کاربرد لجن خشک تصفیه خانه فاضلاب به عنوان مصالح سنگی در تولید بتن

شهر صنعتی البرز با قدمتی بیش از پنجاه سال، متشکل از منطقه مسکونی و صنعتی، واقع در ۱۰ کیلومتری شهر قزوین است و تصفیه خانه آن از سال ۱۳۷۸ با ظرفیت ۰۰۰,۷۰ متر مکعب در روز بر اساس روش سیستم لجن فعال طراحی و راه اندازی گردید. در حال حاضر، پساب تولیدی حدود پانصد کارخانه بزرگ و کوچک توسط شبکه جمع آوری فاضلاب جهت تصفیه به این واحد وارد می شود. بزرگترین مشکل تصفیه خانه فوق از زمان راه اندازی، انباشت لجن در محوطه تصفیه خانه است که به دلیل ممانعت سازمان محیط زیست برای دفن بهداشتی به وجود 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 روش های XRD و XRF به ترتیب از نظر فازهای کریستالی موجود و ترکیب شیمیایی آنالیز گردید. نتایج این آنالیز ها حاکی از وجود بیش از ۵۰ درصد سیلیس (SiO۲) در فاز کریستالی کوارتز، در لجن بود. همچنین وجود بیش از ۲۰ درصد مواد آلی در این ماده این تفکر را تقویت نمود که این مواد باعث کاهش کیفیت بتن ساخته شده شوند. لذا، فرآیند حرارت دهی تا ۶۵۰ 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 (واکنش پذیری 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 پایه نسبت آب به سیمان ۴۵/۰ و ۵۵/۰ در نظر گرفته شد و مقادیر صفر، ۵، ۱۰، ۲۰ و ۳۰ درصد از لجن خشک در آن به کار رفت. برای بررسی اثر لجن بر عملکرد بتن، آزمون مقاومت فشاری به عنوان مشخصه دوام در نظر گرفته شده و آزمونه های عمل آوری شده (سه تکرار) طی۳، ۷، ۲۸ و ۹۰ روز مورد بررسی قرار گرفتند. نتایج نشان داد که نمونه های ۹۰ روزه بتن حاوی ۵ درصد لجن، کاهش حدود ۴%، نمونه های حاوی ۱۰درصد لجن ، کاهش حدود ۸% و نمونه های حاوی ۲۰ درصد لجن کاهش حدود ۲۲% مقاومت فشاری را نسبت به نمونه شاهد (بدون لجن) خواهد داشت. از آنجا که حجم مصرف بتن در کشور بسیار زیاد می باشد و نظر به کاهش بسیار کم مقاومت فشاری در اثر افزوده شدن مقادیر کم لجن، نویسندگان این مقاله ضمن الزامی دانستن مطالعه دیگر اثرات افزودن لجن به بتن، کاربرد لجن فاضلاب را به عنوان مصالح سنگی در مقادیر کمتر از ۱۰ درصد در بتن های معمول همچون بتن کفی توصیه می کنند.

کلیدواژه ها:

لجن ، بتن ، مقاومت فشاری ، فاضلاب ، آنالیز XRD و .XRF