Очистка сельскохозяйственных сточных вод
| Часть серии о |
| Загрязнение |
|---|
 |
Очистка сельскохозяйственных сточных вод — это программа управления фермами по контролю загрязнения в результате содержания животных в закрытых помещениях и поверхностных стоков , которые могут быть загрязнены химическими веществами в удобрениях , пестицидах , навозе животных , растительных остатках или поливной воде. Очистка сельскохозяйственных сточных вод необходима для непрерывных операций с животными в закрытых помещениях, таких как производство молока и яиц. Ее можно проводить на предприятиях с использованием установок механизированной очистки, аналогичных тем, которые применяются для промышленных сточных вод . Там, где имеется земля для прудов, отстойников и факультативных лагун, эксплуатационные затраты могут быть ниже в зависимости от условий сезонного использования, связанных с циклами размножения или сбора урожая. [1] : 6–8 животных Навозы обычно обрабатываются путем содержания в анаэробных лагунах перед удалением путем распыления или капельного нанесения на пастбища. Построенные водно-болотные угодья иногда используются для облегчения переработки отходов животноводства.
Загрязнение из неточечных источников включает сточные воды, стоки питательных веществ и пестициды. Точечные источники загрязнения включают отходы животноводства, силосный раствор, отходы доильных залов (молочного животноводства), отходы бойни, воду для мытья овощей и пожарную воду. Многие фермы производят загрязнение из неточечных источников в виде поверхностных стоков , которые не контролируются очистными сооружениями.
Фермеры могут установить средства контроля эрозии , чтобы уменьшить стоки и сохранить почву на своих полях. [2] [3] : стр. 4-95–4-96. Общие методы включают контурную вспашку , мульчирование посевов , севооборот , посадку многолетних культур и установку прибрежных буферов . [4] [3] : стр. 4-95–4-96. Фермеры также могут разрабатывать и реализовывать 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 комплексной борьбы с вредителями методы (IPM) (которые могут включать биологическую борьбу с вредителями ) для поддержания контроля над вредителями, снижения зависимости от химических пестицидов и защиты качества воды. [5]
Неточечный источник загрязнения
[ редактировать ]
Загрязнение от неточечных источников на фермах вызвано поверхностным стоком с полей во время ливней. Сельскохозяйственные стоки являются основным источником загрязнения , а в некоторых случаях и единственным источником во многих водоразделах . [6]
Сток наносов
[ редактировать ]
Почва , смываемая с полей, является крупнейшим источником сельскохозяйственного загрязнения в США. Избыточный осадок вызывает высокий уровень мутности водоемов, что может препятствовать росту водных растений , закупоривать рыб жабры и удушать личинки животных . [6]
Фермеры могут использовать средства борьбы с эрозией , чтобы уменьшить стоки и сохранить почву на своих полях. Общие методы включают в себя:
- контурная вспашка [7]
- урожая мульчирование [8]
- севооборот
- посадка многолетних культур
- установка прибрежных буферов . [3] : стр. 4-95–4-96.
Сток питательных веществ
[ редактировать ]
Азот и фосфор являются основными загрязнителями, обнаруженными в сточных водах , и они вносятся на сельскохозяйственные угодья несколькими способами, например, в виде коммерческих удобрений , навоза или городских или промышленных сточных вод (сточные воды) или осадка. Эти химикаты могут также попадать в стоки с пожнивными остатками , оросительной водой, животными и атмосферными осадками . [3] : с. 2–9
Фермеры могут разработать и реализовать управления питательными веществами планы для смягчения воздействия на качество воды путем:
- картирование и документирование полей, типов сельскохозяйственных культур, типов почв , водоемов
- разработка реалистичных урожайности сельскохозяйственных культур прогнозов
- проведение испытаний почвы и анализов питательных веществ вносимого навоза и/или ила
- определение других важных источников питательных веществ (например, оросительная вода)
- оценка важных особенностей месторождения, таких как сильно эрозионные почвы, подземные дренажи и неглубокие водоносные горизонты
- внесение удобрений, навоза и/или ила на основе реалистичных показателей урожайности и использование методов точного земледелия . [3] : стр. 4-37–4-38. [9]
Пестициды
[ редактировать ]
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:
- прямое нанесение (например, распыление с воздуха или распыление над водоемами)
- сток во время ливня
- воздушный занос (с соседних полей). [3] : стр. 2–22
Некоторые пестициды были также обнаружены в грунтовых водах . [3] : стр. 2–24
Фермеры могут использовать комплексной борьбы с вредителями методы (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 их локализации на хорошо управляемых свалках или сжигания . В некоторых частях мира разрешенным методом утилизации является распыление на суше. [12] [13] [ нужна ссылка ]
Загрязнение точечных источников и этапы очистки
[ редактировать ]Фермы с крупным животноводством и птицеводством , такие как промышленные фермы , могут быть основным источником сточных вод из точечных источников . В Соединенных Штатах эти предприятия называются предприятиями по концентрированному кормлению животных или помещениями для кормления животных в закрытых помещениях и подлежат ужесточению государственного регулирования . [14]
устойчивые к антибиотикам бактерии Было обнаружено, что проникают в водный цикл ферм. 73% всех антибиотиков, используемых в мире, используются в животноводстве. В результате очистные сооружения могут передавать людям устойчивые к антибиотикам бактерии. [15] [16]
Отходы животного происхождения
[ редактировать ]
Компоненты сточных вод животноводства обычно содержат [17] [18]
- Сильное содержание органических веществ — намного сильнее, чем сточные воды человека.
- Высокая твердых веществ концентрация
- Высокое содержание нитратов и фосфора
- Антибиотики
- Синтетические гормоны
- Часто высокие концентрации паразитов и их яиц.
- Споры Cryptosporidium (простейших), устойчивые к процессам очистки питьевой воды.
- Споры лямблии
- Патогенные бактерии человека, такие как бруцеллы и сальмонеллы.
Отходы животноводства от крупного рогатого скота могут производиться в виде твердого или полутвердого навоза или жидкой жижи . Производство навоза особенно распространено у молочного скота, содержащегося в помещениях.
- Уход
Хотя кучи твердого навоза на открытом воздухе могут образовывать загрязняющие сточные воды, этот тип отходов обычно относительно легко утилизировать путем локализации и/или укрытия кучи.
Навозы животных требуют особого обращения и обычно обрабатываются путем содержания в отстойниках перед удалением путем распыления или капельного нанесения на пастбища. построенные водно-болотные угодья Для облегчения переработки отходов животноводства иногда используются , а также анаэробные лагуны . Чрезмерное внесение или внесение на заболоченную землю или недостаточную земельную площадь может привести к прямому стоку в водотоки, что может привести к серьезному загрязнению . Внесение навозной жижи на землю, покрывающую водоносные горизонты, может привести к прямому загрязнению или, что чаще всего, повышению уровня азота в виде нитритов или нитратов.
Удаление любых сточных вод, содержащих отходы животного происхождения, перед водозабором питьевой воды может создать серьезные проблемы для здоровья тех, кто пьет воду, из-за высокорезистентных спор, присутствующих у многих животных, которые способны вызывать инвалидизирующие заболевания у людей. Этот риск существует даже в случае просачивания на очень низком уровне через неглубокие поверхностные стоки или стоки дождевых осадков.
Некоторые навозы животных обрабатывают путем смешивания с соломой и компостирования при высокой температуре для получения бактериологически стерильного и рыхлого навоза для улучшения почвы.
Отходы свиноводства
[ редактировать ]
Отходы свиноводства сопоставимы с другими отходами животного происхождения и перерабатываются так же, как и обычные отходы животноводства, за исключением того, что многие отходы свиноводства содержат повышенное содержание меди , которая может быть токсичной для окружающей среды. Жидкую фракцию отходов часто отделяют и повторно используют в свинарниках, чтобы избежать непомерно дорогих затрат на утилизацию жидкости с высоким содержанием меди. Аскариды и их яйца также часто встречаются в отходах свиноводства и могут заразить человека, если очистка сточных вод неэффективна.
Силосный раствор
[ редактировать ]Свежую или увядшую траву или другие зеленые культуры можно перерабатывать в полуферментированный продукт , называемый силосом , который можно хранить и использовать в качестве зимнего корма для крупного рогатого скота и овец. Производство силоса часто предполагает использование кислотного кондиционера, такого как серная кислота или муравьиная кислота . В процессе приготовления силоса часто образуется желто-коричневая жидкость с сильным запахом, очень богатая простыми сахарами , спиртом , короткоцепочечными органическими кислотами и кондиционером для силоса. Этот ликер является одним из самых загрязняющих известных органических веществ. Объем производимого силосного раствора обычно пропорционален содержанию влаги в силосованном материале.
- Уход
Силосный раствор лучше всего лечить путем профилактики, увядая посевы задолго до заготовки силоса. Любой производимый силосный раствор можно использовать в составе корма для свиней. Наиболее эффективной обработкой является содержание в отстойнике для жидкого навоза и последующее распространение на суше после существенного разбавления навозной жижей. Сдерживание силосного раствора само по себе может вызвать структурные проблемы в бетонных ямах из-за кислой природы силосного раствора.
Отходы доильных залов (молочного животноводства)
[ редактировать ]Хотя молоко является важным пищевым продуктом, его присутствие в сточных водах сильно загрязняет окружающую среду из-за его органической силы, что может привести к очень быстрой деоксигенации принимающих вод. Отходы доильных залов также содержат большие объемы промывной воды, некоторые отходы животноводства, а также чистящие и дезинфицирующие химикаты.
- Уход
Отходы доильных залов часто обрабатываются в смеси с человеческими сточными водами на местных очистных сооружениях. Это гарантирует, что дезинфицирующие и чистящие средства будут достаточно разбавлены и поддаются обработке. Сброс сточных вод доения в отстойник для навоза на ферме является возможным вариантом, хотя это имеет тенденцию очень быстро расходовать емкость отстойника. Разбрасывание земель также является вариантом лечения. [ нужна ссылка ]
Убойные отходы
[ редактировать ]Сточные воды от убоя подобны отходам доильных залов (см. выше), хотя по своему органическому составу они значительно сильнее и, следовательно, потенциально гораздо более загрязняют окружающую среду.
- Уход
Что касается отходов доильного зала (см. выше).
Вода для мытья овощей
[ редактировать ]При мытье овощей образуется большое количество воды, загрязненной почвой и кусочками овощей. Также могут присутствовать низкие уровни пестицидов, используемых для обработки овощей, вместе с умеренными уровнями дезинфицирующих средств, таких как хлор .
- Уход
Большинство вод для мытья овощей широко перерабатываются, при этом твердые частицы удаляются путем отстаивания и фильтрации. Восстановленную почву можно вернуть в землю.
Огненная вода
[ редактировать ]Хотя немногие фермы планируют пожары, тем не менее, пожары на фермах более распространены, чем на многих других промышленных объектах. Хранилища пестицидов, гербицидов, мазута для сельскохозяйственной техники и удобрений могут способствовать развитию пожара и могут присутствовать в экологически смертельных количествах в пожарной воде при тушении пожаров на фермах.
- Уход
Все планы управления окружающей средой на фермах должны предусматривать сдерживание значительных количеств 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. В прошлом даже разбрасывание по земле создавало серьезные проблемы со вкусом и запахом для компаний, занимающихся водоснабжением ниже по течению.
См. также
[ редактировать ]
- Сельскохозяйственные отходы
- Сельскохозяйственный поверхностный сток
- Темное брожение
- Устойчивое сельское хозяйство
Ссылки
[ редактировать ]- ^ Рид, Шервуд К. (1988). Естественные системы управления и переработки отходов . Э. Джо Миддлбрукс, Рональд В. Крайтс. Нью-Йорк: МакГроу-Хилл. ISBN 0-07-051521-2 . OCLC 16087827 .
- ^ «Эрозия» . Вашингтон, округ Колумбия: Служба охраны природных ресурсов США. Архивировано из оригинала 14 апреля 2021 г. Проверено 19 ноября 2020 г.
- ^ Перейти обратно: а б с д и ж г час Национальные меры управления по контролю загрязнения из неточечных источников в сельском хозяйстве (Отчет). Агентство по охране окружающей среды. Июль 2003 г. EPA 841-B-03-004.
- ^ Перейти обратно: а б Служба охраны природных ресурсов США (NRCS). Вашингтон, округ Колумбия. «Национальные стандарты природоохранной практики». Национальный справочник по природоохранной практике. По состоянию на 2 октября 2015 г.
- ^ «Принципы комплексной борьбы с вредителями» . Борьба с вредителями и безопасность пестицидов для потребителей . Агентство по охране окружающей среды. 27.06.2017.
- ^ Перейти обратно: а б Агентство по охране окружающей среды США (EPA). Вашингтон, округ Колумбия. «Защита качества воды от сельскохозяйственных стоков». Март 2005 г. Документ № EPA 841-F-05-001.
- ^ Служба охраны природных ресурсов США (NRCS). Форт-Уэрт, Техас. Национальный стандарт природоохранной практики: контурное земледелие». [ постоянная мертвая ссылка ] Код 330. Июнь 2007 г.
- ^ НРКС. Национальный стандарт природоохранной практики: мульчирование». [ постоянная мертвая ссылка ] Код 484. Сентябрь 2008 г.
- ^ НРКС. «Национальный стандарт природоохранной практики: управление питательными веществами». [ постоянная мертвая ссылка ] Код 590. Август 2006 г.
- ^ НРКС. Национальный стандарт природоохранной практики: борьба с вредителями». [ постоянная мертвая ссылка ] Код 595. Июль 2008 г.
- ^ Агентство по охране окружающей среды. «Принципы комплексной борьбы с вредителями». 13 марта 2008 г.
- ^ Титц, Джефф (14 декабря 2006 г.). «Босс Хог» (PDF) . Заповедник Водно-болотные угодья . Проверено 5 марта 2016 г.
- ^ «Управление отходами пестицидов» (PDF) . Правительство штата Орегон . Программа по опасным отходам Департамента качества окружающей среды штата Орегон, Отдел качества земли. Архивировано из оригинала (PDF) 2 февраля 2017 года . Проверено 5 октября 2016 г.
- ^ «Операции по кормлению животных» . Национальная система ликвидации выбросов загрязняющих веществ . Агентство по охране окружающей среды. 17 января 2017 г.
- ^ «Почвенные бактерии, устойчивые к антибиотикам: темы WorldWideScience.org» . worldscience.org . Проверено 21 марта 2023 г.
- ^ Банк, Европейские инвестиции (27 февраля 2023 г.). «Микропластик и микрозагрязнители в воде: загрязняющие вещества, вызывающие особую озабоченность» .
{{cite journal}}: Для цитирования журнала требуется|journal=( помощь ) - ↑ Справочник по анаэробному перевариванию молочных отходов. Архивировано 15 октября 2013 г., в Wayback Machine.
- ^ «Сельскохозяйственные отходы» . usatanksales.com . Архивировано из оригинала 10 декабря 2013 г. Проверено 15 октября 2013 г.
- ^ «Управление водой при пожаре и крупными разливами - Руководство Агентства по охране окружающей среды PPG18 (получено 19 апреля 2009 г.)» (PDF) . Архивировано из оригинала (PDF) 19 декабря 2007 года.
Внешние ссылки
[ редактировать ]- Электронное техническое руководство полевого офиса. Архивировано 3 июля 2011 г. в Wayback Machine - NRCS США. Подробные руководства по сохранению почвы, адаптированные к отдельным штатам/округам.
