سوزاندن؛ روشی مؤثر در دفع لجن‌های حاصل از تصفیه‌ی پساب لبنی
صنعت لبنیات یکی از بزرگترین تولیدکنندگان پساب در جهان است و حجم عظیمی از لجن‌های حاصل از فرآوری لبنیات (dairy processing sludge) یاDPS در فرایند تصفیه‌ی پساب صنایع لبنی تولید می‌شود که اگر برای دفع آن از راه حل مناسبی استفاده نشود، به چالشی جدی برای کارخانه‌داران تبدیل می‌گردد.
پساب خروجی از صنایع لبنی حاوی بار آلی، پروتئین و چربی بالایی است و در میان انواع پساب‌های صنایع غذایی به عنوان منبعی غنی از مواد آلی ازته و کربنه شاخته می‌شود. تنوع تولید در کارخانجات لبنی، تنوع در حجم و غلظت این پساب‌ها را به دنبال دارد. چنین پساب‌هایی می‌توانند باعث بروز مشکلات جدی در محیط زیست شوند زیرا محیط مناسبی برای رشد میکرو ارگانیسم‌ها فراهم می‌آورند.
بیشترین میزان پساب در صنایع لبنی، نتیجه‌ی مراحل شروع و پایان پاستوریزاسیون، شستشوی ابزار و تانک‌ها است. طبیعت فراوری شیر به گونه‌ای است که حجم زیادی از پساب با شدت آلودگی بالا با مواد آلی متفاوت و ترکیبات شیمیایی و معدنی ایجاد می‌کند. عمده‌ی این مواد آلی شامل روغن، چربی، قندها و پروتئین‌های محلول و احتمالاً باقیمانده‌ی مواد افزودنی است که نهایتاً باعث بالا بودن مقدار اکسیژن بیولوژیکی مورد نیاز می‌گردد. بنابراین در دفع پساب صنایع لبنی تصفیه‌نشده یا تصفیه‌شده اما با غلظت BOD بالا، باید تمامی جوانب زیست‌محیطی در نظر گرفته شوند.
تصفیه‌ی بیهوازی؛ مؤثرترین و مقرون به صرفه‌ترین روش تصفیه‌ی پساب لبنی
آلاینده‌های موجود در پساب لبنی را از طریق روش‌های فیزیکی، شیمیایی و بیولوژیکی حذف و هر یک را تحت عنوان عملیات واحد فیزیکی، فرایند واحد شیمیایی و بیولوژیکی طبقه‌‌بندی می‌کنند.
به علت هزینه‌ی زیاد حذف فیزیکی و شیمیایی، روش‌های بیولوژیکی در تصفیه‌ی پساب لبنی مورد توجه بیشتری قرار گرفته‌اند. انتخاب فرایند تصفیه‌ی بیولوژیکی بر اساس فاکتورهایی از جمله کیفیت پساب مورد نیاز، استانداردهای سازمان حفاظت از محیط زیست، خصوصیات پساب و هزینه‌های راهبری است. کاربرد اصلی این فرایند عبارت است از جداسازی مواد آلی کربنه در پساب که معمولاً بر حسب BOD و COD اندازه‌گیری می‌شود. این فرایندها به روش‌های هوازی و بیهوازی انجام می‌شوند.
در میان فرایندهای تصفیه‌ی بیولوژیکی، برکه‌ی تثبیت، لجن فعال و تصفیه‌ی بیهوازی به طور عمومی برای تصفیه‌ی پساب کارخانجات لبنی کاربرد دارند اما استفاده از روش‌های هوازی به علت هزینه‌های بالای انرژی مصرفی در حذف بار آلی پساب این صنایع، مقرون به صرفه نیستند و در مقابل، بالا بودن مقدار زیاد مواد آلی پساب لبنی باعث شده است که تصفیه‌ی بیهوازی در مقایسه با روش تصفیه‌ی هوازی مستقیم، جذاب‌تر و پرکاربردتر باشد. این روش می‌تواند حدود 70-80% از COD فاضلاب را کاهش دهد.
تولید میزان کمتر لجن فعال در تصفیه‌ی بیهوازی
تصفیه‌ی بیهوازی نسبت به هوازی دارای مزیت‌هایی چون موارد زیر است: نیاز به انرژی کمتر، امکان استحصال انرژی از گاز متان تولیدی، تولید بیومس (لجن) کمتر، نیاز به مواد مغذی (نیتروژن و فسفر) کمتر، نرخ بارگذاری بالاتر مواد آلی، نیاز به زمین یا فضای کمتر و امکان تبدیل یا تغییر شکل برخی ترکیبات خطرناک نظیر کلرفرم، تری‌کلرواِتیلن و تری‌کلرواِتان به ترکیبات تجزیه‌پذیر زیستی.
پس از تصفیه‌ی پساب لبنی، حجم زیادی لجن باقی می‌ماند؛ در تصفیه‌ی هوازی اغلب حدود 50% از COD به لجن تبدیل می‌شود، اما در تصفیه‌ی بیهوازی بیش از 50% از COD به بیوگاز تبدیل و بنابراین میزان کمتری لجن فعال تولید می‌گردد. تولید لجن درفرایند بیهوازی فقط 20% لجن تولیدی در فرایند هوازی است.
اقیانوس و خاک؛ سرنوشتی نامطمئن برای لجن فعال
انتخاب‌های صنایع برای دفع نهایی لجن محدود به هوا، آب و زمین است. دفع لجن در آب‌های عمیق (مانند اقیانوس‌ها) به دلیل اثرات مخرب نامطلوب یا ناشناخته بر اکولوژی آبزیان، در حال کاهش است. دفع در زمین، به ویژه استفاده از لجن به عنوان کود یا اصلاح‌کننده‌ی خاک، سابقه‌ای طولانی به عنوان روش دفعی مطلوب دارد. اما با آن که تعدادی از مطالعات نشان می‌دهند که لجن فعال دارای محتوای مواد مغذی و معدنی است، نوع و میزان این مواد به عوامل بسیاری مانند نوع کارخانه‌ی لبنی، فرآیند تصفیه‌ی فاضلاب و فناوری‌های تولید بستگی دارد و همچنین هم‌ارزی کود فسفر (P) و نیتروژنN) ) اغلب در آن‌ها ناشناخته است. بنابراین مقدار مصرف نهایی بستگی به نوع پساب و فرایند تصفیه و شرایط مزرعه (خاک و محصول) دارد و نمی‌توان مقدار مصرف معینی برای آن‌ها مشخص نمود.
سوزاندن لجن فعال؛ جایگزینی برای دفع در زمین
سوزاندن (دفع در هوا) روش دیگری در کاهش مؤثر حجم لجن است اما دقیقاً روش دفع نهایی نیست بلکه در واقع مرحله‌ی اول تصفیه‌ی لجن است که در آن مواد آلی به H2O و CO2 تبدیل می‌شوند و مواد معدنی به‌عنوان پسماند غیرقابل فساد باقی می‌مانند.
احتراق لجن فعال پذیرفته‌شده‌ترین روش جایگزین دفع آن در زمین است. در این روشِ اکسیداتیو، کربن آلی، نیتروژن، گوگرد و فسفر به محصولات جامد، گازی و عمدتاً معدنی تبدیل می‌شوند. سوزاندن با استفاده از زباله‌سوزهای لجنِ پسابِ اصلی از اواسط دهه 1930 به طور گسترده‌ای در بین فرآیندهای تصفیه‌ی ترموشیمیایی لجن اجرا شده است. در حال حاضر صدها زباله‌سوز بزرگِ لجنِ پساب در سراسر جهان در حال فعالیت هستند که اکثر آن‌ها هم برق تولید و هم لجن را به خاکستر تبدیل می‌کنند.
فرآیند سوزاندن، در از بین بردن مواد آلی لجن موثر است، بوی کمی تولید می‌کند (به شرطی که گاز دودکش به خوبی تصفیه شود) و محصول خاکستر جامدی تولید می‌کند که دوستدار محیط زیست و قابل استفاده‌ی مجدد است. گرمای تولید‌شده را نیز می‌توان از جریان گاز دودکش بازیابی و مستقیماً دوباره استفاده و یا به نیروی الکتریکی تبدیل کرد.
سوزاندن، زمانی که رطوبت لجن کمتر از 33 درصد است، تبدیل به اتوترمال می‌شود، یعنی توسط گرمای تولید شده از فرآیند احتراق ادامه پیدا می‌کند. با این حال، تولید آلاینده‌های ثانویه مانند دیوکسین، فوران‌ها، NOx (اکسیدهای نیتروژن) و SO2 (دی‌اکسید گوگرد)، و همچنین ذرات گرد و غبار، نیازمند فرآیندهای جانبی برای حذف این آلاینده‌ها از گاز دودکش است.
افزایش تولید متان و جذب دی اکسیدکربن با استفاده از خاکستر حاصل از سوزاندن لجن فعال
مطالعاتی صورت گرفته است که نشان می‌دهد اضافه کردن خاکستر حاصل از سوزاندن لجن فعال می‌تواند باعث بهبود عملکرد هضم بیهوازی شود. نتایج مدل‌سازی سینتیک نشان می‌دهد که افزودن خاکستر، هیدرولیز، اسیدزایی و تجزیه‌ی اسیدهای چرب فرار (VFAs) را به ترتیب تا 139.6٪، 87.1٪ و 100.9٪ تسریع می‌کند و در نتیجه امکان‌پذیری فنی و اقتصادی فناوری هضم بیهوازی را افزایش می‌دهد.
