מקרה יישום של פריקת שפכים במפעלי שחיטה ועיבוד בשר נא בשנגחאי

חברת עיבוד בשר שבסיסה בשנגחאי הוקמה בשנת 2011 וממוקמת במחוז סונגג'יאנג. פעילותה העסקית כוללת פעילויות מותרות כגון שחיטת חזירים, גידול עופות ובעלי חיים, הפצת מזון והובלת מטענים בכבישים (למעט חומרים מסוכנים). החברה האם, חברת תעשייה ומסחר שבסיסה בשנגחאי, הממוקמת גם היא במחוז סונגג'יאנג, היא חברה פרטית העוסקת בעיקר בגידול חזירים. היא מפקחת על ארבע חוות חזירים בקנה מידה גדול, המתחזקת כיום כ-5,000 חזירות רבייה עם כושר תפוקה שנתי של עד 100,000 חזירים מוכנים לשוק. בנוסף, החברה משתפת פעולה עם 50 חוות אקולוגיות המשלבות גידולי גידולים וגידול בעלי חיים.

שפכים הנוצרים מבתי מטבחיים לחזירים מכילים ריכוזים גבוהים של חומר אורגני וחומרים מזינים. אם הם מוזרמים ללא טיפול, הם מהווים סיכונים משמעותיים למערכות מימיות, לקרקע, לאיכות האוויר ולמערכות אקולוגיות רחבות יותר. ההשפעות הסביבתיות העיקריות הן כדלקמן:

1. זיהום מים (התוצאה המיידית והחמורה ביותר)
שפכי בתי מטבחיים עשירים במזהמים אורגניים ובחומרים מזינים. כאשר הם משוחררים ישירות לנהרות, אגמים או בריכות, הרכיבים האורגניים - כגון דם, שומן, צואה ושאריות מזון - מתפרקים על ידי מיקרואורגניזמים, תהליך שצורך כמויות ניכרות של חמצן מומס (DO). דלדול DO מוביל לתנאים אנאירוביים, וכתוצאה מכך למוות של אורגניזמים ימיים כמו דגים ושרימפס עקב היפוקסיה. פירוק אנאירובי מייצר בנוסף גזים בעלי ריח רע - כולל מימן גופרתי, אמוניה ומרקפטנים - הגורמים לשינוי צבע המים ולריחות רעים, מה שהופך את המים לבלתי שמישים לכל מטרה.

מי השפכים מכילים גם רמות גבוהות של חנקן (N) וזרחן (P). עם כניסתם לגופי מים, חומרים מזינים אלה מקדמים צמיחה מוגזמת של אצות ופיטופלנקטון, מה שמוביל לפריחת אצות או גאות אדומה. פירוק מאוחר יותר של אצות מתות מדלדל עוד יותר את החמצן, ומערער את יציבות המערכת האקולוגית הימית. מים אוטרופיים חווים ירידה באיכותם והופכים ללא מתאימים לשתייה, השקיה או שימוש תעשייתי.

יתר על כן, השפכים עלולים לשאת מיקרואורגניזמים פתוגניים - כולל חיידקים, וירוסים וביצי טפילים (למשל, אשריכיה קולי וסלמונלה) - שמקורם במעיים ובצואת בעלי חיים. פתוגנים אלה יכולים להתפשט באמצעות זרימת מים, לזהם מקורות מים במורד הזרם, להגביר את הסיכון להעברת מחלות זואונוטיות ולסכן את בריאות הציבור.

2. זיהום קרקע
אם מי שפכים מוזרמים ישירות לקרקע או משמשים להשקיה, מוצקים מרחפים ושומנים עלולים לסתום נקבוביות הקרקע, לשבש את מבנה הקרקע, להפחית את החדירות ולפגוע בהתפתחות השורשים. נוכחותם של חומרי חיטוי, חומרי ניקוי ומתכות כבדות (למשל, נחושת ואבץ) ממזון לבעלי חיים עלולה להצטבר בקרקע לאורך זמן, לשנות את תכונותיה הפיזיקוכימיות, לגרום להמליחה או רעילות, ולהפוך את הקרקע ללא מתאימה לחקלאות. עודף חנקן וזרחן מעבר ליכולת הספיגה של הגידולים עלול להוביל נזק לצמחים ("שריפת דשן") ועלול לחלחל למי התהום, וליצור סיכוני זיהום.

3. זיהום אוויר
בתנאים אנאירוביים, פירוק שפכים מייצר גזים רעילים ומזיקים כגון מימן גופרתי (H₂S, המאופיין בריח של ביצה רקובה), אמוניה (NH₃), אמינים ומרקפטנים. פליטות אלו לא רק יוצרות ריחות מטרידים המשפיעים על קהילות סמוכות, אלא גם מהוות סכנות בריאותיות; ריכוזים גבוהים של H₂S הם רעילים ועלולים להיות קטלניים. בנוסף, מתאן (CH₄), גז חממה רב עוצמה בעל פוטנציאל התחממות כדור הארץ גבוה פי עשרים מפחמן דו-חמצני, נוצר במהלך עיכול אנאירובי, ותורם לשינויי האקלים.

בסין, פליטת שפכים מבתי מטבחיים מוסדרת במסגרת מערכת היתרים המחייבת עמידה במגבלות פליטה מאושרות. על המתקנים לדבוק בקפדנות בתקנות היתרי פליטת מזהמים ולעמוד בדרישות "תקן פליטת מזהמי מים לתעשיית עיבוד הבשר" (GB 13457-92), כמו גם בכל תקן מקומי רלוונטי שעשוי להיות מחמיר יותר.

עמידה בתקני הפליטה מוערכת באמצעות ניטור מתמשך של חמישה פרמטרים מרכזיים: צריכת חמצן כימית (COD), חנקן אמוניה (NH₃-N), זרחן כולל (TP), חנקן כולל (TN) ו-pH. אינדיקטורים אלה משמשים כמדדי ייחוס תפעוליים להערכת ביצועי תהליכי טיפול בשפכים - כולל שקיעה, הפרדת שמן, טיפול ביולוגי, סילוק חומרי הזנה וחיטוי - ומאפשרים התאמות בזמן כדי להבטיח פליטת שפכים יציבה ותואמת.

- צריכת חמצן כימית (COD):COD מודד את הכמות הכוללת של חומר אורגני מחמצן במים. ערכי COD גבוהים יותר מצביעים על זיהום אורגני גדול יותר. שפכי בתי מטבחיים, המכילים דם, שומן, חלבון וחומר צואה, מציגים בדרך כלל ריכוזי COD הנעים בין 2,000 ל-8,000 מ"ג/ליטר ומעלה. ניטור COD חיוני להערכת יעילות סילוק העומס האורגני ולהבטחת פעולת מערכת טיהור השפכים ביעילות במסגרת גבולות מקובלים על הסביבה.

- חנקן אמוניה (NH₃-N): פרמטר זה משקף את ריכוז האמוניה החופשית (NH₃) ויוני האמוניום (NH₄⁺) במים. ניטריפיקציה של אמוניה צורכת חמצן מומס משמעותי ויכולה להוביל לדלדול חמצן. אמוניה חופשית רעילה ביותר לחיים ימיים אפילו בריכוזים נמוכים. בנוסף, אמוניה משמשת כמקור חומרי הזנה לגדילת אצות, ותורמת לאאוטרופיקציה. מקורה בפירוק שתן, צואה וחלבונים בשפכי בתי מטבחיים. ניטור NH₃-N מבטיח את תפקודם התקין של תהליכי ניטריפיקציה ודניטריפיקציה ומפחית סיכונים אקולוגיים ובריאותיים.

- חנקן כולל (TN) וזרחן כולל (TP):חנקן טהור (TN) מייצג את סך כל צורות החנקן (אמוניה, ניטרט, ניטריט, חנקן אורגני), בעוד ש-TP כולל את כל תרכובות הזרחן. שניהם הם הגורמים העיקריים לאאוטרופיקציה. כאשר הם מוזרמים לגופי מים בעלי זרימה איטית כמו אגמים, מאגרים ושפכי נהרות, שפכים עשירים בחנקן וזרחן מגרים צמיחה נפיצה של אצות - בדומה לדישון גופי מים - מה שמוביל לפריחת אצות. תקנות שפכים מודרניות מטילות מגבלות מחמירות יותר ויותר על פליטות TN וחנקן טהור. ניטור פרמטרים אלה מעריך את יעילותן של טכנולוגיות מתקדמות להסרת חומרי הזנה ומסייע במניעת הידרדרות של המערכת האקולוגית.

- ערך pH:רמת החומציות או הבסיסיות של המים מציין את החומציות או הבסיסיות של המים. רוב האורגניזמים המימיים שורדים בטווח pH צר (בדרך כלל 6-9). שפכים חומציים או בסיסיים יתר על המידה עלולים לפגוע בחיים המימיים ולשבש את האיזון האקולוגי. עבור מתקני טיהור שפכים, שמירה על pH תקין היא קריטית לביצועים אופטימליים של תהליכי טיפול ביולוגיים. ניטור רציף של רמת החומציות תומך ביציבות התהליך ובתאימות לתקנות.

החברה התקינה את מכשירי הניטור המקוונים הבאים של Boqu Instruments ביציאת הפליטה הראשית שלה:
- ניטור אוטומטי מקוון של צריכת חמצן כימית CODG-3000
- ניטור אוטומטי מקוון של חנקן אמוניה NHNG-3010
- מנתח אוטומטי מקוון לרמות זרחן כוללות TPG-3030
- TNG-3020 מכשיר אנליזת חנקן כולל אונליין אוטומטי
- מנתח אוטומטי מקוון pH PHG-2091

אנליזטורים אלה מאפשרים ניטור בזמן אמת של רמות COD, חנקן אמוניה, זרחן כולל, חנקן כולל ורמות pH בשפכים. נתונים אלה מאפשרים הערכת זיהום אורגני וחומרי הזנה, הערכת סיכונים סביבתיים ובריאות הציבור וקבלת החלטות מושכלות בנוגע לאסטרטגיות טיפול. יתר על כן, הם מאפשרים אופטימיזציה של תהליכי טיפול, שיפור יעילות, הפחתת עלויות תפעול, מזעור השפעה סביבתית ועמידה עקבית בתקנות סביבתיות לאומיות ומקומיות.