Caso applicativo dello scarico delle acque reflue nelle imprese di macellazione e lavorazione della carne cruda di Shanghai

Un'azienda di lavorazione della carne con sede a Shanghai è stata fondata nel 2011 e ha sede nel distretto di Songjiang. Le sue attività commerciali includono attività autorizzate come la macellazione di suini, l'allevamento di pollame e bestiame, la distribuzione di alimenti e il trasporto merci su strada (esclusi i materiali pericolosi). La società madre, una società industriale e commerciale con sede a Shanghai, anch'essa situata nel distretto di Songjiang, è un'impresa privata impegnata principalmente nell'allevamento di suini. Gestisce quattro allevamenti di suini su larga scala, che attualmente ospitano circa 5.000 scrofe da riproduzione con una capacità produttiva annua fino a 100.000 suini pronti per il mercato. Inoltre, l'azienda collabora con 50 aziende agricole ecologiche che integrano la coltivazione e l'allevamento di animali.

Imprese di macellazione e lavorazione di carne cruda

Le acque reflue generate dai macelli di suini contengono elevate concentrazioni di materia organica e nutrienti. Se scaricate senza trattamento, rappresentano rischi significativi per i sistemi acquatici, il suolo, la qualità dell'aria e gli ecosistemi in generale. I principali impatti ambientali sono i seguenti:

1. Inquinamento delle acque (la conseguenza più immediata e grave)
Gli effluenti dei macelli sono ricchi di inquinanti organici e nutrienti. Quando vengono rilasciati direttamente in fiumi, laghi o stagni, i componenti organici, come sangue, grasso, materia fecale e residui di cibo, vengono decomposti da microrganismi, un processo che consuma notevoli quantità di ossigeno disciolto (DO). L'esaurimento di DO porta a condizioni anaerobiche, con conseguente morte di organismi acquatici come pesci e gamberi a causa dell'ipossia. La decomposizione anaerobica produce inoltre gas maleodoranti, tra cui acido solfidrico, ammoniaca e mercaptani, che causano scolorimento dell'acqua e cattivi odori, rendendola inutilizzabile per qualsiasi scopo.

Le acque reflue contengono anche livelli elevati di azoto (N) e fosforo (P). Entrando nei corpi idrici, questi nutrienti favoriscono la crescita eccessiva di alghe e fitoplancton, portando a fioriture algali o maree rosse. La successiva decomposizione delle alghe morte impoverisce ulteriormente l'ossigeno, destabilizzando l'ecosistema acquatico. Le acque eutrofiche subiscono un deterioramento della qualità e diventano inadatte all'uso potabile, irriguo o industriale.

Inoltre, gli effluenti possono trasportare microrganismi patogeni, tra cui batteri, virus e uova di parassiti (ad esempio, Escherichia coli e Salmonella), provenienti dall'intestino e dalle feci degli animali. Questi agenti patogeni possono diffondersi attraverso il flusso dell'acqua, contaminando le fonti idriche a valle, aumentando il rischio di trasmissione di zoonosi e mettendo a repentaglio la salute pubblica.

2. Inquinamento del suolo
Se le acque reflue vengono scaricate direttamente sul terreno o utilizzate per l'irrigazione, solidi sospesi e grassi possono ostruire i pori del terreno, alterandone la struttura, riducendone la permeabilità e compromettendo lo sviluppo delle radici. La presenza di disinfettanti, detergenti e metalli pesanti (ad esempio, rame e zinco) provenienti dai mangimi animali può accumularsi nel terreno nel tempo, alterandone le proprietà fisico-chimiche, causandone salinizzazione o tossicità e rendendo il terreno inadatto all'agricoltura. Un eccesso di azoto e fosforo oltre la capacità di assorbimento delle colture può causare danni alle piante ("ustioni da fertilizzante") e può infiltrarsi nelle falde acquifere, con conseguenti rischi di contaminazione.

3. Inquinamento atmosferico
In condizioni anaerobiche, la decomposizione delle acque reflue genera gas nocivi e nocivi come acido solfidrico (H₂S, caratterizzato da un odore di uova marce), ammoniaca (NH₃), ammine e mercaptani. Queste emissioni non solo creano odori sgradevoli che colpiscono le comunità vicine, ma rappresentano anche un rischio per la salute; elevate concentrazioni di H₂S sono tossiche e potenzialmente letali. Inoltre, durante la digestione anaerobica viene prodotto metano (CH₄), un potente gas serra con un potenziale di riscaldamento globale oltre venti volte superiore a quello dell'anidride carbonica, contribuendo al cambiamento climatico.

analizzatore della domanda chimica di ossigeno (COD)

In Cina, lo scarico delle acque reflue dei macelli è regolamentato da un sistema di permessi che richiede il rispetto dei limiti di emissione autorizzati. Gli impianti devono attenersi rigorosamente alle normative in materia di permessi per lo scarico di inquinanti e soddisfare i requisiti dello "Standard di scarico degli inquinanti idrici per l'industria di lavorazione della carne" (GB 13457-92), nonché eventuali norme locali applicabili più rigorose.

La conformità agli standard di scarico viene valutata attraverso il monitoraggio continuo di cinque parametri chiave: domanda chimica di ossigeno (COD), azoto ammoniacale (NH₃-N), fosforo totale (TP), azoto totale (TN) e pH. Questi indicatori fungono da parametri operativi per valutare le prestazioni dei processi di trattamento delle acque reflue, tra cui sedimentazione, separazione degli oli, trattamento biologico, rimozione dei nutrienti e disinfezione, consentendo adeguamenti tempestivi per garantire uno scarico degli effluenti stabile e conforme.

- Domanda chimica di ossigeno (COD):Il COD misura la quantità totale di materia organica ossidabile presente nell'acqua. Valori di COD più elevati indicano un maggiore inquinamento organico. Le acque reflue dei macelli, contenenti sangue, grassi, proteine e materia fecale, presentano tipicamente concentrazioni di COD comprese tra 2.000 e 8.000 mg/L o superiori. Il monitoraggio del COD è essenziale per valutare l'efficienza della rimozione del carico organico e garantire che il sistema di trattamento delle acque reflue funzioni efficacemente entro limiti accettabili dal punto di vista ambientale.

- Azoto ammoniacale (NH₃-N): Questo parametro riflette la concentrazione di ammoniaca libera (NH₃) e ioni ammonio (NH₄⁺) nell'acqua. La nitrificazione dell'ammoniaca consuma una quantità significativa di ossigeno disciolto e può portare alla sua riduzione. L'ammoniaca libera è altamente tossica per la vita acquatica anche a basse concentrazioni. Inoltre, l'ammoniaca funge da fonte di nutrienti per la crescita delle alghe, contribuendo all'eutrofizzazione. Si origina dalla decomposizione di urina, feci e proteine nelle acque reflue dei macelli. Il monitoraggio di NH₃-N garantisce il corretto funzionamento dei processi di nitrificazione e denitrificazione e mitiga i rischi ecologici e sanitari.

- Azoto totale (TN) e fosforo totale (TP):Il TN rappresenta la somma di tutte le forme di azoto (ammoniaca, nitrato, nitrito, azoto organico), mentre il TP include tutti i composti del fosforo. Entrambi sono i principali fattori di eutrofizzazione. Quando vengono scaricati in corpi idrici a lento scorrimento come laghi, bacini artificiali ed estuari, gli effluenti ricchi di azoto e fosforo stimolano una crescita algale esplosiva – simile alla fertilizzazione dei corpi idrici – che porta alla fioritura algale. Le moderne normative sulle acque reflue impongono limiti sempre più severi agli scarichi di TN e TP. Il monitoraggio di questi parametri valuta l'efficacia delle tecnologie avanzate di rimozione dei nutrienti e contribuisce a prevenire il degrado dell'ecosistema.

- Valore del pH:Il pH indica l'acidità o l'alcalinità dell'acqua. La maggior parte degli organismi acquatici sopravvive entro un intervallo di pH ristretto (tipicamente 6-9). Gli effluenti eccessivamente acidi o alcalini possono danneggiare la vita acquatica e alterare l'equilibrio ecologico. Per gli impianti di trattamento delle acque reflue, il mantenimento di un pH appropriato è fondamentale per le prestazioni ottimali dei processi di trattamento biologico. Il monitoraggio continuo del pH favorisce la stabilità del processo e la conformità alle normative.

L'azienda ha installato i seguenti strumenti di monitoraggio online di Boqu Instruments presso il suo punto di scarico principale:
- CODG-3000 Monitor automatico online della domanda di ossigeno chimico
- NHNG-3010 Monitor automatico online di azoto ammoniacale
- Analizzatore automatico online del fosforo totale TPG-3030
- Analizzatore automatico online di azoto totale TNG-3020
- Analizzatore automatico di pH online PHG-2091

Monitor automatico online dell'azoto ammoniacale

Analizzatore automatico online di fosforo e azoto totale

Questi analizzatori consentono il monitoraggio in tempo reale di COD, azoto ammoniacale, fosforo totale, azoto totale e livelli di pH nell'effluente. Questi dati facilitano la valutazione dell'inquinamento organico e nutrizionale, la valutazione dei rischi ambientali e per la salute pubblica e un processo decisionale informato sulle strategie di trattamento. Inoltre, consentono l'ottimizzazione dei processi di trattamento, una maggiore efficienza, la riduzione dei costi operativi, la minimizzazione dell'impatto ambientale e il rispetto costante delle normative ambientali nazionali e locali.