Tratamiento de aguas residuales agrícolas

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, estiércol animal, 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 utilicen unidades de tratamiento mecanizado similares a las que se utilizan para aguas residuales industriales. Donde 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 reproducción o cosecha.Los purines de animales suelen tratarse confinándolos en lagunas anaerobias antes de eliminarlos mediante aspersión o aplicación por goteo en los pastizales. Los humedales construidos a veces se utilizan para facilitar el tratamiento de los desechos animales.

La contaminación de fuentes difusas 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 (ganadería lechera), desechos de matanza, agua de lavado de vegetales y agua para incendios. Muchas granjas generan fuentes de contaminación no puntuales a partir de la escorrentía superficial que no se controla a través de una planta de tratamiento.

Los agricultores pueden instalar controles de erosión para reducir los flujos de escorrentía y retener el suelo en sus campos. 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 ribereñas. Los agricultores también pueden desarrollar e implementar planes de manejo de nutrientes para reducir la aplicación excesiva de nutrientes y reducir el potencial de contaminación por nutrientes. Para minimizar los impactos de los pesticidas, los agricultores pueden usar técnicas de Manejo Integrado de Plagas (MIP) (que pueden incluir el control biológico de plagas) para mantener el control de las plagas, reducir la dependencia de los pesticidas químicos y proteger la calidad del agua.

Contaminación de fuente difusa

La contaminación de fuentes difusas de las granjas es causada por la escorrentía superficial de los campos durante las tormentas de lluvia. La escorrentía agrícola es una fuente importante de contaminación, en algunos casos la única fuente, en muchas cuencas hidrográficas.

Escorrentía de sedimentos

La tierra arrastrada por 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 las plantas acuáticas, obstruir las branquias de los peces y sofocar las larvas de los animales.

Los agricultores pueden utilizar controles de erosión para reducir los flujos de escorrentía y retener el suelo en sus campos. Las técnicas comunes incluyen:

• arado de contorno
• acolchado de cultivos
• la rotación de cultivos
• siembra de cultivos perennes
• instalación de zonas de amortiguamiento ribereñas.

Escorrentía de nutrientes

El nitrógeno y el fósforo son contaminantes clave que se encuentran en la escorrentía y se aplican a las tierras agrícolas de varias maneras, como fertilizantes comerciales, estiércol animal o aguas residuales municipales o industriales (efluentes) o lodos. Estos productos químicos también pueden entrar en la escorrentía de los residuos de cultivos, el agua de riego, la vida silvestre y la deposición atmosférica.

Los agricultores pueden desarrollar e implementar planes de manejo de nutrientes para mitigar los impactos en la calidad del agua al:

• mapeo y documentación de campos, tipos de cultivos, tipos de suelo, cuerpos de agua
• desarrollo de proyecciones realistas de rendimiento de cultivos
• realización de pruebas de suelo y análisis de nutrientes de estiércol y/o lodos aplicados
• identificar otras fuentes importantes de nutrientes (p. ej., agua de riego)
• evaluar características de campo significativas, como suelos altamente erosionables, drenajes subterráneos y acuíferos poco profundos
• aplicar fertilizantes, abonos y/o lodos con base en objetivos de rendimiento realistas y utilizando técnicas de agricultura de precisión.

Pesticidas

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 en la calidad del agua. Los pesticidas pueden aparecer en las aguas superficiales debido a:

• aplicación directa (p. ej., fumigación aérea o difusión sobre masas de agua)
• escorrentía durante las tormentas de lluvia
• deriva aérea (de campos adyacentes).

También se han detectado algunos pesticidas en aguas subterráneas.

Los agricultores pueden usar técnicas de Manejo Integrado de Plagas (MIP) (que pueden incluir el control biológico de plagas) para mantener el control de las plagas, reducir la dependencia de pesticidas químicos y proteger la calidad del agua.

Existen pocas formas seguras de eliminar los excedentes de plaguicidas que no sean la contención en vertederos bien gestionados o la incineración. En algunas partes del mundo, la fumigación en la tierra es un método de eliminación permitido.

Pasos de tratamiento y contaminación de fuente puntual

Las granjas con grandes operaciones ganaderas y avícolas, como las granjas industriales, pueden ser una fuente importante de aguas residuales de origen puntual. En los Estados Unidos, estas instalaciones se denominan operaciones concentradas de alimentación de animales u operaciones confinadas de alimentación de animales y están sujetas a una regulación gubernamental cada vez mayor.

Desechos animales

Los constituyentes de las aguas residuales animales contienen típicamente

• Fuerte contenido orgánico, mucho más fuerte que las aguas residuales humanas
• Alta concentración de sólidos
• Alto contenido de nitrato y fósforo
• antibióticos
• Hormonas sintéticas
• A menudo, altas concentraciones de parásitos y sus huevos.
• Esporas de Cryptosporidium (un protozoario) resistentes a los procesos de tratamiento de agua potable
• Esporas de Giardia
• Bacterias patógenas humanas como Brucella y Salmonella

Los desechos animales del ganado se pueden producir como estiércol sólido o semisólido o como purín líquido. La producción de purines es especialmente común en el ganado lechero estabulado.Tratamiento

Si bien los montones de estiércol sólido al aire libre pueden dar lugar a aguas residuales contaminantes por la escorrentía, este tipo de desechos suele ser relativamente fácil de tratar mediante la contención y/o el recubrimiento del montón.

Los purines de animales requieren un manejo especial y generalmente se tratan confinándolos en lagunas antes de eliminarlos por aspersión o aplicación por goteo a los pastizales. Los humedales construidos a veces se utilizan para facilitar el tratamiento de los desechos animales, al igual que las lagunas anaeróbicas. La aplicación excesiva o la aplicación en terrenos empapados o en una superficie de terreno insuficiente puede dar lugar a la escorrentía directa a los cursos de agua, con el potencial de causar una contaminación grave. La aplicación de lodos a la tierra que recubre los acuíferos puede provocar la contaminación directa o, más comúnmente, la elevación de los niveles de nitrógeno como nitrito o nitrato.

La eliminación de cualquier agua residual que contenga desechos animales aguas arriba de una toma de agua potable puede plantear serios problemas de salud a quienes beben el agua debido a las esporas altamente resistentes presentes en muchos animales que son capaces de causar enfermedades incapacitantes en humanos. Este riesgo existe incluso para filtraciones de muy bajo nivel a través de drenajes superficiales poco profundos o por escorrentía de lluvia.

Algunos purines animales se tratan mezclándolos con paja y se convierten en abono a alta temperatura para producir un estiércol friable y bacteriológicamente estéril para mejorar el suelo.

Residuos de pocilga

Los desechos de cerdos son comparables a otros desechos animales y se procesan como desechos animales en general, excepto que muchos desechos de cerdos 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 la pocilga para evitar los costos prohibitivamente altos de desechar el líquido rico en cobre. Los gusanos ascáridos y sus huevos también son comunes en los desechos de las pocilgas y pueden infectar a los humanos si el tratamiento de las aguas residuales no es efectivo.

Licor de ensilaje

El pasto fresco o marchito u otros cultivos verdes se pueden convertir en un producto semifermentado llamado ensilaje que se puede almacenar y usar 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 olor fuerte, de color marrón amarillento, 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 es generalmente proporcional al contenido de humedad del material ensilado.Tratamiento

El licor de ensilaje se trata mejor a través de la prevención marchitando los cultivos mucho antes de ensilarlos. Cualquier licor de ensilado que se produzca se puede utilizar como parte de la alimentación de los cerdos. El tratamiento más eficaz es la contención en una laguna de purines y su posterior esparcimiento en tierra tras una dilución sustancial con purines. La contención del licor de ensilaje por sí solo puede causar problemas estructurales en las fosas de concreto debido a la naturaleza ácida del licor de ensilaje.

Residuos de la sala de ordeño (ganadería lechera)

Aunque la leche es un producto alimenticio importante, su presencia en las aguas residuales es altamente contaminante debido a su fuerza 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 junto con productos químicos de limpieza y desinfección.Tratamiento

Los desechos de las salas de ordeño a menudo se tratan mezclados con aguas residuales humanas en una planta local de tratamiento de aguas residuales. Esto asegura que los desinfectantes y los agentes de limpieza estén suficientemente diluidos y sean aptos para el tratamiento. Llevar las aguas residuales del ordeño a una laguna de estiércol líquido de la granja es una opción posible, aunque esto tiende a consumir la capacidad de la laguna muy rápidamente. La extensión de la tierra también es una opción de tratamiento.

Residuos de matanza

Las aguas residuales de las actividades de matanza son similares a los desechos de las salas de ordeño (ver arriba), aunque considerablemente más fuertes en su composición orgánica y, por lo tanto, potencialmente mucho más contaminantes.Tratamiento

En cuanto a los desechos de la sala de ordeño (ver arriba).

Agua de lavado de vegetales

El lavado de vegetales produce grandes volúmenes de agua contaminada por tierra y pedazos de vegetales. Los niveles bajos de pesticidas utilizados para tratar las verduras también pueden estar presentes junto con niveles moderados de desinfectantes como el cloro.Tratamiento

La mayoría de las aguas de lavado de vegetales se reciclan ampliamente y los sólidos se eliminan mediante sedimentación y filtración. El suelo recuperado puede ser devuelto a la tierra.

Agua contra incendios

Aunque pocas granjas planifican los incendios, los incendios son más comunes en las granjas que en muchas otras instalaciones industriales. Las reservas de pesticidas, herbicidas, aceite combustible para maquinaria agrícola y fertilizantes pueden ayudar a promover incendios y pueden estar presentes en cantidades ambientalmente letales en el agua contra incendios de la extinción de incendios en las granjas.Tratamiento

Todos los planes de manejo ambiental de la granja deben permitir la contención de cantidades sustanciales de agua contra incendios y su posterior recuperación y eliminación por parte de empresas especializadas en eliminación. La concentración y mezcla de contaminantes en el agua contra incendios los hace inadecuados para cualquier método de tratamiento disponible en la granja. Incluso la dispersión en la tierra ha producido graves problemas de sabor y olor para las empresas de suministro de agua río abajo en el pasado.