Очистка сточных вод в сельском хозяйстве — это программа управления фермерским хозяйством для контроля загрязнения от ограниченных операций с животными и от поверхностных стоков , которые могут быть загрязнены химикатами в удобрениях , пестицидах , животном навозе , остатках урожая или поливной воде. Очистка сточных вод в сельском хозяйстве требуется для непрерывных ограниченных операций с животными, таких как производство молока и яиц. Она может выполняться на заводах с использованием механизированных очистных установок, аналогичных тем, которые используются для промышленных сточных вод . Там, где есть земля для прудов, отстойников и факультативных лагун, могут быть более низкие эксплуатационные расходы для условий сезонного использования от циклов размножения или сбора урожая. [1] : 6–8 Животный навоз обычно обрабатывается путем сдерживания в анаэробных лагунах перед утилизацией путем распыления или струйного нанесения на пастбища. Искусственные водно-болотные угодья иногда используются для облегчения обработки отходов животных.
Неточечные источники загрязнения включают стоки осадков, стоки питательных веществ и пестициды. Точечные источники загрязнения включают отходы животных, силосную жидкость, отходы доильных залов (молочное животноводство), отходы убоя, воду для мытья овощей и воду для пожаротушения. Многие фермы генерируют неточечные источники загрязнения из поверхностных стоков , которые не контролируются очистными сооружениями.
Фермеры могут устанавливать средства контроля эрозии , чтобы уменьшить стоки и сохранить почву на своих полях. [2] [3] : стр. 4-95–4-96 Обычные методы включают контурную вспашку , мульчирование культур , севооборот , посадку многолетних культур и установку прибрежных буферов . [4] [3] : стр. 4-95–4-96 Фермеры также могут разрабатывать и внедрять планы управления питательными веществами , чтобы сократить избыточное внесение питательных веществ [4] [3] : стр. 4-37–4-38 и снизить вероятность загрязнения питательными веществами . Чтобы свести к минимуму воздействие пестицидов, фермеры могут использовать методы комплексной борьбы с вредителями (IPM) (которые могут включать биологическую борьбу с вредителями ) для поддержания контроля над вредителями, снижения зависимости от химических пестицидов и защиты качества воды. [5]
Неточечное загрязнение от ферм вызвано поверхностным стоком с полей во время ливней. Сельскохозяйственный сток является основным источником загрязнения , в некоторых случаях единственным источником, во многих водоразделах . [6]
Почва , смываемая с полей, является крупнейшим источником загрязнения сельскохозяйственной продукции в Соединенных Штатах. Избыточный осадок вызывает высокий уровень мутности в водоемах, что может подавлять рост водных растений , засорять жабры рыб и душить личинки животных . [6]
Фермеры могут использовать контроль эрозии для уменьшения стока и сохранения почвы на своих полях. Распространенные методы включают:
Азот и фосфор являются основными загрязнителями, обнаруженными в стоках , и они применяются к сельскохозяйственным угодьям несколькими способами, например, в форме коммерческих удобрений , навоза или муниципальных или промышленных сточных вод (стоков) или ила. Эти химикаты также могут попадать в стоки из остатков урожая , поливной воды, диких животных и атмосферных осадков . [3] : стр. 2–9
Фермеры могут разрабатывать и внедрять планы управления питательными веществами для смягчения воздействия на качество воды путем:
Пестициды широко используются фермерами для борьбы с вредителями растений и повышения производительности , но химические пестициды также могут вызывать проблемы с качеством воды . Пестициды могут появляться в поверхностных водах из-за:
Некоторые пестициды также были обнаружены в грунтовых водах . [3] : стр. 2–24
Фермеры могут использовать методы комплексной борьбы с вредителями (IPM) (которые могут включать биологическую борьбу с вредителями ) для поддержания контроля над вредителями, снижения зависимости от химических пестицидов и защиты качества воды. [10] [11]
Существует несколько безопасных способов утилизации излишков пестицидов, кроме как путем помещения на хорошо управляемые свалки или сжигания . В некоторых частях мира распыление на земле является разрешенным методом утилизации. [12] [13] [ необходима цитата ]
Фермы с крупными животноводческими и птицеводческими операциями, такие как промышленные фермы , могут быть основным источником точечных сточных вод. В Соединенных Штатах такие объекты называются концентрированными операциями по кормлению животных или замкнутыми операциями по кормлению животных и подвергаются все большему государственному регулированию . [14]
Было обнаружено, что бактерии, устойчивые к антибиотикам, проникают в водный цикл с ферм. 73% всех антибиотиков, используемых в мире, используются в животноводстве. В результате очистные сооружения могут передавать бактерии, устойчивые к антибиотикам, людям. [15] [16]
Компоненты сточных вод животных обычно содержат [17] [18]
Отходы жизнедеятельности крупного рогатого скота могут быть получены в виде твердого или полутвердого навоза или жидкой жижи . Производство жижи особенно распространено в молочном скотоводстве.
Хотя твердые навозные кучи на открытом воздухе могут стать причиной образования загрязняющих сточных вод, этот тип отходов обычно относительно легко утилизировать путем локализации и/или накрытия кучи.
Животный навоз требует специальной обработки и обычно обрабатывается путем локализации в лагунах перед утилизацией путем распыления или струйного внесения на пастбища. Искусственные водно-болотные угодья иногда используются для облегчения обработки отходов животных, как и анаэробные лагуны . Чрезмерное внесение или внесение на заболоченную землю или недостаточную площадь земли может привести к прямому стоку в водотоки, что может вызвать сильное загрязнение . Внесение шлама на землю, залегающую над водоносными горизонтами , может привести к прямому загрязнению или, что более распространено, повышению уровня азота в виде нитрита или нитрата.
Сброс любых сточных вод, содержащих отходы животных, выше по течению от забора питьевой воды может представлять серьезную угрозу для здоровья тех, кто пьет воду, из-за высокоустойчивых спор, присутствующих во многих животных, которые способны вызывать инвалидизирующие заболевания у людей. Этот риск существует даже при очень низком уровне просачивания через неглубокие поверхностные дренажи или из дождевого стока.
Некоторые виды навоза животных обрабатываются путем смешивания с соломой и компостирования при высокой температуре для получения бактериологически стерильного и рыхлого навоза для улучшения почвы.
Отходы свиноводства сопоставимы с другими отходами животных и обрабатываются так же, как и обычные отходы животных, за исключением того, что многие отходы свиноводства содержат повышенные уровни меди , которая может быть токсичной в естественной среде. Жидкая фракция отходов часто отделяется и повторно используется в свинарнике, чтобы избежать непомерно высоких затрат на утилизацию жидкости, богатой медью. Аскариды и их яйца также часто встречаются в отходах свиноводства и могут заражать людей, если очистка сточных вод неэффективна.
Свежая или увядшая трава или другие зеленые культуры могут быть превращены в полуферментированный продукт , называемый силосом , который можно хранить и использовать в качестве зимнего корма для крупного рогатого скота и овец. Производство силоса часто включает использование кислотного кондиционера, такого как серная кислота или муравьиная кислота . Процесс приготовления силоса часто производит желто-коричневую сильно пахнущую жидкость, которая очень богата простыми сахарами , спиртом , короткоцепочечными органическими кислотами и кондиционером силоса. Этот раствор является одним из самых загрязняющих органических веществ, известных. Объем полученного силосного раствора, как правило, пропорционален содержанию влаги в силосуемом материале.
Силосную жидкость лучше всего обрабатывать профилактически, подвяливая урожай задолго до приготовления силоса. Любую полученную силосную жидкость можно использовать в качестве части корма для свиней. Наиболее эффективная обработка — это удержание в лагуне для навозной жижи и последующее распределение по земле после существенного разбавления навозной жижей. Удержание силосной жидкости само по себе может вызвать структурные проблемы в бетонных ямах из-за кислотной природы силосной жидкости.
Хотя молоко является важным пищевым продуктом, его присутствие в сточных водах является сильно загрязняющим из-за его органической силы, что может привести к очень быстрой деоксигенации принимающих вод. Отходы доильных залов также содержат большие объемы промывочной воды, некоторые отходы животных вместе с чистящими и дезинфицирующими химикатами.
Отходы доильного зала часто обрабатываются в смеси с человеческими сточными водами на местной очистной станции. Это гарантирует, что дезинфицирующие и чистящие средства достаточно разбавлены и поддаются обработке. Слив доильных сточных вод в лагуну для навозной жижи на ферме является возможным вариантом, хотя это, как правило, очень быстро истощает емкость лагуны. Разбрасывание по земле также является вариантом обработки. [ необходима цитата ]
Сточные воды от убоя скота аналогичны отходам доильных залов (см. выше), хотя их органический состав значительно более насыщен, а потому они потенциально гораздо более загрязняющие.
Что касается отходов доильного зала (см. выше).
Мытье овощей приводит к образованию больших объемов воды, загрязненной почвой и кусочками овощей. Низкие уровни пестицидов, используемых для обработки овощей, также могут присутствовать вместе с умеренными уровнями дезинфицирующих средств, таких как хлор .
Большинство промывочных вод для овощей подвергаются интенсивной переработке, при этом твердые частицы удаляются путем отстаивания и фильтрации. Извлеченная почва может быть возвращена в землю.
Хотя немногие фермы планируют пожары, пожары, тем не менее, случаются на фермах чаще, чем на многих других промышленных предприятиях. Склады пестицидов, гербицидов, мазута для сельскохозяйственной техники и удобрений могут способствовать возникновению пожара и могут присутствовать в экологически смертельных количествах в пожарной воде от тушения пожаров на фермах.
Все планы управления окружающей средой фермы должны предусматривать сдерживание значительных объемов пожарной воды и ее последующее восстановление и утилизацию специализированными компаниями по утилизации. [19] Концентрация и смесь загрязняющих веществ в пожарной воде делают ее непригодной для любого метода очистки, доступного на ферме. Даже разбрасывание по земле в прошлом создавало серьезные проблемы со вкусом и запахом для компаний по водоснабжению ниже по течению.
{{cite journal}}: Цитировать журнал требует |journal=( помощь )