Anwendungsfall der Abwassereinleitung in Shanghais Rohfleischschlacht- und -verarbeitungsbetrieben

Ein fleischverarbeitendes Unternehmen mit Sitz in Shanghai wurde 2011 im Bezirk Songjiang gegründet. Zu seinen Geschäftstätigkeiten gehören zugelassene Tätigkeiten wie Schweineschlachtung, Geflügel- und Viehzucht, Lebensmittelvertrieb und Straßengüterverkehr (ausgenommen Gefahrgut). Das Mutterunternehmen, ein ebenfalls im Bezirk Songjiang ansässiges Industrie- und Handelsunternehmen mit Sitz in Shanghai, ist ein privates Unternehmen, das sich hauptsächlich mit der Schweinezucht beschäftigt. Es bewirtschaftet vier große Schweinefarmen mit derzeit rund 5.000 Zuchtsauen und einer jährlichen Produktionskapazität von bis zu 100.000 marktreifen Schweinen. Darüber hinaus arbeitet das Unternehmen mit 50 ökologischen Betrieben zusammen, die Ackerbau und Tierhaltung integrieren.

Abwasser aus Schweineschlachthöfen enthält hohe Konzentrationen an organischen Stoffen und Nährstoffen. Unbehandeltes Abwasser birgt erhebliche Risiken für Gewässer, Böden, Luftqualität und weitere Ökosysteme. Die wichtigsten Umweltauswirkungen sind:

1. Wasserverschmutzung (die unmittelbarste und schwerwiegendste Folge)
Schlachthofabwässer sind reich an organischen Schadstoffen und Nährstoffen. Bei der direkten Einleitung in Flüsse, Seen oder Teiche werden die organischen Bestandteile – wie Blut, Fett, Fäkalien und Speisereste – von Mikroorganismen zersetzt. Dabei werden erhebliche Mengen an gelöstem Sauerstoff (DO) verbraucht. Der Verlust von DO führt zu anaeroben Bedingungen, die zum Tod von Wasserorganismen wie Fischen und Garnelen aufgrund von Hypoxie führen. Bei der anaeroben Zersetzung entstehen zudem übelriechende Gase – darunter Schwefelwasserstoff, Ammoniak und Mercaptane –, die das Wasser verfärben und übel riechen lassen und es somit für jegliche Zwecke unbrauchbar machen.

Das Abwasser enthält zudem erhöhte Mengen an Stickstoff (N) und Phosphor (P). Diese Nährstoffe fördern beim Eintritt in Gewässer übermäßiges Algen- und Phytoplanktonwachstum, was zu Algenblüten oder Roten Gezeiten führt. Die anschließende Zersetzung abgestorbener Algen führt zu einem weiteren Sauerstoffmangel und destabilisiert das aquatische Ökosystem. Eutrophiertes Wasser verschlechtert seine Qualität und wird zum Trinken, zur Bewässerung oder zur industriellen Nutzung ungeeignet.

Darüber hinaus können die Abwässer pathogene Mikroorganismen enthalten, darunter Bakterien, Viren und Parasiteneier (z. B. Escherichia coli und Salmonellen), die aus dem Darm und Kot von Tieren stammen. Diese Krankheitserreger können sich über den Wasserfluss verbreiten und flussabwärts gelegene Wasserquellen verunreinigen, das Risiko der Übertragung von Zoonosen erhöhen und die öffentliche Gesundheit gefährden.

2. Bodenverschmutzung
Wird Abwasser direkt auf Böden eingeleitet oder zur Bewässerung verwendet, können Schwebstoffe und Fette die Bodenporen verstopfen, die Bodenstruktur zerstören, die Durchlässigkeit verringern und die Wurzelentwicklung beeinträchtigen. Desinfektionsmittel, Reinigungsmittel und Schwermetalle (z. B. Kupfer und Zink) aus Tierfutter können sich mit der Zeit im Boden anreichern und dessen physikochemischen Eigenschaften verändern, Versalzung oder Toxizität verursachen und den Boden für die Landwirtschaft ungeeignet machen. Überschüssiger Stickstoff und Phosphor, der die Aufnahmekapazität der Pflanzen übersteigt, kann zu Pflanzenschäden („Düngerbrand“) führen und ins Grundwasser gelangen, was ein Kontaminationsrisiko birgt.

3. Luftverschmutzung
Unter anaeroben Bedingungen entstehen bei der Zersetzung von Abwasser schädliche Gase wie Schwefelwasserstoff (H₂S, charakteristisch für seinen Geruch nach faulen Eiern), Ammoniak (NH₃), Amine und Mercaptane. Diese Emissionen verursachen nicht nur Geruchsbelästigungen in der Umgebung, sondern bergen auch ein Gesundheitsrisiko; hohe H₂S-Konzentrationen sind giftig und potenziell tödlich. Darüber hinaus entsteht bei der anaeroben Vergärung Methan (CH₄), ein starkes Treibhausgas mit einem mehr als zwanzigmal höheren Treibhauspotenzial als Kohlendioxid, das zum Klimawandel beiträgt.

Analysator für den chemischen Sauerstoffbedarf (CSB)

In China unterliegt die Abwassereinleitung von Schlachthöfen einem Genehmigungssystem, das die Einhaltung der Emissionsgrenzwerte vorschreibt. Die Anlagen müssen die Vorschriften zur Schadstoffeinleitung strikt einhalten und die Anforderungen des „Einleitungsstandards für Wasserschadstoffe in der Fleischverarbeitungsindustrie“ (GB 13457-92) sowie gegebenenfalls strengere lokale Normen erfüllen.

Die Einhaltung der Abwassernormen 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 betriebliche Benchmarks für die Bewertung der Leistung von Abwasserbehandlungsprozessen – einschließlich Sedimentation, Ölabscheidung, biologischer Behandlung, Nährstoffentfernung und Desinfektion – und ermöglichen rechtzeitige Anpassungen, um eine stabile und konforme Abwassereinleitung zu gewährleisten.

- Chemischer Sauerstoffbedarf (CSB):Der CSB misst die Gesamtmenge oxidierbarer organischer Stoffe im Wasser. Höhere CSB-Werte weisen auf eine stärkere organische Belastung hin. Schlachthofabwasser, das Blut, Fett, Eiweiß und Fäkalien enthält, weist typischerweise CSB-Konzentrationen zwischen 2.000 und 8.000 mg/l oder mehr auf. Die Überwachung des CSB ist unerlässlich, um die Effizienz der organischen Schadstoffentfernung zu beurteilen und sicherzustellen, dass die Abwasserbehandlungsanlage innerhalb umweltverträglicher Grenzen arbeitet.

- Ammoniakstickstoff (NH₃-N): Dieser Parameter gibt die Konzentration von freiem Ammoniak (NH₃) und Ammoniumionen (NH₄⁺) im Wasser an. Die Nitrifikation von Ammoniak verbraucht erhebliche Mengen gelösten Sauerstoffs und kann zu Sauerstoffmangel führen. Freies Ammoniak ist selbst in geringen Konzentrationen hochgiftig für Wasserlebewesen. Darüber hinaus dient Ammoniak als Nährstoffquelle für Algenwachstum und trägt zur Eutrophierung bei. Es entsteht beim Abbau von Urin, Kot und Proteinen im Abwasser von Schlachthöfen. Die Überwachung von NH₃-N gewährleistet das reibungslose Funktionieren der Nitrifikations- und Denitrifikationsprozesse und mindert ökologische und gesundheitliche Risiken.

- Gesamtstickstoff (TN) und Gesamtphosphor (TP):TN steht für die Summe aller Stickstoffformen (Ammoniak, Nitrat, Nitrit, organischer Stickstoff), während TP alle Phosphorverbindungen umfasst. Beide sind Hauptursachen für Eutrophierung. Stickstoff- und phosphorreiche Abwässer fördern beim Einleiten in langsam fließende Gewässer wie Seen, Stauseen und Flussmündungen ein explosionsartiges Algenwachstum – ähnlich wie bei der Düngung von Gewässern – und führen zu Algenblüten. Moderne Abwasservorschriften setzen immer strengere Grenzwerte für TN- und TP-Einleitungen. Die Überwachung dieser Parameter bewertet die Wirksamkeit moderner Technologien zur Nährstoffentfernung und trägt dazu bei, die Zerstörung von Ökosystemen zu verhindern.

- pH-Wert:Der pH-Wert gibt den Säure- oder Alkalinitätsgrad des Wassers an. Die meisten Wasserorganismen überleben in einem engen pH-Bereich (typischerweise 6–9). Zu saure oder alkalische Abwässer können Wasserlebewesen schädigen und das ökologische Gleichgewicht stören. Für Kläranlagen ist die Aufrechterhaltung eines angemessenen pH-Werts entscheidend für die optimale Leistung biologischer Behandlungsprozesse. Eine kontinuierliche pH-Überwachung unterstützt die Prozessstabilität und die Einhaltung gesetzlicher Vorschriften.

Das Unternehmen hat an seinem Hauptauslass die folgenden Online-Überwachungsinstrumente von Boqu Instruments installiert:
- CODG-3000 Online-Monitor für den automatischen chemischen Sauerstoffbedarf
- NHNG-3010 Automatischer Online-Monitor für Ammoniak-Stickstoff
- TPG-3030 Automatischer Online-Analysator für Gesamtphosphor
- TNG-3020 Automatischer Online-Analysator für Gesamtstickstoff
- PHG-2091 pH-Online-Automatikanalysator

Automatischer Online-Monitor für Ammoniak-Stickstoff

Automatischer Online-Analysator für Gesamtphosphor und Stickstoff

Diese Analysatoren ermöglichen die Echtzeitüberwachung von CSB, Ammoniakstickstoff, Gesamtphosphor, Gesamtstickstoff und pH-Wert im Abwasser. Diese 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 verbesserte Effizienz, geringere Betriebskosten, eine Minimierung der Umweltbelastung und die konsequente Einhaltung nationaler und lokaler Umweltvorschriften.