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Anwendungsbeispiel zur Abwasserentsorgung in Shanghaier Schlacht- und Verarbeitungsbetrieben für Rohfleisch

Ein 2011 in Shanghai gegründetes Fleischverarbeitungsunternehmen befindet sich im Bezirk Songjiang. Zu seinen Geschäftstätigkeiten gehören genehmigte Aktivitäten wie Schweineschlachtung, Geflügel- und Viehzucht, Lebensmittelvertrieb und Straßengüterverkehr (ausgenommen Gefahrgut). Die Muttergesellschaft, ein ebenfalls im Bezirk Songjiang ansässiges Industrie- und Handelsunternehmen mit Sitz in Shanghai, ist ein privates Unternehmen, das sich hauptsächlich mit Schweinezucht beschäftigt. Sie betreibt vier große Schweinezuchtbetriebe mit derzeit rund 5.000 Zuchtsauen und einer jährlichen Produktionskapazität von bis zu 100.000 schlachtreifen Ferkeln. Darüber hinaus arbeitet das Unternehmen mit 50 ökologischen Betrieben zusammen, die Ackerbau und Tierhaltung integrieren.

Das in Schweineschlachtbetrieben anfallende Abwasser enthält hohe Konzentrationen an organischen Stoffen und Nährstoffen. Unbehandelt birgt es erhebliche Risiken für Gewässer, Böden, die Luftqualität und das gesamte Ökosystem. Die wichtigsten Umweltauswirkungen sind:

1. Wasserverschmutzung (die unmittelbarste und schwerwiegendste Folge)
Schlachthofabwässer sind reich an organischen Schadstoffen und Nährstoffen. Werden sie direkt in Flüsse, Seen oder Teiche eingeleitet, werden die organischen Bestandteile – wie Blut, Fett, Fäkalien und Futterreste – von Mikroorganismen zersetzt. Dieser Prozess verbraucht erhebliche Mengen an gelöstem Sauerstoff. Sauerstoffmangel führt zu anaeroben Bedingungen und damit zum Tod von Wasserorganismen wie Fischen und Garnelen durch Sauerstoffmangel. Die anaerobe Zersetzung produziert zudem übelriechende Gase – darunter Schwefelwasserstoff, Ammoniak und Mercaptane –, die zu Wasserverfärbungen und unangenehmen Gerüchen führen und das Wasser für jegliche Zwecke unbrauchbar machen.

Das Abwasser enthält zudem erhöhte Stickstoff- (N) und Phosphorwerte (P). Gelangen diese Nährstoffe in Gewässer, fördern sie das übermäßige Wachstum von Algen und Phytoplankton, was zu Algenblüten oder Roten Gezeiten führt. Der anschließende Abbau abgestorbener Algen verringert den Sauerstoffgehalt weiter und destabilisiert das aquatische Ökosystem. Eutrophierte Gewässer weisen eine verschlechterte Wasserqualität auf und sind ungeeignet für Trinkwasser, Bewässerung oder industrielle Nutzung.

Darüber hinaus kann das Abwasser Krankheitserreger – darunter Bakterien, Viren und Parasiteneier (z. B. Escherichia coli und Salmonellen) – enthalten, die aus Tierdärmen und -kot stammen. Diese Krankheitserreger können sich über den Wasserfluss ausbreiten, flussabwärts gelegene Wasserquellen verunreinigen, das Risiko der Übertragung von Zoonosen erhöhen und die öffentliche Gesundheit gefährden.

2. Bodenverschmutzung
Wird Abwasser direkt auf landwirtschaftliche Flächen eingeleitet oder zur Bewässerung verwendet, können Schwebstoffe und Fette die Bodenporen verstopfen, die Bodenstruktur stören, die Durchlässigkeit verringern und das Wurzelwachstum beeinträchtigen. Desinfektionsmittel, Detergenzien und Schwermetalle (z. B. Kupfer und Zink) aus Tierfutter können sich mit der Zeit im Boden anreichern, seine physikalisch-chemischen Eigenschaften verändern, Versalzung oder Toxizität verursachen und den Boden für die Landwirtschaft unbrauchbar machen. Ein Überschuss an Stickstoff und Phosphor, der die Aufnahmekapazität der Pflanzen übersteigt, kann zu Pflanzenschäden (Düngerverbrennungen) führen und ins Grundwasser gelangen, wodurch ein Kontaminationsrisiko entsteht.

3. Luftverschmutzung
Unter anaeroben Bedingungen entstehen bei der Abwasserzersetzung schädliche Gase wie Schwefelwasserstoff (H₂S, erkennbar am Geruch nach faulen Eiern), Ammoniak (NH₃), Amine und Mercaptane. Diese Emissionen verursachen nicht nur Geruchsbelästigungen für Anwohner, sondern stellen auch ein Gesundheitsrisiko dar; hohe H₂S-Konzentrationen sind giftig und potenziell tödlich. Zusätzlich entsteht bei der anaeroben Vergärung Methan (CH₄), ein starkes Treibhausgas mit einem mehr als zwanzigfach höheren Treibhauspotenzial als Kohlendioxid, das zum Klimawandel beiträgt.

In China wird die Einleitung von Schlachthofabwasser durch ein Genehmigungssystem geregelt, das die Einhaltung zulässiger Emissionsgrenzwerte vorschreibt. Die Betriebe müssen die Vorschriften für die Schadstoffeinleitungsgenehmigung strikt befolgen und die Anforderungen der „Einleitungsnorm für Wasserverschmutzungen in der Fleischverarbeitungsindustrie“ (GB 13457-92) sowie alle geltenden, gegebenenfalls strengeren lokalen Vorschriften erfüllen.

Die Einhaltung der Einleitungsstandards wird durch die kontinuierliche Überwachung von fünf Schlüsselparametern bewertet: chemischer Sauerstoffbedarf (CSB), Ammoniakstickstoff (NH₃-N), Gesamtphosphor (TP), Gesamtstickstoff (TN) und pH-Wert. Diese Indikatoren dienen als operative Benchmarks zur Bewertung der Leistung von Abwasserbehandlungsverfahren – einschließlich Sedimentation, Ölabscheidung, biologischer Behandlung, Nährstoffentfernung und Desinfektion – und ermöglichen rechtzeitige Anpassungen, um eine stabile und vorschriftsmäßige Abwassereinleitung zu gewährleisten.

- Chemischer Sauerstoffbedarf (CSB):Der CSB-Wert misst die Gesamtmenge an oxidierbaren organischen Stoffen im Wasser. Höhere CSB-Werte weisen auf eine stärkere organische Belastung hin. Schlachthofabwasser, das Blut, Fett, Eiweiß und Fäkalien enthält, weist typischerweise CSB-Konzentrationen von 2.000 bis 8.000 mg/l oder höher auf. Die CSB-Überwachung ist unerlässlich, um die Effizienz der organischen Belastungsbeseitigung zu beurteilen und sicherzustellen, dass die Abwasserbehandlungsanlage innerhalb umweltverträglicher Grenzwerte effektiv arbeitet.

- Ammoniakstickstoff (NH₃-N): Dieser Parameter gibt die Konzentration von freiem Ammoniak (NH₃) und Ammoniumionen (NH₄⁺) im Wasser wieder. Die Nitrifikation von Ammoniak verbraucht erhebliche Mengen an gelöstem Sauerstoff und kann zu Sauerstoffmangel führen. Freies Ammoniak ist selbst in geringen Konzentrationen hochgiftig für Wasserorganismen. Zudem dient Ammoniak als Nährstoffquelle für das Algenwachstum und trägt so zur Eutrophierung bei. Es entsteht beim Abbau von Urin, Fäkalien und Proteinen in Schlachthofabwässern. Die Überwachung von NH₃-N gewährleistet die ordnungsgemäße Funktion der Nitrifikations- und Denitrifikationsprozesse und mindert ökologische und gesundheitliche Risiken.

- Gesamtstickstoff (TN) und Gesamtphosphor (TP):Der Gesamtstickstoff (TN) umfasst alle Stickstoffverbindungen (Ammoniak, Nitrat, Nitrit, organischer Stickstoff), während der Gesamtphosphor (TP) alle Phosphorverbindungen beinhaltet. Beide tragen maßgeblich zur Eutrophierung bei. Gelangen stickstoff- und phosphorreiche Abwässer in langsam fließende Gewässer wie Seen, Stauseen und Ästuare, regen sie ein explosionsartiges Algenwachstum an – vergleichbar mit der Düngung von Gewässern – und führen so zu Algenblüten. Moderne Abwasservorschriften legen immer strengere Grenzwerte für die Einleitung von TN und TP fest. Die Überwachung dieser Parameter ermöglicht die Bewertung der Wirksamkeit fortschrittlicher Nährstoffentfernungstechnologien und trägt zur Verhinderung der Schädigung von Ökosystemen bei.

- pH-Wert:Der pH-Wert gibt den Säure- oder Basengehalt von Wasser an. Die meisten Wasserorganismen überleben in einem engen pH-Bereich (typischerweise 6–9). Zu saure oder zu alkalische Abwässer können Wasserlebewesen schädigen und das ökologische Gleichgewicht stören. Für Kläranlagen ist die Aufrechterhaltung eines optimalen pH-Werts entscheidend für die optimale Leistung biologischer Reinigungsprozesse. Die kontinuierliche pH-Wert-Überwachung trägt zur Prozessstabilität und zur Einhaltung gesetzlicher Vorschriften bei.

Das Unternehmen hat an seinem Hauptabfluss folgende Online-Überwachungsinstrumente von Boqu Instruments installiert:
- CODG-3000 Online-Automatischer Chemischer Sauerstoffbedarfsmonitor
- NHNG-3010 Online-Automatikmonitor für Ammoniak und Stickstoff
- TPG-3030 Online-Automatischer Gesamtphosphor-Analysator
- TNG-3020 Online-Analysator für Gesamtstickstoff
- PHG-2091 Online-pH-Automatischer Analysator

Diese Analysegeräte ermöglichen die Echtzeitüberwachung von CSB, Ammoniakstickstoff, Gesamtphosphor, Gesamtstickstoff und pH-Wert im Abwasser. Die gewonnenen Daten erleichtern die Beurteilung der organischen und Nährstoffbelastung, die Bewertung von Umwelt- und Gesundheitsrisiken sowie fundierte Entscheidungen hinsichtlich Behandlungsstrategien. Darüber hinaus ermöglichen sie die Optimierung von Behandlungsprozessen, eine höhere Effizienz, geringere Betriebskosten, eine Minimierung der Umweltbelastung und die Einhaltung nationaler und lokaler Umweltvorschriften.

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