کاربرد لجن خشک تصفیه‌خانه فاضلاب به‌عنوان مصالح سنگی در تولید بتن

Abstract

شهر صنعتی البرز با قدمتی بیش از پنجاه سال، متشکل از منطقه مسکونی و صنعتی، واقع در 10 کیلومتری شهر قزوین است و تصفیه‌خانه آن از سال 1378 با ظرفیت 000,70 متر مکعب در روز بر‌اساس روش سیستم لجن فعال طراحی و راه اندازی گردید. در حال حاضر، پساب تولیدی حدود پانصد کارخانه بزرگ و کوچک توسط شبکۀ جمع‌آوری فاضلاب جهت تصفیه به این واحد وارد می‌شود. بزرگترین مشکل تصفیه‌خانه فوق از زمان راه اندازی، انباشت لجن در محوطه تصفیه‌خانه است که به‌دلیل ممانعت سازمان محیط زیست برای دفن بهداشتی به‌وجود آمده است. تحقیق حاضر در راستای حذف لجن مذکور از طریق کاربرد آن در مصالح بتنی صورت گرفته است. بر این اساس، در ابتدا لجن خشک مصرفی با کمک روش‌های XRD و XRF‌ به ترتیب از نظر فازهای کریستالی موجود و ترکیب شیمیایی آنالیز گردید. نتایج این آنالیز‌ها حاکی از وجود بیش از 50 درصد سیلیس (SiO2) در فاز کریستالی کوارتز، در لجن بود. همچنین وجود بیش از 20 درصد مواد آلی در این ماده این تفکر را تقویت نمود که این مواد باعث کاهش کیفیت بتن ساخته شده شوند. لذا، فرآیند حرارت‌دهی تا 650 درجه سلسیوس برای لجن خشک اولیه طراحی گردید. نتایج آنالیز XRD لجن پخته شده، حاکی از تغییراتی در فازهای کریستالی موجود بود. با توجه به بروز تغییرات کریستالی در این ماده احتمال ایجاد فعالیت پوزولانی (واکنش‌پذیری در محیط سیمان) وجود داشت که به منظور تشخیص آن آنالیزSTA ‌ انجام گردید. نتایج این آنالیز حاکی از عدم فعالیت پوزولانی لجن پخت شده بود. برای بررسی اثر لجن خشک بر خصوصیات بتن، دو طرح اختلاط بر پایۀ نسبت آب به سیمان 45/0 و 55/0 در نظر گرفته شد و مقادیر صفر، 5، 10، 20 و 30 درصد از لجن خشک در آن به‌کار رفت. برای بررسی اثر لجن بر عملکرد بتن، آزمون مقاومت فشاری به عنوان مشخصه دوام در نظر گرفته شده و آزمونه‌های عمل‌آوری شده (سه تکرار) طی3، 7، 28 و 90 روز مورد بررسی قرار گرفتند. نتایج نشان داد که نمونه‌های 90 روزه بتن حاوی 5 درصد لجن، کاهش حدود 4%، نمونه‌های حاوی 10درصد لجن ، کاهش حدود 8% و نمونه‌های حاوی 20 درصد لجن کاهش حدود 22% مقاومت فشاری را نسبت به نمونۀ شاهد (بدون لجن) خواهد داشت. از آنجا که حجم مصرف بتن در کشور بسیار زیاد می‌باشد و نظر به کاهش بسیار کم مقاومت فشاری در اثر افزوده شدن مقادیر کم لجن، نویسندگان این مقاله ضمن الزامی دانستن مطالعۀ دیگر اثرات افزودن لجن به بتن، کاربرد لجن فاضلاب را به عنوان مصالح سنگی در مقادیر کمتر از 10 درصد در بتن‌های معمول همچون بتن کفی توصیه می‌کنند.