong công nghiệp.

Hơn nữa, nước thải có thể mang theo các vi sinh vật gây bệnh - bao gồm vi khuẩn, vi-rút và trứng ký sinh trùng (ví dụ, Escherichia coli và Salmonella) - có nguồn gốc từ ruột và phân động vật. Các tác nhân gây bệnh này có thể lây lan qua dòng nước, gây ô nhiễm nguồn nước hạ lưu, làm tăng nguy cơ lây truyền bệnh từ động vật sang người và gây nguy hiểm cho sức khỏe cộng đồng.

2. Ô nhiễm đất
Nếu nước thải được xả trực tiếp vào đất hoặc sử dụng cho mục đích tưới tiêu, chất rắn lơ lửng và chất béo có thể làm tắc nghẽn các lỗ rỗng của đất, phá vỡ cấu trúc đất, giảm độ thấm và cản trở sự phát triển của rễ cây. Sự hiện diện của chất khử trùng, chất tẩy rửa và kim loại nặng (ví dụ, đồng và kẽm) từ thức ăn chăn nuôi có thể tích tụ trong đất theo thời gian, làm thay đổi các đặc tính lý hóa của đất, gây ra tình trạng nhiễm mặn hoặc nhiễm độc, và khiến đất không còn phù hợp cho nông nghiệp. Lượng nitơ và phốt pho dư thừa vượt quá khả năng hấp thụ của cây trồng có thể gây hại cho cây trồng ("cháy phân") và có thể thấm vào nước ngầm, gây nguy cơ ô nhiễm.

3. Ô nhiễm không khí
Trong điều kiện yếm khí, quá trình phân hủy nước thải tạo ra các khí độc hại như hydro sunfua (H₂S, có mùi trứng thối), amoniac (NH₃), amin và mercaptan. Những khí thải này không chỉ gây mùi khó chịu ảnh hưởng đến cộng đồng xung quanh mà còn gây nguy hiểm cho sức khỏe; nồng độ H₂S cao rất độc hại và có khả năng gây tử vong. Ngoài ra, mê-tan (CH₄), một loại khí nhà kính mạnh với khả năng gây nóng lên toàn cầu gấp hơn 20 lần carbon dioxide, cũng được tạo ra trong quá trình phân hủy yếm khí, góp phần gây biến đổi khí hậu.

Tại Trung Quốc, việc xả nước thải từ lò mổ được quy định theo hệ thống giấy phép, yêu cầu tuân thủ các giới hạn phát thải được cho phép. Các cơ sở phải tuân thủ nghiêm ngặt các quy định về Giấy phép Xả thải Chất ô nhiễm và đáp ứng các yêu cầu của "Tiêu chuẩn Xả thải Chất ô nhiễm Nước cho Ngành Chế biến Thịt" (GB 13457-92), cũng như bất kỳ tiêu chuẩn địa phương nào có thể nghiêm ngặt hơn.

Việc tuân thủ các tiêu chuẩn xả thải được đánh giá thông qua việc giám sát liên tục năm thông số chính: nhu cầu oxy hóa học (COD), nitơ amoniac (NH₃-N), tổng phốt pho (TP), tổng nitơ (TN) và độ pH. Các chỉ số này đóng vai trò là chuẩn mực vận hành để đánh giá hiệu suất của các quy trình xử lý nước thải—bao gồm lắng, tách dầu, xử lý sinh học, loại bỏ chất dinh dưỡng và khử trùng—cho phép điều chỉnh kịp thời nhằm đảm bảo lưu lượng xả thải ổn định và tuân thủ quy định.

- Nhu cầu oxy hóa học (COD):COD đo tổng lượng chất hữu cơ dễ oxy hóa trong nước. Giá trị COD càng cao cho thấy mức độ ô nhiễm hữu cơ càng lớn. Nước thải từ lò mổ, chứa máu, mỡ, protein và phân, thường có nồng độ COD từ 2.000 đến 8.000 mg/L hoặc cao hơn. Việc theo dõi COD là rất cần thiết để đánh giá hiệu quả loại bỏ chất hữu cơ và đảm bảo hệ thống xử lý nước thải hoạt động hiệu quả trong giới hạn cho phép của môi trường.

- Nitơ Amoniac (NH₃-N): Thông số này phản ánh nồng độ amoniac tự do (NH₃) và ion amoni (NH₄⁺) trong nước. Quá trình nitrat hóa amoniac tiêu thụ đáng kể oxy hòa tan và có thể dẫn đến cạn kiệt oxy. Amoni tự do cực kỳ độc hại đối với sinh vật thủy sinh ngay cả ở nồng độ thấp. Ngoài ra, amoniac còn là nguồn dinh dưỡng cho tảo phát triển, góp phần gây phú dưỡng. Nó bắt nguồn từ quá trình phân hủy nước tiểu, phân và protein trong nước thải lò mổ. Việc theo dõi NH₃-N đảm bảo quá trình nitrat hóa và khử nitrat hoạt động bình thường, đồng thời giảm thiểu các rủi ro về sinh thái và sức khỏe.

- Tổng Nitơ (TN) và Tổng Phốt pho (TP):TN đại diện cho tổng hợp tất cả các dạng nitơ (amoniac, nitrat, nitrit, nitơ hữu cơ), trong khi TP bao gồm tất cả các hợp chất phốt pho. Cả hai đều là tác nhân chính gây ra hiện tượng phú dưỡng. Khi xả vào các nguồn nước chảy chậm như hồ, hồ chứa và cửa sông, nước thải giàu nitơ và phốt pho kích thích sự phát triển bùng nổ của tảo - tương tự như việc bón phân cho các nguồn nước - dẫn đến hiện tượng tảo nở hoa. Các quy định về nước thải hiện đại đặt ra các giới hạn ngày càng nghiêm ngặt đối với lượng nước thải TN và TP. Việc theo dõi các thông số này giúp đánh giá hiệu quả của các công nghệ loại bỏ chất dinh dưỡng tiên tiến và giúp ngăn ngừa suy thoái hệ sinh thái.

- Giá trị pH:Độ pH biểu thị tính axit hoặc tính kiềm của nước. Hầu hết các sinh vật thủy sinh đều sống được trong một phạm vi pH hẹp (thường từ 6–9). Nước thải có tính axit hoặc kiềm quá mức có thể gây hại cho sinh vật thủy sinh và phá vỡ cân bằng sinh thái. Đối với các nhà máy xử lý nước thải, việc duy trì độ pH thích hợp là rất quan trọng để các quy trình xử lý sinh học đạt hiệu suất tối ưu. Việc theo dõi độ pH liên tục hỗ trợ tính ổn định của quy trình và tuân thủ quy định.

Công ty đã lắp đặt các thiết bị giám sát trực tuyến sau đây từ Boqu Instruments tại cửa xả chính của mình:
- Máy theo dõi nhu cầu oxy hóa học tự động trực tuyến CODG-3000
- Máy giám sát nitơ amoniac trực tuyến tự động NHNG-3010
- Máy phân tích tự động trực tuyến tổng phốt pho TPG-3030
- Máy phân tích nitơ tổng tự động trực tuyến TNG-3020
- Máy phân tích pH tự động trực tuyến PHG-2091

Máy theo dõi nitơ amoniac trực tuyến tự động

Máy phân tích tự động tổng phốt pho nitơ trực tuyến

Các máy phân tích này cho phép theo dõi theo thời gian thực nồng độ COD, nitơ amoniac, tổng phốt pho, tổng nitơ và pH trong nước thải. Dữ liệu này hỗ trợ việc đánh giá ô nhiễm hữu cơ và dinh dưỡng, đánh giá rủi ro môi trường và sức khỏe cộng đồng, cũng như đưa ra quyết định sáng suốt về các chiến lược xử lý. Hơn nữa, nó cho phép tối ưu hóa quy trình xử lý, nâng cao hiệu quả, giảm chi phí vận hành, giảm thiểu tác động môi trường và tuân thủ nhất quán các quy định về môi trường của quốc gia và địa phương.