Ứng dụng thực tiễn 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 đặt tại quận Songjiang. 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 hàng hóa 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 nằm ở quận Songjiang, là một doanh nghiệp tư nhân chủ yếu hoạt động trong lĩnh vực chăn nuôi lợn. Công ty này quản lý bốn trang trại lợn quy mô lớn, hiện đang nuôi khoảng 5.000 lợn nái sinh sản với năng lực sản xuất hàng năm lên đến 100.000 con lợn thương phẩm. Ngoài ra, công ty còn hợp tác với 50 trang trại sinh thái tích hợp trồng trọt và chăn nuôi.

Nước thải từ các lò mổ lợn chứa nồng độ chất hữu cơ và chất dinh dưỡng cao. Nếu thải ra môi trường mà không qua xử lý, nó sẽ gây ra những rủi ro đáng kể cho hệ sinh thái thủy sinh, đất đai, chất lượng không khí và toàn bộ hệ sinh thái. Các tác động môi trường chính bao gồm:

1. Ô nhiễm nguồn nước (hậu quả tức thời và nghiêm trọng nhất)
Nước thải từ lò mổ rất giàu chất ô nhiễm hữu cơ và chất dinh dưỡng. Khi được thải trực tiếp vào sông, hồ hoặc ao, các thành phần hữu cơ—như máu, mỡ, phân và cặn thức ăn—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 kỵ khí, gây ra cái chết của các sinh vật thủy sinh như cá và tôm do thiếu oxy. Quá trình phân hủy kỵ khí còn tạo ra các khí có mùi khó chịu—bao gồm hydro sunfua, amoniac và mercaptan—gây ra hiện tượng nước bị đổi màu và có mùi hôi thối, khiến nước không thể sử dụng được 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 tiếp theo của tảo chết làm giảm lượng oxy, gây mất ổn định hệ sinh thái thủy sinh. Nước bị phú dưỡng sẽ có chất lượng suy giảm và trở nên không thích hợp cho mục đích 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. Những mầm bệnh này có thể lây lan qua dòng nước, làm ô nhiễm các nguồn nước ở 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 lên đất hoặc sử dụng để tưới tiêu, các chất rắn lơ lửng và chất béo có thể làm tắc nghẽn lỗ rỗng trong đất, phá vỡ cấu trúc đất, làm 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 tính chất lý hóa của đất, gây nhiễm mặn hoặc nhiễm độc, và làm cho đất không thích hợp cho nông nghiệp. Lượng nitơ và phốt pho dư thừa vượt quá khả năng hấp thụ của cây trồng có thể dẫn đến tổn thương cây trồng ("cháy phân bón") và có thể ngấm vào nước ngầm, gây ra nguy cơ ô nhiễm.

3. Ô nhiễm không khí
Trong điều kiện kỵ 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 ra mùi khó chịu ảnh hưởng đến cộng đồng dân cư xung quanh mà còn gây nguy hiểm cho sức khỏe; nồng độ H₂S cao có thể gây độc và dẫn đến tử vong. Ngoài ra, khí metan (CH₄), một khí nhà kính mạnh với khả năng gây nóng toàn cầu gấp hơn hai mươi lần so với carbon dioxide, cũng được tạo ra trong quá trình phân hủy kỵ khí, góp phần vào biến đổi khí hậu.

Tại Trung Quốc, việc xả nước thải từ các lò mổ được quản lý theo hệ thống cấp phép, yêu cầu tuân thủ các giới hạn phát thải cho phép. Các cơ sở phải tuân thủ nghiêm ngặt các quy định về Giấy phép Xả Chất gây Ô nhiễm và đáp ứng các yêu cầu của "Tiêu chuẩn Xả Chất gây Ô nhiễm Nước trong Ngành Công nghiệp 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 amoni (NH₃-N), tổng phốt pho (TP), tổng nitơ (TN) và độ pH. Các chỉ số này đóng vai trò là tiêu chuẩn vận hành để đánh giá hiệu quả của các quá trình xử lý nước thải—bao gồm lắng đọng, tách dầu, xử lý sinh học, loại bỏ chất dinh dưỡng và khử trùng—cho phép điều chỉnh kịp thời để đảm bảo xả thải ổn định và tuân thủ các tiêu chuẩn.

- Nhu cầu oxy hóa học (COD):COD đo tổng lượng chất hữu cơ có thể 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 chất thải phân, thường có nồng độ COD dao động từ 2.000 đến 8.000 mg/L hoặc cao hơn. Việc giám sát COD rất cần thiết để đánh giá hiệu quả loại bỏ tải lượng hữu cơ và đảm bảo hệ thống xử lý nước thải hoạt động hiệu quả trong giới hạn cho phép về môi trường.

- Nitơ Amoniac (NH₃-N): Thông số này phản ánh nồng độ amoni tự do (NH₃) và ion amoni (NH₄⁺) trong nước. Quá trình nitrat hóa amoni tiêu thụ một lượng lớn oxy hòa tan và có thể dẫn đến cạn kiệt oxy. Amoni tự do rất độc hại đối với sinh vật thủy sinh ngay cả ở nồng độ thấp. Ngoài ra, amoni còn là nguồn dinh dưỡng cho sự phát triển của tảo, góp phần gây ra hiện tượng phú dưỡng. Nó bắt nguồn từ sự phân hủy nước tiểu, phân và protein trong nước thải lò mổ. Việc giám sát NH₃-N đảm bảo quá trình nitrat hóa và khử nitrat diễn ra đúng cách và giảm thiểu rủi ro về sinh thái và sức khỏe.

- Tổng Nitơ (TN) và Tổng Phốt pho (TP):TN đại diện cho tổng của 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 nguyên nhân chính gây ra hiện tượng phú dưỡng. Khi thải vào các nguồn nước chảy chậm như hồ, hồ chứa và cửa sông, nước thải giàu nitơ và phốt pho sẽ kích thích sự phát triển mạnh mẽ của tảo – tương tự như việc bón phân cho nguồn nước – dẫn đến hiện tượng tảo nở hoa. Các quy định về nước thải hiện đại ngày càng đặt ra giới hạn nghiêm ngặt hơn đối với lượng TN và TP thải ra. Việc giám sát các thông số này giúp đánh giá hiệu quả của các công nghệ loại bỏ chất dinh dưỡng tiên tiến và ngăn ngừa sự suy thoái hệ sinh thái.

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

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

Máy giám sát tự động trực tuyến nồng độ Amoni Nitơ

Máy phân tích tự động trực tuyến tổng lượng phốt pho và nitơ

Các thiết bị phân tích này cho phép giám sát theo thời gian thực nồng độ COD, nitơ amoni, phốt pho tổng, nitơ tổng và độ pH trong nước thải. Dữ liệu này giúp đánh giá ô nhiễm hữu cơ và dinh dưỡng, đánh giá rủi ro đối với môi trường và sức khỏe cộng đồng, và đưa ra quyết định sáng suốt về các chiến lược xử lý. Hơn nữa, nó cho phép tối ưu hóa các quy trình xử lý, cải thiện hiệu quả, giảm chi phí vận hành, giảm thiểu tác động đến môi trường và tuân thủ nhất quán các quy định môi trường quốc gia và địa phương.