بخشی از مقاله
خلاصه
تخریب مواد آلی در زباله موجب تغییر در خصوصیات و ترکیب مواد زائد جامد میشود. در این مقاله تغییرات خصوصیات مکانیکی زباله و پارامترهای مقاومت برشی به عنوان تابعی از زمان گردآوری شده است. مشاهده میشود به رغم اهمیت اثر سن بر روی مقاومت برشی مواد زائد، توافق کلی در میان محققین وجود ندارد و در حالی که برخی از آنها افزایش مقاومت برشی با افزایش سن زباله را نشان میدهند، افراد دیگری کاهش در مقدار این پارامتر را با گذشت زمان نمایش میدهند. همچنین گروه دیگری از نویسندگان بیان میکنند که تجزیه مواد زائد بر روی مقاومت برشی زباله تأثیر نمیگذارد و مقادیر مقاومت برشی یکسان برای زباله تازه و قدیمی در نظر گرفتهاند.
1. مقدمه
مطالعات بسیاری بر روی خواص ژئوتکنیکی مواد زائد جامد انجام شده است، با این حال مطالعات بسیار کمی در تعیین خواص مواد زائد تجزیه شده در مدفن صورت گرفته است.
با انجام آزمایشهای غیر هوازی بر روی مواد زائد جامد در آزمایشگاه و چرخش مجدد شیرابه مشاهده کردند که افزایش تجزیه پذیری زباله موجب افزایش تراکم شده اما مقاومت برشی و ضریب هدایت هیدرولیکی کاهش مییابند.
در ادبیات فنی غالباً از روشهای کلاسیک آزمایشهای ژئوتکنیکی برای محاسبه مقاومت مواد زائد جامد استفاده میشود، در حالیکه در زائدات با محتوی مواد آلی بالا به علت پوسیدگی این مواد با زمان، مقاومت تغییر خواهد کرد.
2. اندازه ذرات در مراحل مختلف تجزیه
در شکل 1 توزیع اندازه ذرات در مراحل مختلف تجزیه نشان داده شده است، مشاهده میشود اندازه ذرات به علت فرآیند تجزیه بیولوژیکی و تغییرات شیمیایی کاهش مییابد. تمام آزمایشها در درصد وزنی رطوبت %50 - بر اساس وزن تر - انجام شده است.
شکل -1 اندازه ذرات مواد ژائد جامد در مراحل مختلف تجزیه
3. وزن مخصوص مواد زائد در مراحل مختلف تجزیه
وزن مخصوص مواد زائد جامد در جدول 1 نشان داده شده است. مشاهده میشود با افزایش روند تجزیه، وزن مخصوص و درجه تجزیه افزایش مییابد در صورتیکه درصد محتوی مواد آلی کاهش یافته است.
جدول -1 اندازهگیری وزن مخصوص در مراحل مختلف تجزیه
پارامتر درجه تحزیه - DOD - برای بیان میزان تجزیه بیولوژیکی مورد استفاده قرار میگیرد و مطابق معادله 1 محاسبه میگردد.که در آن X ft مقدار مواد آلی زباله در هر مرحله از تجزیه و X fo قسمت آلی اولیه زباله است.بدیهی است که DOD برای زباله تجزیه نشده - %0 - و برای زبالهای که تمام مواد آلی آن تجزیه شده باشد - %100 - محاسبه میشود.
4. هدایت هیدرولیکی
ضریب هدایت هیدرولیکی در زباله تازه و تجزیه شده در محدوده برآورد شده است
مشاهده شد هدایت هیدرولیکی در زباله تجزیه شده از زباله تازه مقدار کمتری دارد، این کاهش را میتوان به اثر تجزیه و افزایش تراکم در نمونه نسبت داد. وزن مخصوص بالک نمونههای زباله تازه در حدود بود، که به m3 16.87kN در نمونه زباله تجزیه شده افزایش یافت - شکل. - a -2
همچنین کاهش ضریب هدایت هیدرولیکی خاک رس در زباله تجزیه شده به کاهش اندازه ذرات رس نسبت داده شد.
در آزمایش نفوذ مشاهده شد با افزایش فشار محصور شدگی، ضریب هدایت هیدرولیکی کاهش مییابد که روندی شبیه به خاک دارد، این کاهش به علت کاهش اندازه ذرات با تجزیه و افزایش درصد ریزدانه و در نتیجه تراکم بالاتر است
شکل -2 تغییرات هدایت هیدرولیکی نمونه زباله - a با وزن مخصوص خشک - b با فشار محصور شدگی
5. تراکم پذیری
در شکلa-3 تغییرات تراکم عادی با حداکثر کرنش محوری نمونههای مواد زائد جامد در مراحل تجزیه نشان داده شده است. شیب این نمودار - نسبت تراکم، - Cc محاسبه شده و در شکل نشان داده شده است. لازم به ذکر است که نسبت تراکمی که برای محاسبه نشست Landfill استفاده میشود با استفاده از معادله - 2 - به شاخص تراکم Cc مرتبط میشود.
که در این رابطه e0 نسبت تراکم اولیه است. شکل b-3 تغییرات نسبت تراکم با درجه تجزیه را نمایش میدهد. همانطور که در شکل مشاهده میشود، نسبت تراکم نمونههای زباله در محدوده 0.15 0.34 متفاوت است و با افزایش درجه تجزیه نسبت تراکم کاهش یافته است.
شکل - a -3 تراکم پذیری نمونه زباله - b تغییرات نسبت تراکم با درجه تجزیه در نمونه زباله
رفتار خزشی نمونه زباله تازه و تجزیه شده آزمایشگاهی از طریق آزمایشهای دراز مدت تراکم تحت تنش ثابت قائم مورد مطالعه قرار گرفت. با توجه به مقدار تراکم در طول زمان نسبت تراکم ثانویه C محاسبه گردید. C به صورت t1 - log - t2 تعریف میشود.
لازم به ذکر است که نسبت تراکم ثانویه و شاخص تراکم ثانویه با معادله - 3 - به یکدیگر مرتبط میشوند.که در این رابطه t1 زمان نشست اولیه پس از تکمیل مدفن و t2 زمان مورد نظر بعد از تکمیل مدفن میباشند.
که در این رابطه e p نسبت تخلخل در پایان تراکم اولیه است. با کاهش نسبت تراکم ثانویه افزایش تجزیه پذیری نمونه زباله مشاهده می-شود. شکل 4 تغییرات نسبت تراکم ثانویه را با درجه تجزیه نشان میدهد که رفتار مشابهی با نسبت تراکم اولیه دارد.
شکل -4 تغییرات نسبت تراکم ثانویه با درجه تجزیه
6. پارامترهای مقاومت برشی
مواد زائد جامد شهری MSW یک ماده ترکیبی است و خصوصیات مقاومتی آن مانند عمده مواد ترکیبی مانند خاک تقویت شده است. در این مواد مقاومت برشی از تعامل بخش اصطکاکی و نیروی کششی حاصل میشود. نیروی کششی ترکیبی از فیبر و مصالحی شبیه به فویل مانند کاغذ و پلاستیک در ترکیب زباله است. این مواد اثر تقویت کنندهگی را ایجاد میکنند و Fiber-cohesion نامیده میشود. بخش اصطکاکی به بخش دانه-ای ترکیبات مربوط میشود. به طور کلی تعیین پارامترهای مقاومت برشی زائدات جامد با سه روش امکان پذیر است
