El tratamiento de aguas residuales agrícolas es una agenda de gestión agrícola para controlar la contaminación de las operaciones con animales confinados y de la escorrentía superficial que puede estar contaminada por productos químicos en fertilizantes , pesticidas , purines animales , residuos de cultivos o agua de riego . El tratamiento de aguas residuales agrícolas es necesario para operaciones continuas con animales confinados como la producción de leche y huevos. Puede realizarse en plantas que utilizan unidades de tratamiento mecanizadas similares a las que se utilizan para las aguas residuales industriales . Cuando hay tierra disponible para estanques, cuencas de sedimentación y lagunas facultativas pueden tener costos operativos más bajos para las condiciones de uso estacional de los ciclos de cría o cosecha. [1] : 6–8 Los purines animales generalmente se tratan mediante contención en lagunas anaeróbicas antes de su eliminación mediante aspersión o aplicación por goteo en los pastizales. A veces se utilizan humedales construidos para facilitar el tratamiento de los desechos animales.
La contaminación de fuentes no puntuales incluye la escorrentía de sedimentos, la escorrentía de nutrientes y los pesticidas. La contaminación de fuentes puntuales incluye desechos animales, licor de ensilado, desechos de salas de ordeño (granjas lecheras), desechos de matanza, agua de lavado de vegetales y aguardiente. Muchas granjas generan contaminación de fuentes no puntuales a partir de la escorrentía superficial que no se controla mediante una planta de tratamiento.
Los agricultores pueden instalar controles de erosión para reducir los flujos de escorrentía y retener el suelo en sus campos. [2] [3] : pp. 4-95–4-96 Las técnicas comunes incluyen el arado en contorno , el acolchado de cultivos , la rotación de cultivos , la plantación de cultivos perennes y la instalación de zonas de amortiguamiento ribereño . [4] [3] : pp. 4-95–4-96 Los agricultores también pueden desarrollar e implementar planes de manejo de nutrientes para reducir la aplicación excesiva de nutrientes [4] [3] : pp. 4-37–4-38 y reducir el potencial de contaminación por nutrientes . Para minimizar los impactos de los pesticidas, los agricultores pueden utilizar técnicas de Manejo Integrado de Plagas (MIP) (que pueden incluir el control biológico de plagas ) para mantener el control sobre las plagas, reducir la dependencia de pesticidas químicos y proteger la calidad del agua. [5]
La contaminación de fuentes no puntuales de las granjas se produce por la escorrentía superficial de los campos durante las tormentas. La escorrentía agrícola es una fuente importante de contaminación , en algunos casos la única fuente, en muchas cuencas hidrográficas . [6]
El suelo arrastrado por el agua de los campos es la mayor fuente de contaminación agrícola en los Estados Unidos. El exceso de sedimentos provoca altos niveles de turbidez en los cuerpos de agua, lo que puede inhibir el crecimiento de plantas acuáticas , obstruir las branquias de los peces y asfixiar a las larvas de los animales . [6]
Los agricultores pueden utilizar controles de erosión para reducir los caudales de escorrentía y retener el suelo en sus campos. Las técnicas más comunes incluyen:
El nitrógeno y el fósforo son contaminantes clave que se encuentran en las escorrentías y se aplican a las tierras agrícolas de varias maneras, como en forma de fertilizantes comerciales , estiércol animal o aguas residuales (efluentes) municipales o industriales o lodos. Estos productos químicos también pueden ingresar a las escorrentías a partir de residuos de cultivos , agua de riego , vida silvestre y deposición atmosférica . [3] : p. 2–9
Los agricultores pueden desarrollar e implementar planes de gestión de nutrientes para mitigar los impactos en la calidad del agua mediante:
Los agricultores utilizan ampliamente los pesticidas para controlar las plagas de las plantas y mejorar la producción , pero los pesticidas químicos también pueden causar problemas de calidad del agua . Los pesticidas pueden aparecer en las aguas superficiales debido a:
También se han detectado algunos pesticidas en las aguas subterráneas . [3] : p.2–24
Los agricultores pueden utilizar técnicas de Manejo Integrado de Plagas (MIP) (que pueden incluir el control biológico de plagas ) para mantener el control sobre las plagas, reducir la dependencia de pesticidas químicos y proteger la calidad del agua. [10] [11]
Existen pocas formas seguras de eliminar los excedentes de plaguicidas, salvo mediante su contención en vertederos bien gestionados o mediante la incineración . En algunas partes del mundo, la pulverización sobre la tierra es un método de eliminación permitido. [12] [13] [ cita requerida ]
Las granjas con grandes explotaciones ganaderas y avícolas , como las granjas industriales , pueden ser una fuente importante de aguas residuales puntuales . En los Estados Unidos, estas instalaciones se denominan operaciones concentradas de alimentación animal u operaciones confinadas de alimentación animal y están sujetas a una regulación gubernamental cada vez mayor . [14]
Se ha descubierto que las bacterias resistentes a los antibióticos se infiltran en el ciclo del agua de las granjas. El 73% de todos los antibióticos utilizados en el mundo se emplean en la cría de animales. Como resultado, las instalaciones de tratamiento de aguas residuales pueden transferir bacterias resistentes a los antibióticos a los seres humanos. [15] [16]
Los componentes de las aguas residuales animales suelen contener [17] [18]
Los desechos animales del ganado pueden producirse como estiércol sólido o semisólido o como purín líquido . La producción de purines es especialmente común en el ganado lechero estabulado.
Si bien los montones de estiércol sólido al aire libre pueden dar lugar a aguas residuales contaminantes por escorrentía, este tipo de residuos suele ser relativamente fácil de tratar mediante la contención y/o cobertura del montón.
Los purines animales requieren un manejo especial y, por lo general, se tratan conteniéndolos en lagunas antes de eliminarlos mediante pulverización o aplicación por goteo en los pastizales. A veces se utilizan humedales artificiales para facilitar el tratamiento de los desechos animales, al igual que lagunas anaeróbicas . La aplicación excesiva o la aplicación en terrenos empapados o en una superficie de tierra insuficiente puede dar lugar a una escorrentía directa a los cursos de agua, con el potencial de causar una contaminación grave . La aplicación de purines en terrenos suprayacentes a acuíferos puede dar lugar a una contaminación directa o, más comúnmente, a una elevación de los niveles de nitrógeno en forma de nitrito o nitrato.
La eliminación de aguas residuales que contengan desechos animales antes de una toma de agua potable puede suponer graves problemas de salud para quienes beben el agua, debido a las esporas altamente resistentes presentes en muchos animales, que son capaces de provocar enfermedades incapacitantes en los seres humanos. Este riesgo existe incluso en el caso de filtraciones de muy bajo nivel a través de desagües superficiales poco profundos o de escorrentías pluviales.
Algunos purines animales se tratan mezclándolos con paja y se compostan a alta temperatura para producir un estiércol bacteriológicamente estéril y friable para la mejora del suelo.
Los desechos de las granjas porcinas son comparables a otros desechos animales y se procesan como los desechos animales en general, excepto que muchos de ellos contienen niveles elevados de cobre que pueden ser tóxicos en el medio ambiente natural. La fracción líquida de los desechos se separa con frecuencia y se reutiliza en las granjas porcinas para evitar los costos prohibitivamente altos que implica la eliminación de líquidos ricos en cobre. Los gusanos ascárides y sus huevos también son comunes en los desechos de las granjas porcinas y pueden infectar a los humanos si el tratamiento de las aguas residuales no es efectivo.
El pasto fresco o marchito u otros cultivos verdes se pueden transformar en un producto semifermentado llamado ensilaje que se puede almacenar y utilizar como forraje de invierno para el ganado vacuno y ovino. La producción de ensilaje a menudo implica el uso de un acondicionador ácido como el ácido sulfúrico o el ácido fórmico . El proceso de elaboración del ensilaje produce con frecuencia un líquido de color marrón amarillento con un olor fuerte que es muy rico en azúcares simples , alcohol , ácidos orgánicos de cadena corta y acondicionador de ensilaje. Este licor es una de las sustancias orgánicas más contaminantes que se conocen. El volumen de licor de ensilaje producido generalmente es proporcional al contenido de humedad del material ensilado.
El mejor tratamiento para el ensilado es mediante la prevención, marchitando los cultivos mucho antes de ensilarlos. Todo el ensilado que se produce se puede utilizar como parte de la alimentación de los cerdos. El tratamiento más eficaz es su contención en una laguna de purines y su posterior esparcimiento en la tierra tras una dilución sustancial con purines. La contención del ensilado por sí sola puede causar problemas estructurales en los pozos de hormigón debido a la naturaleza ácida del ensilado.
Aunque la leche es un producto alimenticio importante, su presencia en las aguas residuales es altamente contaminante debido a su composición orgánica, que puede provocar una desoxigenación muy rápida de las aguas receptoras. Los desechos de las salas de ordeño también contienen grandes volúmenes de agua de lavado, algunos desechos animales y productos químicos de limpieza y desinfección .
Los desechos de la sala de ordeño suelen tratarse mezclados con aguas residuales humanas en una planta de tratamiento de aguas residuales local . Esto garantiza que los desinfectantes y los agentes de limpieza estén suficientemente diluidos y sean aptos para el tratamiento. Verter las aguas residuales del ordeño en una laguna de purines de la granja es una opción posible, aunque esto tiende a consumir la capacidad de la laguna muy rápidamente. La distribución en tierra también es una opción de tratamiento. [ cita requerida ]
Las aguas residuales de las actividades de matanza son similares a los desechos de las salas de ordeño (véase más arriba), aunque considerablemente más fuertes en su composición orgánica y, por lo tanto, potencialmente mucho más contaminantes.
En cuanto a los residuos de la sala de ordeño (ver arriba).
El lavado de verduras produce grandes volúmenes de agua contaminada por tierra y trozos de verduras. También pueden estar presentes niveles bajos de pesticidas utilizados para tratar las verduras junto con niveles moderados de desinfectantes como el cloro .
La mayor parte de las aguas de lavado de vegetales se reciclan en gran medida y los sólidos se eliminan mediante sedimentación y filtración. La tierra recuperada se puede devolver a la tierra.
Aunque pocas granjas planifican los incendios, estos son más comunes en las granjas que en muchas otras instalaciones industriales. Los depósitos de pesticidas, herbicidas, combustible para maquinaria agrícola y fertilizantes pueden contribuir a fomentar los incendios y pueden estar presentes en cantidades letales para el medio ambiente en el agua de extinción de incendios en las granjas.
Todos los planes de gestión ambiental de las explotaciones agrícolas deben contemplar la contención de cantidades importantes de agua de extinción de incendios y su posterior recuperación y eliminación por parte de empresas de eliminación especializadas. [19] La concentración y mezcla de contaminantes en el agua de extinción de incendios la hacen inadecuada para cualquier método de tratamiento disponible en la explotación agrícola. Incluso la aplicación en tierra ha provocado en el pasado graves problemas de sabor y olor para las empresas de suministro de agua situadas aguas abajo.
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