農業廃水処理

農業廃水処理は、農場管理の課題であり、家畜の飼育や、肥料、農薬、動物のスラリー、作物残渣、灌漑用水に含まれる化学物質で汚染されている可能性のある表面流出による汚染を制御することです。農業廃水処理は、牛乳や卵の生産など、継続的に飼育されている動物に必要です。これは、産業廃水に使用されるものと同様の機械化された処理装置を使用して工場で行うことができます。池、沈殿池、通性ラグーンに土地がある場合、繁殖や収穫サイクルの季節的な使用条件では、運用コストが低くなる可能性があります。^{[1] ：6～8}動物のスラリーは通常、嫌気性ラグーンに封じ込めて処理され、その後、草地に噴霧または滴下して処分されます。人工湿地は、動物の排泄物の処理を容易にするために使用されることがあります。

非点源汚染には、堆積物の流出、栄養分の流出、農薬が含まれます。点源汚染には、動物の排泄物、サイレージ液、搾乳場（酪農）の廃棄物、屠殺廃棄物、野菜洗浄水、消火用水が含まれます。多くの農場では、処理施設で制御されていない表面流出から非点源汚染が発生します。

農家は、土壌流出量を減らし、土壌を畑に留めるために、侵食防止策を講じることができる。 ^{[2] [3] : pp. 4-95–4-96}一般的な技術には、等高線耕作、作物のマルチング、輪作、多年生作物の栽培、河岸緩衝帯の設置などがある。^{[4] [3] : pp. 4-95–4-96}農家はまた、過剰な栄養素の施用を減らし^{[4] [3] : pp. 4-37–4-38} 、栄養素による汚染の可能性を減らすために、栄養管理計画を策定し実施することもできる。農薬の影響を最小限に抑えるために、農家は総合的病害虫管理(IPM) 技術 (生物学的病害虫防除を含む) を使用して、害虫の制御を維持し、化学農薬への依存を減らし、水質を保護することができる。^[5]

農場からの非点源汚染は、暴風雨の際に畑からの表面流出によって引き起こされます。農業流出は、多くの流域で主要な汚染源であり、場合によっては唯一の汚染源です。^[6]

畑から流出した土壌は、米国における農業汚染の最大の原因です。過剰な堆積物は水域の濁度を高め、水生植物の成長を阻害し、魚の えらを詰まらせ、動物の幼生を窒息させる可能性があります。^[6]

農家は、流出水を減らし、畑の土壌を保持するために 侵食防止策を講じることがあります。一般的な手法には次のものがあります。

• 等高線耕作^[7]
• 作物のマルチング ^[8]
• 輪作
• 多年生作物の栽培
• 河川緩衝帯の設置^{[3] : pp. 4-95–4-96}

窒素とリンは流出水に含まれる主要な汚染物質であり、市販の肥料、動物の糞尿、自治体や産業の廃水（廃水）や汚泥などの形で農地に投入されています。これらの化学物質は、作物の残渣、灌漑用水、野生生物、大気沈着物からも流出水に混入する可能性があります。^{[3] ：p. 2–9}

農家は、以下の方法で水質への影響を軽減するための 栄養管理計画を策定し、実施することができます。

• 畑、作物の種類、土壌の種類、水域のマッピングと文書化
• 現実的な作物収穫量予測の作成
• 施用した肥料や汚泥の土壌検査と栄養分析を実施する
• その他の重要な栄養源（例：灌漑用水）を特定する
• 侵食されやすい土壌、地下水路、浅い帯水層などの重要な現場特性を評価する
• 現実的な収穫目標に基づいて肥料、堆肥、汚泥を施用し、精密農業技術を活用する。^{[3] : pp. 4-37–4-38  [9]}

農薬は、植物の害虫を防除し、生産性を高めるために農家によって広く使用されていますが、化学農薬は水質問題を引き起こすこともあります。農薬が表層水に現れる原因としては、次の ようなことが挙げられます。

• 直接散布（例：空中散布または水域への散布）
• 暴風雨時の流出
• 空中漂流物（隣接フィールドから）^{[3] ：p.2–22}

いくつかの農薬は地下水でも検出されたことがある。^{[3] : p.2–24}

農家は総合的病害虫管理（IPM）技術（生物学的害虫防除を含む）を使用して、害虫の防除を維持し、化学農薬への依存を減らし、水質を保護することができます。^{[10] [11]}

適切に管理された埋立地に封じ込めるか焼却する以外に、余剰農薬を安全に処分する方法はほとんどありません。世界の一部の地域では、陸上への散布が処分方法として認められています。^{[12] [13] [要出典]}

工場式農場など、大規模な家畜や家禽の飼育を行っている農場は、点源廃水の主な発生源となる可能性がある。米国では、これらの施設は集中型動物飼育施設または閉鎖型動物飼育施設と呼ばれ、政府の規制が強化されている。^[14]

抗生物質耐性菌が農場から水循環に侵入することが判明している。世界中で使用されている抗生物質の73％は動物の飼育に使用されている。その結果、廃水処理施設から抗生物質耐性菌が人間に感染する可能性がある。^{[15] [16]}

動物の廃水の成分には典型的には^{[17] [18]が含まれる。}

• 有機物含有量が豊富 — 人間の下水よりもはるかに強い
• 高固形分濃度
• 硝酸塩とリンの含有量が多い
• 抗生物質
• 合成ホルモン
• 寄生虫とその卵が高濃度に存在することが多い
• 飲料水処理プロセスに耐性のあるクリプトスポリジウム（原生動物）の胞子
• ジアルジアの胞子
• ブルセラ菌やサルモネラ菌などのヒト病原菌

牛の排泄物は、固形または半固形の肥料、あるいは液体スラリーとして生成されます。スラリーの生成は、特に飼育されている乳牛でよく見られます。

処理

屋外に固形肥料を積み上げると、流出によって汚染廃水が発生する可能性がありますが、このタイプの廃棄物は通常、堆肥を封じ込めたり覆ったりすることで比較的簡単に処理できます。

動物の汚泥は特別な取り扱いが必要で、通常はラグーンに封じ込めて処理してから、草地に噴霧または滴下して処分します。人工湿地や嫌気性ラグーンは、動物の排泄物の処理を容易にするために時々使用されます。過剰な散布、水浸しの土地への散布、または不十分な土地面積への散布は、水路への直接流出につながり、深刻な汚染を引き起こす可能性があります。帯水層の上にある土地に汚泥を散布すると、直接汚染につながる可能性があり、より一般的には、亜硝酸塩または硝酸塩 として窒素レベルの上昇につながります。

飲料水取水口の上流で動物の排泄物を含む廃水を廃棄すると、多くの動物に非常に耐性のある胞子が存在し、人間に障害を引き起こす可能性があるため、その水を飲む人に深刻な健康問題を引き起こす可能性があります。このリスクは、浅い表面排水溝や雨水流出による非常に低レベルの浸透でも存在します。

一部の動物スラリーは、わらと混合して高温で 堆肥化され、土壌改良用の細菌学的に無菌で砕けやすい肥料を生成します。

養豚場の廃棄物は他の動物の廃棄物と同等であり、一般的な動物の廃棄物と同様に処理されますが、多くの養豚場の廃棄物には、自然環境では有毒となる可能性のある高レベルの銅が含まれています。廃棄物の液体部分は、銅を多く含む液体を処分するための法外な費用を回避するために、頻繁に分離され、養豚場で再利用されます。回虫とその卵も養豚場の廃棄物によく含まれており、廃水処理が効果的でない場合は人間に感染する可能性があります。

新鮮な草や枯れた草、その他の緑の作物は、サイレージと呼ばれる半発酵製品に加工することができ、貯蔵して牛や羊の冬の飼料として使用することができます。サイレージの製造には、硫酸やギ酸などの酸性調整剤がよく使用されます。サイレージ製造の過程では、単糖類、アルコール、短鎖有機酸、サイレージ調整剤を豊富に含む、黄褐色の強い臭いのする液体が頻繁に生成されます。この液体は、知られている有機物質の中で最も汚染度が高いものの 1 つです。生成されるサイレージ液の量は、通常、サイレージ材料の水分含有量に比例します。

処理

サイレージ液は、サイレージを作る前に作物を十分萎凋させることで予防的に処理するのが最善です。生産されたサイレージ液は豚の餌の一部として使用できます。最も効果的な処理は、スラリーラグーンに封じ込め、その後スラリーで大幅に希釈してから陸上に散布することです。サイレージ液自体を封じ込めると、サイレージ液の酸性の性質によりコンクリートピットの構造上の問題が発生する可能性があります。

牛乳は重要な食品ですが、その有機的な強さから廃水中に存在すると汚染がひどく、受水域の急速な脱酸素化につながる可能性があります。搾乳パーラーの廃水には、大量の洗浄水、動物の排泄物、洗浄および消毒用の化学物質も含まれています。

処理

搾乳パーラーの廃棄物は、地元の下水処理場で人間の汚水と混合して処理されることが多い。これにより、消毒剤や洗浄剤が十分に希釈され、処理しやすい状態になる。搾乳廃水を農場のスラリーラグーンに流すという選択肢もあるが、ラグーンの容量が急速に消費される傾向がある。土地に散布することも処理の選択肢の 1 つである。^[要出典]

屠殺活動から出る廃水は、搾乳パーラーの廃棄物（上記参照）に似ていますが、有機成分がかなり強いため、汚染がはるかに大きくなる可能性があります。

処理

搾乳パーラーの廃棄物については（上記参照）

野菜を洗うと、土や野菜の破片で汚染された大量の水が発生します。野菜の処理に使用された低レベルの農薬が、塩素などの中程度の消毒剤と一緒に存在する可能性もあります。

処理

野菜を洗った水のほとんどは、沈殿と濾過によって固形物を除去して広範にリサイクルされます。回収された土は土地に戻すことができます。

火災に備える農場はほとんどありませんが、それでも他の多くの産業施設よりも農場での火災はよくあります。農薬、除草剤、農業機械の燃料油、肥料などの貯蔵は火災を助長する可能性があり、農場での消火活動で出る消火水に環境的に致死的な量で含まれる可能性があります。

処理

すべての農場環境管理計画では、相当量の消火水を封じ込め、専門の処理業者が回収して処分できるようにすべきである。^[19]消火水は汚染物質が濃縮され混ざり合っているため、農場で利用できるいかなる処理方法にも適さない。過去には、土地に散布しただけでも下流の給水会社に深刻な味と臭いの問題を引き起こしたことがある。

• 農業廃棄物
• 農業用地表面流出水
• ダーク発酵
• 持続可能な農業

• 電子フィールド オフィス技術ガイド ( Wayback Machineに 2011-07-03 にアーカイブ) - US NRCS - 個々の州/郡に合わせた詳細な土壌保全ガイド。