بخشی از مقاله
چکیده
در این تحقیق به بررسی جامدسازی و تثبیت خاک معدنی آلوده به فلزات سنگین با سیمان پرتلند به عنوان یکی از تکنیکهای تصفیه در مدیریت پسماندهای خطرناک برای کاهش میزان شسته شدن آلاینده ها توسط نزولات جوی، تماس با آبهای سطحی و زیر زمینی یا شیرابه های خروجی از زمین دفنها پرداخته شد. نتایج آزمایش آب شویی که مطابق TCLP صورت گرفت حکایت از آن داشت که غلظت انواع فلزات در محلول استخراج که برای شبیه سازی شسته شدن آلاینده ها در مدت طولانی، اسیدی در نظر گرفته می شود حتی در نمونه های با سن کم در مقایسه با مقادیر حداکثر مجاز بمراتب کمتر بوده بگونه ای غلظت فلز سرب در محلول استخراج خاک آلوده تصفیه نشده از مقدار mg/l ٢/٥٧ به mg/l١٥٥/٠ در محلول استخراج نمونه های یکروزه جامدسازی و تثبیت کننده خاک آلوده کاهش یافت و راندمان تصفیه سرب بیش از ٩٧ درصد بدست آمد و در نتیجه بلحاظ زیست محیطی شرایط برای دفع ایمن پسماند فراهم گردید.
۱‐ مقدمه
"جامدسازی و تثبیت"١ از جمله تکنیک های تصفیه در مدیریت پسماند می باشد که طی آن پسماند خطرناک با مواد چسباننده - بایندر - مخلوط می گردد تا از روشهای فیزیکی و شیمیایی از میزان آب شویی٢ آلاینده های پسماند توسط نزولات جوی، تماس با آبهای سطحی و زیر زمینی یا شیرابه های خروجی از زمین دفنها، از انتقال و پراکندگی آلودگی در محیط زیست بخصوص منابع آبی - زیر زمینی و سطحی - ممانعت بعمل آید و پسماند خطرناک به پسماند یا ماده جدیدی تبدیل شده که بلحاظ زیست محیطی برای دفع در زمین دفن٣ یا حتی استفاده در مصارف ساخت و ساز، مناسب باشد. ]۱‐٤.[
برای هدف جامدسازی آلاینده ها از بایندرهای آلی و غیر آلی - معدنی - متنوعی استفاده شده است که اغلب آنها دارای خواص ثبیت کنندگی نیز هستند. در این میان سیمان پرتلند معمولی١ بعلت دردسترس بودن ، ارزان بودن و سازگاری با بسیاری از آلاینده ها، پرمصرف ترین و رایج ترین ماده بایندر مورد استفاده در این روش تصفیه می باشد. در تحقیقات صورت گرفته درباره جامدسازی و تثبیت پسماندها، اغلب هدف دستیابی به ماده - پسماند - ثانویه ای بوده است که برای دفع در زمین دفنها به لحاظ مسائل زیست محیطی مشکلی نداشته باشد که در مواردی توده سخت شده نهایی دارای مقاومت های مکانیکی مناسبی نیز شده است.
هدف از این تحقیق علاوه بر جامدسازی و تثبیت پسماند از نوع خاک آلوده به فلزات سنگین، دستیابی به توده ای است که از همان سنین اولیه دارای مقاومت فشاری مناسب و بالا در مقایسه با سایر تحقیقات باشد و یا اینکه روند کسب مقاومت فشاری آن سریع باشد بگونه ای که بتوان از آن در موارد خاص به عنوان ماده با مقاومت استفاده نمود. در نتیجه اصل توجیه کیفی٢ برای نمونه های آزمایشی ساخته شده رعایت گردید.
۲‐ مواد و روشها
۲‐۱‐ پسماند
پسماند مورد استفاده در این تحقیق خاک آلوده به فلزات سنگین بود که در اثر فعالیت های معدنی، آلوده شده و از اطراف معادن سرب و روی در استان زنجان تهیه شده است. برای تحلیل میزان آلودگی خاک از آن آزمایش XRF٣ بعمل آمد که در جدول ۱ ارائه شده است. همچنین از ساختار خاک تصویر SEM٤ تهیه شد که در شکل۱ آمده است. برای بررسی میزان آب شویی فلزات سنگین از خاک تصفیه نشده بر روی آن آزمایش آب شویی مطابق TCLP٥ انجام شد ]۵[ که رایج ترین آزمایش در این زمینه می باشد.
مقایسه نتایج بدست آمده از غلظت فلزات در محلول استخراج خاک تصفیه نشده با استاندارد TCLP نشان داد غلظت فلزات سرب و کادمیم از مقادیر حداکثر مجاز فراتر رفته و پسماند مطابق TCLP ، خطرناک و مطابق RCRA٦ و CERCLA٧ از نوع پر خطر٨ محسوب شده و موجب شد تا جامدسازی و تثبیت بر روی آن اجرا شود. غلظت فلزات در محلول استخراج خاک آلوده و نیز مقادیر مجاز در جدول۱ ارائه شده است.
خاک تهیه شده در اثر فعالیتها و فرآیندهای معدنی، دارای رطوبت بود بطوریکه موجب کلوخه شدن آن شده بود. بنابراین ابتدا توسط خرد کن دندانه ای به کلوخه های کوچکتری خرد و سپس در هوای آزاد خشک شد. کلوخه های خشک شده مجدداﹰ توسط آسیاب میله ای به اندازه اصلی خود خاک، کاملاﹰ ریز شد. ریزی و نرمی خاک آسیاب شده بگونه ای بود که ۰۰۱ درصد آن از الک نمره ۰۰۱ ʽm - ١٥٠ - عبور کرد.
۲‐۲‐ مصالح
۲‐۲‐۱‐ سیمان
سیمان مورد استفاده در این تحقیق از نوع سیمان پرتلند تیپ۲ بود.
۲‐۲‐۲‐ شن و ماسه - مصالح سنگی -
کیفیت شن و ماسه مورد استفاده در این تحقیق مطابق استانداردASTM-C127 و ASTM-C33 بررسی گردید]۶و۷.[
۲‐۳‐ ساخت نمونه ها
نمونه های بتنی مطابق استاندارد ASTM-C109، مکعب شکل و به ابعاد ۵×۵×۵ سانتیمتر بصورت سه تایی١ ساخته شد ]۸[ که استاندارد مورد استفاده در بسیاری از مقالات نیز بود. در این استاندارد مقادیر مصرفی برای ساخت ۳ عدد نمونه بتنی شامل۰۵۲ گرم سیمان ، نسبت مصالح سنگی - ماسه - به سیمان ۵۷/۲ و نسبت آب به سیمان ۵۸۴/۰ بود. پیش از ساخت نمونه های اصلی مربوط به جامدسازی و تثبیت، نمونه هایی با نسبتهای مختلف خاک آلوده به سیمان با رعایت اصل توجیه کیفی بتن ساخته شد تا نسبت نهایی و بهینه برای اختلاط خاک آلوده به سیمان بدست آید.
در این تحقیق اصل توجیه کیفی بدین صورت لحاظ گردید که حداکثر ۴۲ ساعت پس از ساختن و جا دادن ملات بتنی درون قالب، سختی و گیرش نمونه ها بقدری باشد که امکان سالم خارج نمودن آنها از قالب وجود داشته باشد. بنابراین نمونه هایی با نسبتهای وزنی خاک به سیمان ۵، ۰۱، ۵۱ و ۰۲ درصد ساخته شد. در این میان آنها نمونه های با نسبتهای ۵ و ۰۱ درصد مورد توجه قرار گرفت و برای مطالعه دقیقتر، نمونه هایی با نسبتهای ۶، ۷ ، ۸ و ۹ درصد نیز ساخته شد و در نهایت با ملاک ذکر شده نسبت بهینه اختلاط خاک آلوده به سیمان برابر ۸ درصد وزنی سیمان انتخاب گردید.
