مرکز منطقه ای اطلاع رساني علوم و فناوري - كاربرد لجن خشك تصفيه خانه فاضلاب به عنوان مصالح سنگي در توليد بتن

چكيده فارسي :

شهر صنعتي البرز با قدمتي بيش از پنجاه سال، متشكل از منطقه مسكوني و صنعتي، واقع در 10 كيلومتري شهر قزوين است و تصفيه‌خانه آن از سال 1378 با ظرفيت 000,70 متر مكعب در روز بر‌اساس روش سيستم لجن فعال طراحي و راه اندازي گرديد. در حال حاضر، پساب توليدي حدود پانصد كارخانه بزرگ و كوچك توسط شبكۀ جمع‌آوري فاضلاب جهت تصفيه به اين واحد وارد مي‌شود. بزرگترين مشكل تصفيه‌خانه فوق از زمان راه اندازي، انباشت لجن در محوطه تصفيه‌خانه است كه به‌دليل ممانعت سازمان محيط زيست براي دفن بهداشتي به‌وجود آمده است. تحقيق حاضر در راستاي حذف لجن مذكور از طريق كاربرد آن در مصالح بتني صورت گرفته است. بر اين اساس، در ابتدا لجن خشك مصرفي با كمك روش‌هاي XRD و XRF‌ به ترتيب از نظر فازهاي كريستالي موجود و تركيب شيميايي آناليز گرديد. نتايج اين آناليز‌ها حاكي از وجود بيش از 50 درصد سيليس (SiO2) در فاز كريستالي كوارتز، در لجن بود. همچنين وجود بيش از 20 درصد مواد آلي در اين ماده اين تفكر را تقويت نمود كه اين مواد باعث كاهش كيفيت بتن ساخته شده شوند. لذا، فرآيند حرارت‌دهي تا 650 درجه سلسيوس براي لجن خشك اوليه طراحي گرديد. نتايج آناليز XRD لجن پخته شده، حاكي از تغييراتي در فازهاي كريستالي موجود بود. با توجه به بروز تغييرات كريستالي در اين ماده احتمال ايجاد فعاليت پوزولاني (واكنش‌پذيري در محيط سيمان) وجود داشت كه به منظور تشخيص آن آناليزSTA ‌ انجام گرديد. نتايج اين آناليز حاكي از عدم فعاليت پوزولاني لجن پخت شده بود. براي بررسي اثر لجن خشك بر خصوصيات بتن، دو طرح اختلاط بر پايۀ نسبت آب به سيمان 45/0 و 55/0 در نظر گرفته شد و مقادير صفر، 5، 10، 20 و 30 درصد از لجن خشك در آن به‌كار رفت. براي بررسي اثر لجن بر عملكرد بتن، آزمون مقاومت فشاري به عنوان مشخصه دوام در نظر گرفته شده و آزمونه‌هاي عمل‌آوري شده (سه تكرار) طي3، 7، 28 و 90 روز مورد بررسي قرار گرفتند. نتايج نشان داد كه نمونه‌هاي 90 روزه بتن حاوي 5 درصد لجن، كاهش حدود 4%، نمونه‌هاي حاوي 10درصد لجن ، كاهش حدود 8% و نمونه‌هاي حاوي 20 درصد لجن كاهش حدود 22% مقاومت فشاري را نسبت به نمونۀ شاهد (بدون لجن) خواهد داشت. از آنجا كه حجم مصرف بتن در كشور بسيار زياد مي‌باشد و نظر به كاهش بسيار كم مقاومت فشاري در اثر افزوده شدن مقادير كم لجن، نويسندگان اين مقاله ضمن الزامي دانستن مطالعۀ ديگر اثرات افزودن لجن به بتن، كاربرد لجن فاضلاب را به عنوان مصالح سنگي در مقادير كمتر از 10 درصد در بتن‌هاي معمول همچون بتن كفي توصيه مي‌كنند.