zunia.vn

Tuyển sinh 2024 dành cho Gen-Z

zunia.vn

» Khoa Học Tự Nhiên

» Môi trường

Nghiên cứu các yếu tố ảnh hưởng đến quá trình sản xuất gạch không nung sử dụng bùn thải hệ thống thoát nước đô thị

Chia sẻ: _ _ | Ngày: | Loại File: PDF | Số trang:11

Báo xấu

11
lượt xem 3
download

Download Vui lòng tải xuống để xem tài liệu đầy đủ

Bài viết Nghiên cứu các yếu tố ảnh hưởng đến quá trình sản xuất gạch không nung sử dụng bùn thải hệ thống thoát nước đô thị đánh giá một số yếu tố ảnh hưởng đến quá trình sản xuất gạch không nung khi sử dụng bùn thải hệ thống thoát nước đô thị như: Hàm lượng chất hữu cơ trong bùn, tỷ lệ bùn phối trộn, tỷ lệ xi măng và các chất phụ gia sử dụng.

Chủ đề:

Bình luận(0) Đăng nhập để gửi bình luận!

Lưu

Nội dung Text: Nghiên cứu các yếu tố ảnh hưởng đến quá trình sản xuất gạch không nung sử dụng bùn thải hệ thống thoát nước đô thị

KỶ YẾU HỘI NGHỊ KHOA HỌC TOÀN QUỐC TRÁI ĐẤT, MỎ, MÔI TRƯỜNG BỀN VỮNG LẦN THỨ V Doi: 10.15625/vap.2022.0171 NGHIÊN CỨU CÁC YẾU TỐ ẢNH HƯỞNG ĐẾN QUÁ TRÌNH SẢN XUẤT GẠCH KHÔNG NUNG SỬ DỤNG BÙN THẢI HỆ THỐNG THOÁT NƯỚC ĐÔ THỊ Nguyễn Xuân Huân, Nguyễn Mạnh Khải, Phạm Thị Thuý* 1 0F Khoa Môi trường, Trường Đại học Khoa học Tự nhiên, Đại học Quốc gia Hà Nội 334 Nguyễn Trãi, Thanh Xuân, Hà Nội TÓM TẮT Cùng với sự phát triển và gia tăng dân số, các đô thị đã phát sinh một lượng lớn bùn thải từ mạng lưới mương, cống thoát nước và bùn nạo vét hồ điều hòa. Bùn thải từ hệ thống thoát nước đô thị hiện đang được xử lý bằng phương pháp chôn lấp thông thường. Với lượng bùn phát sinh lớn đang tạo ra những áp lực và chi phí xử lý rất lớn. Phương pháp này cũng gây lãng phí diện tích đất để chôn lấp và cũng gây ra những nguy cơ nhất định đến môi trường do rò rỉ nước thải ra môi trường. Việc tận dụng bùn thải để sản xuất vật liệu xây dựng cũng là một phương pháp để giải quyết vấn đề này. Kết quả của nghiên cứu cho thấy bùn thải từ hệ thống thoát nước chứa lượng lớn SiO2, CaO, Fe2O3, Al2O3 tương ứng là 82,8; 3,55; 2,06 và 3,24 % phù hợp cho việc tận thu bùn thải sau xử lý làm nguyên liệu sản xuất gạch không nung. Để sản xuất gạch không nung đạt TCVN 6477:2016, M5 có thể sử dụng tối đa 30 % bùn thải thoát nước thay thế cho nguyên liệu sản xuất gạch không nung. Từ khóa: Gạch không nung, bùn thải hệ thống thoát nước, bùn thải đô thị. 1. MỞ ĐẦU Cùng với quá trình đô thị hoá lưu lượng nước thải và nước mưa tăng nhanh trong những năm gần đây, tuy nhiên hệ thống thoát nước cải tạo và xây dựng mới không đáp ứng kịp nên tình trạng ứ đọng và ngập úng nước mưa, ô nhiễm nguồn nước mặt ngày càng trầm trọng. Hầu hết các đô thị chưa có trạm xử lý nước thải tập trung. Nước thải sinh hoạt, bệnh viện, công nghiệp,... không qua xử lý mà xả thẳng vào hệ thống cống thoát nước, hồ ao, kênh rạch, sông ngòi... gây ô nhiễm nặng nề cho môi trường, ảnh hưởng xấu đến sức khoẻ cộng đồng và cảnh quan, cản trở đầu tư và du lịch [1]. Trong đó, bùn cặn trong mạng lưới thoát nước (cống, kênh mương và hồ) không tập trung, khó thu gom và thành phần rất phức tạp. Các loại bùn cặn này dễ gây ô nhiễm môi trường sông hồ, làm suy giảm hàm lượng oxy hoà tan và mất cân bằng sinh thái trong nguồn nước mặt. Với lượng lắng đọng lớn, bùn cặn trên mạng lưới thoát nước gây cản trở dòng chảy, hạn chế điều kiện tiêu thoát nước, đặc biệt là thời gian đầu mùa mưa. Bùn thải từ hệ thống thoát nước đô thị hiện đang được xử lý bằng phương pháp chôn lấp thông thường; với lượng bùn phát sinh lớn đang tạo ra những áp lực và chi phí xử lý rất lớn. Hơn nữa, phương pháp chôn lấp cũng gây lãng phí diện tích đất và gây ra những nguy cơ ô nhiễm môi trường do rò rỉ nước thải, khí thải [2]. Do đó, giải pháp tận dụng bùn thải hệ thống thoát nước để làm nguyên vật liệu sản xuất vật liệu xây dựng sẽ làm giảm diện tích chôn lấp và giảm nguy cơ ô nhiễm môi trường [4, 5]. Sản xuất và sử dụng vật liệu xây dựng không nung là xu thế phát triển tất yếu của Việt Nam và thế giới. Vật liệu xây dựng không nung là các vật liệu, cấu kiện, dạng block, viên hoặc tấm có thể * Tác giả liên hệ, địa chỉ email: phamthithuy@hus.edu.vn 173
Nguyễn Xuân Huân, Nguyễn Mạnh Khải, Phạm Thị Thuý thay thế gạch đất sét nung, dùng để xây các kết cấu tường bao che, tường ngăn trong các công trình xây dựng dân dụng và công nghiệp. Gạch không nung thông thường có hai thành phần chính là chất kết dính và cốt liệu. Ngoài ra còn có các thành phần khác như chất tạo khí, phụ gia giảm nước, phụ gia đóng rắn nhanh, phụ gia cải thiện cường độ, chất tạo màu. Chất kết dính thường là xi măng portland, vôi + xỉ, vôi + puzolan, vôi + tro bay, ngoài ra còn có các hệ xi măng khác có những tính năng đặc biệt như xi măng magnê, xi măng cao nhôm, xi măng geopolymer. Bùn thải hệ thống thoát nước có chứa thành phần oxit kim loại, có thể làm cốt liệu trong thành phần của gạch không nung [5]. Mục tiêu của bài báo là đánh giá một số yếu tố ảnh hưởng đến quá trình sản xuất gạch không nung khi sử dụng bùn thải hệ thống thoát nước đô thị như: hàm lượng chất hữu cơ trong bùn, tỷ lệ bùn phối trộn, tỷ lệ xi măng và các chất phụ gia sử dụng. 2. ĐỐI TƯỢNG VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU 2.1. Đối tượng Bùn thải mạng lưới mương, cống thoát nước của thành phố Hà Nội được lấy tại kênh mương Phúc Lợi, Long Biên, Hà Nội có toạ độ 21°2'0.80"N; 105°55'58.73"E. Bùn kênh mương Phúc Lợi được Xí nghiệp thoát nước số 5, Công ty thoát nước Hà Nội nạo vét bằng phương pháp hút và chứa vào xe chuyên dụng. 2.2. Nguyên liệu và quy trình thực hiện Nguyên liệu: - Bùn thải lấy từ mương, cống thoát nước được phơi khô trong môi trường không khí và nghiền nhỏ, cho qua rây 1 mm; Xi măng Hoàng Thạch mác PCB40; Cát vàng (cho qua rây 1 mm). - Phụ gia: Phụ gia gốc polymer hữu cơ làm chất phân tán và phụ gia hoạt tính vô cơ làm mầm kết tinh sớm (HPMC), đá mạt có kích thước 3 - 5 mm. Quy trình làm gạch được thực hiện với các bước như sau: Bước 1: Làm khô nguyên liệu bùn đến độ ẩm còn 2-5 %, nghiền nhỏ, cho qua rây 1 mm. Bước 2: Phối trộn bùn với cát, xi măng và các phụ gia theo các tỷ lệ khác nhau. Bước 3: Định hình viên gạch với kích thước 200 × 95 × 60 mm. Bước 4: Bảo dưỡng gạch sau khi định hình. 2.3. Phương pháp bố trí thí nghiệm 2.3.1. Nghiên cứu ảnh hưởng của thành phần hữu cơ trong bùn và tỷ lệ xi măng đến cường độ chịu nén của gạch Căn cứ theo TCVN 7570:2006, yêu cầu với cốt liệu cho bê tông và vữa, để có thể tận thu bùn thải làm vật liệu xây dựng không nung nghiên cứu này đã tiến hành loại bỏ bớt tạp chất hữu cơ có trong bùn thải bằng phương pháp trọng lực để làm giảm tạp chất hữu cơ trong bùn về khoảng 0,25; 0,5; 1; 2; 3; và 4 % sau đó phối trộn với các nguyên liệu và phụ gia khác theo các tỷ lệ cụ thể trong Bảng 1 để định hình thành gạch không nung. Mẫu CT0 là các mẫu đối chứng, không sử dụng bùn thải thoát nước. 174
Nghiên cứu các yếu tố ảnh hưởng đến quá trình sản xuất gạch không nung sử dụng bùn thải… Bảng 1. Công thức thí nghiệm nghiên cứu ảnh hưởng của thành phần chất hữu cơ trong bùn và tỷ lệ xi măng Thành phần Tỷ lệ phối trộn theo % khối lượng Công thức hữu cơ trong TN bùn (%) Bùn Xi măng Cát Đá mạt HPMC CT0-20 0 0 20 50 28 2 CT1 0,25 30 20 20 28 2 CT2 0,5 30 20 20 28 2 CT3 1 30 20 20 28 2 CT4 2 30 20 20 28 2 CT5 3 30 20 20 28 2 CT6 4 30 20 20 28 2 CT0-15 0 0 15 55 28 2 CT7 0,25 30 15 25 28 2 CT8 0,5 30 15 25 28 2 CT9 1 30 15 25 28 2 CT10 2 30 15 25 28 2 CT11 3 30 15 25 28 2 CT12 4 30 15 25 28 2 CT0-10 0 0 10 60 28 2 CT13 0,25 30 10 30 28 2 CT14 0,5 30 10 30 28 2 CT15 1 30 10 30 28 2 CT16 2 30 10 30 28 2 CT17 3 30 10 30 28 2 CT18 4 30 10 30 28 2 2.3.2. Nghiên cứu ảnh hưởng của tỷ lệ bùn phối trộn và tỷ lệ xi măng đến cường độ chịu nén của gạch Nghiên cứu đã bố trí các thí nghiệm với các tỷ lệ bùn sử dụng làm gạch không nung thay đổi từ 5 - 40 % và ở 03 tỷ lệ xi măng sử dụng là 10, 15 và 20 % (Chi tiết tại Bảng 2). Bảng 2. Công thức thí nghiệm nghiên cứu ảnh hưởng của tỷ lệ bùn phối trộn và tỷ lệ xi măng Tỷ lệ phối trộn theo % khối lượng Công thức TN Bùn Xi măng Cát Đá mạt HPMC CT19 5 20 45 28 2 CT20 10 20 40 28 2 CT21 15 20 35 28 2 CT22 20 20 30 28 2 CT23 25 20 25 28 2 CT24 30 20 20 28 2 175
Nguyễn Xuân Huân, Nguyễn Mạnh Khải, Phạm Thị Thuý CT25 35 20 15 28 2 CT26 40 20 10 28 2 CT27 5 15 50 28 2 CT28 10 15 45 28 2 CT29 15 15 40 28 2 CT30 20 15 35 28 2 CT31 25 15 30 28 2 CT32 30 15 25 28 2 CT33 35 15 20 28 2 CT34 40 15 15 28 2 CT35 5 10 55 28 2 CT36 10 10 50 28 2 CT37 15 10 45 28 2 CT38 20 10 40 28 2 CT39 25 10 35 28 2 CT40 30 10 30 28 2 CT41 35 10 25 28 2 CT42 40 10 20 28 2 2.4. Phương pháp xác định chất lượng của gạch Xác định cường độ nén theo TCVN 6355-2:2009: Sử dụng 5 viên gạch làm mẫu thử, mỗi viên gạch được cắt ngang và chồng lên nhau, hai đầu cắt nằm về hai phía khác nhau, ngâm các nửa viên gạch vào nước từ 2 đến 5 phút, sử dụng vữa xi măng để trát phẳng cả hai mặt tiếp xúc với máy ép của mẫu thử và cả hai mặt không có vết lõm, bọt khí, hai mặt trát phẳng phải song song với nhau. Sau khi trát, mẫu được đặt trong phòng thí nghiệm 72 giờ rồi đem thử cường độ nén bằng máy. Xác định độ hút nước theo TCVN 6355-4:2009: Sử dụng 5 viên gạch, sấy lên ở nhiệt độ 105 oC đến 110 oC đến khối lượng không đổi, đặt mẫu thử nơi khô ráo rồi cân mẫu (m0). Đặt các mẫu thử theo chiều thẳng đứng trong thùng nước, ngâm trong 24 tiếng. Sau khi vớt mẫu ra, thấm khô bề mặt gạch và cân mẫu đã bão hòa nước trong vòng 3 phút (m1). Độ hút nước được tính theo công thức: trong đó: X – độ hút nước (%), m0 – khối lượng mẫu ban đầu (g), m1 – khối lượng mẫu sau khi bão hoà (g). Xác định độ rỗng theo TCVN 6355-6:2009: Nhúng mẫu thử vào nước trong 1 tiếng sau đó cân xác định khối lượng mẫu. Khối lượng của mẫu thử cân trong nước mn được xác định bởi hai lần cân liên tiếp trong vòng 30 phút khác nhau nhỏ hơn 0,2 % và ghi kết quả của lần cân thứ 2. Sau đó lẫy mẫu ra khỏi nước, dùng khăn ẩm thấm nước phía bề mặt của mẫu và ngay lập tức cân mẫu đó ngoài không khí để xác định khối lượng mẫu ngoài không khí mkk. Độ lỗ rỗng được tính theo công thức: 176
Nghiên cứu các yếu tố ảnh hưởng đến quá trình sản xuất gạch không nung sử dụng bùn thải… trong đó: vt – độ rỗng (mm3), mkk – khối lượng của mẫu thử đã ngâm trong nước cân trong không khí (g), mn – khối lượng của mẫu đã ngâm trong nước cân trong nước (g), pn - khối lượng riêng của nước (g/mm3). Các đặc tính này được xác định tại phòng thí nghiệm kiểm định vật liệu xây dựng LAS-XD1234, Viện Nghiên cứu và Ứng dụng vật liệu xây dựng nhiệt đới, Trường Đại học Xây dựng Hà Nội. 3. KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN 3.1. Thành phần, tính chất bùn thải sử dụng trong thí nghiệm 3.1.1. Hàm lượng oxit Kết quả phân tích thành phần oxit trong bùn thải được thể hiện tại Bảng 3 cho thấy hàm lượng SiO2 chiếm tỷ lệ cao nhất 82,8 %, tiếp theo đó là CaO 3,55 % và sau đó là Al2O3 3,24 % và Fe2O3 là 2,06 %. Với hàm lượng SiO2 và CaO cao là một trong yếu tố thuận lợi cho việc tận thu bùn thải để làm vật liệu xây dựng không nung. CaO phản ứng mạnh với nước tạo thành canxi hydroxit là một trong những vật liệu được sử dụng làm chất kết dính trong ngành vật liệu xây dựng không nung. Bảng 3. Hàm lượng oxit trong bùn thải (%) TT Al2O3 Fe2O3 SiO2 CaO MgO 1 3,24 2,06 82,8 3,55 1,60 3.1.2. Thành phần kim loại nặng trong mẫu bùn thải Hàm lượng kim loại nặng trong mẫu bùn thải được thể hiện trong Bảng 4 cho thấy hàm lượng các kim loại nặng trong mẫu bùn nghiên cứu đều thấp hơn Quy chuẩn kỹ thuật quốc gia về chất lượng trầm tích theo QCVN 43:2017/BTNMT. Với kết quả phân tích hàm lượng kim loại trong mẫu bùn thải như trên khá thuận lợi cho việc tận thu làm vật liệu xây dựng không nung do ít có nguy cơ gây tác động do sự rửa trôi các kim loại ra môi trường. Kết quả phân tích tại Bảng 4 cũng cho thấy bùn thải này có hàm lượng các kim loại nặng cũng thấp hơn quy chuẩn cho phép QCVN 03-MT:2015/BTNMT, Quy chuẩn kỹ thuật quốc gia về giới hạn cho phép của một số kim loại nặng trong đất (áp dụng cho đất nông nghiệp). Do đó, bùn thải từ hệ thống thoát nước đô thị có các chỉ tiêu kim loại nặng nằm trong ngưỡng an toàn đối với các quy định về chất thải nguy hại, có thể sử dụng làm nguyên liệu sản xuất gạch không nung. Bảng 4. Hàm lượng kim loại nặng tổng số trong mẫu Đơn vị: (mg/kg) TT Mẫu Cu Ni Zn Cr Cd Pb 1 Bùn thải từ hệ thống thoát nước 28,1 4,80 120 24,7
Nguyễn Xuân Huân, Nguyễn Mạnh Khải, Phạm Thị Thuý Bảng 5. Thành phần cấp hạt mẫu bùn thải Thành phần cơ giới (%) TT Loại mẫu Sét cục và các Cát Limon (0,01 < x < Sét (< 0,001 tạp chất dạng (0,05 mm < x) 0,05 mm) mm) cục Bùn thải từ 1 hệ thống Không có 86,8 12,4 0,8 thoát nước TCVN Không được có - - < 1,5 7570 : 2006 Kết quả nghiên cứu cho thấy mẫu bùn tại mương Phúc Lợi, Hà Nội có thành phần chủ yếu là cát 86,8 %, hàm lượng sét chỉ chiếm 0,8 % đạt tiêu chuẩn TCVN 7570:2006, yêu cầu kỹ thuật đối với cốt liệu cho bê tông và vữa. 3.1.4. Một số tính chất lý – hóa cơ bản của mẫu bùn Kết quả xác định các tính chất lý - hoá cơ bản của mẫu bùn sử dụng trong nghiên cứu này được trình bày trong Bảng 6. Bảng 6. Tính chất lý - hoá cơ bản của các mẫu bùn Thông số Chất hữu SO42- Nhiệt trị Độ ẩm (%) pH Cl- (%) TT Ký hiệu mẫu cơ (%) (%) (cal/g) 1 Bùn thải thoát 33,8 7,14 4,1 0,09 0,28
Nghiên cứu các yếu tố ảnh hưởng đến quá trình sản xuất gạch không nung sử dụng bùn thải… yêu cầu kỹ thuật đối với cốt liệu cho bê tông và vữa, nếu tổng hàm lượng ion Cl- trong 1 m3 bê tông (từ tất cả các nguồn vật liệu chế tạo) không vượt quá 0,6 kg, thì cát có hàm lượng ion Cl- lớn hơn 0,05 % vẫn có thể được sử dụng. Do đó, bùn thải từ kênh mương thoát nước có thể sử dụng làm nguyên liệu sản xuất vật liệu xây dựng. 3.2. Ảnh hưởng của tỷ lệ phối trộn đến cường độ chịu nén của gạch * Ảnh hưởng của thành phần hữu cơ đến cường độ chịu nén của gạch Kết quả xác định ảnh hưởng của thành phần hữu cơ đến cường độ chịu nén của gạch được thể hiện ở Hình 1 cho thấy tạp chất hữu cơ có trong bùn thải và tỷ lệ xi măng sử dụng ảnh hưởng khá lớn đến cường độ chịu nén của gạch. Tại tất cả các tỷ lệ xi măng sử dụng, các mẫu gạch có sử dụng bùn thải đều cho kết quả cường độ chịu nén nhỏ hơn mẫu đối chứng tương ứng. Nếu so sánh kết quả nghiên cứu tại Hình 1 với TCVN 6477:2016 áp dụng đối với gạch bê tông có mác M3,5 thì hầu hết các công thức thí nghiệm đều đạt tiêu chuẩn, ngoại trừ mẫu CT12 (sử dụng 30 % bùn có hàm lượng hữu cơ là 4 % và xi măng sử dụng là 15 %) và CT17, CT18 (sử dụng 30 % bùn có hàm lượng hữu cơ tương ứng là 3 và 4 % và xi măng sử dụng là 10 %) thì không đạt tiêu chuẩn TCVN 6477:2016, M3,5. Nếu so sánh kết quả nghiên cứu tại Hình 1 với TCVN 6477:2016 áp dụng đối với gạch bê tông có mác M5 thì có 11/18 công thức thí nghiệm cho kết quả mẫu gạch có cường độ chịu nén > 5 MPa, đạt TCVN 6477:2016, M5. Tỷ lệ xi măng sử dụng là 20 % thì tất cả các mẫu thí nghiệm đều cho kết quả mẫu gạch có cường độ chịu nén đạt tiêu chuẩn TCVN 6477:2016, M5. Tỷ lệ xi măng sử dụng tương ứng 15 và 10 % thì mẫu bùn phải có hàm lượng hữu cơ tương ứng < 2 và < 1 % thì mẫu gạch có cường độ chịu nén đạt tiêu chuẩn TCVN 6477:2016, M5. TCVN 6477:2016, M10 10 9 8 Cường độ chịu nén, Mpa 7 6 5 4 3 2 1 0 Hình 1. Cường độ chịu nén của gạch theo thành phần hữu cơ trong bùn và tỷ lệ xi măng sử dụng Nếu so sánh kết quả nghiên cứu tại Hình 1 với TCVN 6477:2016 áp dụng đối với gạch bê tông có mác M7,5 thì có 6/18 công thức thí nghiệm cho kết quả mẫu gạch có cường độ chịu nén > 7,5 179
Nguyễn Xuân Huân, Nguyễn Mạnh Khải, Phạm Thị Thuý MPa, đạt tiêu chuẩn cường độ nén so với TCVN 6477:2016, M7,5. Với mẫu bùn có hàm lượng hữu cơ < 2 %, thì các mẫu gạch sử dụng tỷ lệ xi măng 15 % và 20 % đạt độ nén (theo tiêu chuẩn TCVN 6477:2016, M7,5); mẫu gạch sử dụng tỷ lệ xi măng 10 % thì không đạt tiêu chuẩn độ nén. Nếu so sánh kết quả nghiên cứu tại Hình 1 với TCVN 6477:2016 áp dụng đối với gạch bê tông có mác M10 thì chỉ có 2/18 công thức thí nghiệm cho kết quả mẫu gạch có cường độ chịu nén > 10 MPa, đạt TCVN 6477:2016, M10 ở công thức CT1 và CT2 khi sử dụng 30 % bùn có hàm lượng chất hữu cơ < 0,5 %. * Ảnh hưởng của tỷ lệ bùn phối trộn đến cường độ chịu nén của gạch Theo kết quả ở Hình 2 và kết quả các công thức đối chứng (CT0-20, CT0-15 và CT0-10) ở Hình 1 cho thấy tỷ lệ bùn và tỷ lệ xi măng sử dụng ảnh hưởng khá lớn đến cường độ chịu nén của gạch. Tại tất cả các tỷ lệ xi măng sử dụng khác nhau, các mẫu gạch có sử dụng bùn thải đều cho kết quả cường độ chịu nén nhỏ hơn mẫu đối chứng tương ứng. Nếu so sánh kết quả nghiên cứu tại Hình 2 với TCVN 6477:2016 áp dụng đối với gạch bê tông có mác M3,5 thì hầu hết các mẫu gạch có sử dụng xi măng là 20 % đều đạt tiêu chuẩn, ngoại trừ mẫu CT26 (sử dụng tỷ lệ bùn phối trộn là 40 %) không đạt tiêu chuẩn TCVN 6477:2016, M3,5. Các mẫu gạch có tỷ lệ xi măng 15 % và tỷ lệ bùn thải phối trộn < 25 % đều đạt tiêu chuẩn cường độ chịu nén. Nếu so sánh tiêu chuẩn cường độ chịu nén ở TCVN 6477:2016 áp dụng đối với gạch bê tông có mác M5 thì có 13/24 công thức thí nghiệm cho kết quả mẫu gạch có cường độ chị nén > 5 MPa, đạt TCVN 6477:2016, M5. Tỷ lệ xi măng sử dụng là 20 %, tỷ lệ bùn phối trộn < 30 % thì mẫu gạch có cường độ chịu nén đạt tiêu chuẩn TCVN 6477:2016, M5. Với tỷ lệ xi măng sử dụng là 15 %, tỷ lệ bùn phối trộn < 20 % thì mẫu gạch có cường độ chịu nén đạt tiêu chuẩn TCVN 6477:2016, M5. Tỷ lệ xi măng sử dụng là 10 %, tỷ lệ bùn phối trộn < 15 % thì mẫu gạch có cường độ chịu nén đạt tiêu chuẩn TCVN 6477:2016, M5. Kết quả nghiên cứu này hoàn toàn tương đồng với kết quả nghiên cứu của Vasudevan và M.P. Raj (2016) khi nghiên cứu tái sử dụng bùn của ngành dệt và thuộc da làm cốt liệu mịn cho gạch bê tông. Theo Vasudevan và M.P. Raj (2016) thì khi sử dụng 30-40 % bùn thuộc da thì gạch không nung có cường độ chịu nén đạt 5,3 - 5,4 MPa [3]. Nếu so sánh kết quả nghiên cứu tại Hình 2 với TCVN 6477:2016 áp dụng đối với gạch bê tông có mác M7,5 thì có 6/24 công thức thí nghiệm cho kết quả mẫu gạch có cường độ chị nén > 7,5 MPa, đạt TCVN 6477:2016, M7,5. Tỷ lệ xi măng sử dụng là 20 %, tỷ lệ bùn phối trộn < 20 % thì mẫu gạch có cường độ chịu nén đạt tiêu chuẩn TCVN 6477:2016, M7,5. Với tỷ lệ xi măng sử dụng là 15 %, tỷ lệ bùn phối trộn < 10 % thì mẫu gạch có cường độ chịu nén đạt tiêu chuẩn TCVN 6477:2016, M7,5. Với tỷ lệ xi măng sử dụng là 10 %, thì không có công thức thí nghiệm nào cho mẫu gạch có cường độ chịu nén đạt tiêu chuẩn TCVN 6477:2016, M7,5. Nếu so sánh kết quả nghiên cứu tại Hình 2 với TCVN 6477:2016 áp dụng đối với gạch bê tông có mác M10 thì chỉ có công thức thí nghiệm CT19 (sử dụng 5 % bùn, 20 % xi măng) cho kết quả mẫu gạch có cường độ chị nén bằng 10 MPa, đạt TCVN 6477:2016, M10. Từ các kết về ảnh hưởng của tạp chất hữu cơ, tỷ lệ bùn phối trộn và tỷ lệ xi măng sử dụng như trên với mục tiêu lựa chọn các công thức thí nghiệm vừa có thể sử dụng tối đa lượng bùn thải, vừa tiết kiệm xi măng và đạt được tiêu chuẩn TCVN 6477:2016, áp dụng đối với gạch có mác M5, nghiên cứu lựa chọn các công thức thí nghiệm CT6, CT10, CT15, CT24, CT30 và CT37 đi thử nghiệm độ hút nước và độ rỗng của gạch. 180
Nghiên cứu các yếu tố ảnh hưởng đến quá trình sản xuất gạch không nung sử dụng bùn thải… TCVN 6477:2016, M10 10 8 Cường độ chịu nén, Mpa 6 4 2 0 CT19 CT20 CT21 CT22 CT23 CT24 CT25 CT26 CT27 CT28 CT29 CT30 CT31 CT32 CT33 CT34 CT35 CT36 CT37 CT38 CT39 CT40 CT41 CT42 Hình 2. Cường độ chịu nén của gạch phụ thuộc vào tỷ lệ bùn phối trộn và tỷ lệ xi măng sử dụng 3.3. Ảnh hưởng của tỷ lệ phối trộn đến độ hút nước của gạch Kết quả nghiên cứu cho thấy tất cả các công thức thí nghiệm có độ hút của gạch đạt TCVN 6477:2016 (độ hút nước < 14 %). TCVN 6477:2016 14 12 10 Độ hút nước, % 8 6 4 2 0 CT6 CT10 CT15 CT24 CT30 CT37 Hình 3. Độ hút nước của gạch 3.4. Ảnh hưởng của tỷ lệ phối trộn đến độ rỗng của gạch Kết quả xác định ảnh hưởng của tỷ lệ phối trộn đến độ rỗng của gạch được thể hiện ở Hình 4 cho thấy việc sử dụng bùn để phối trộn làm gạch không nung cho kết quả đều đạt TCVN 6477:2016 là nhỏ hơn 65 %. 181
Nguyễn Xuân Huân, Nguyễn Mạnh Khải, Phạm Thị Thuý TCVN 6477:2016 70 60 50 Độ rỗng, % 40 30 20 10 0 CT6 CT10 CT15 CT24 CT30 CT37 Hình 4. Độ rỗng của gạch 4. KẾT LUẬN Bùn thải từ hệ thống thoát nước của kênh mương Phúc Lợi, Hà Nội có các thông số kim loại như Cu, Ni, Zn, Cr, Cd và Pb nằm trong quy chuẩn cho phép QCVN 03-MT:2015/BTNMT và QCVN 43:2017/BTNMT. Bùn thải từ hệ thống thoát nước chứa tỷ lệ khối lượng lớn SiO2, CaO, Fe2O3, Al2O3 tương ứng là 82,8; 3,55; 2,06 và 3,24 %, phù hợp cho việc tận thu bùn thải sau xử lý làm nguyên vật liệu xây dựng. Mẫu bùn nghiên cứu có thành phần chủ yếu là cát 86,8 %, hàm lượng sét chỉ chiếm 0,8 % đạt tiêu chuẩn TCVN 7570:2006, yêu cầu kỹ thuật đối với cốt liệu cho bê tông và vữa. Mẫu bùn nghiên cứu có giá trị pH ~ 7,14 ở mức trung tính, đạt TCVN 7572-14:2006. Mẫu bùn có hàm lượng hữu cơ, Cl- cao hơn tiêu chuẩn TCVN 7570:2006, yêu cầu kỹ thuật đối với cốt liệu cho bê tông và vữa nên bùn thải này không đủ tiêu chuẩn để sử dụng 100 % vào làm cốt liệu cho bê tông. Điều kiện để tận thu bùn thải hệ thống thoát nước làm gạch không nung đạt TCVN 6477:2016, M5 là: Tỷ lệ xi măng sử dụng 20 %, tạp chất hữu cơ trong bùn < 4 % và tỷ lệ bùn sử dụng < 30 %; Tỷ lệ xi măng sử dụng 15 %, tạp chất hữu cơ trong bùn < 2 % và tỷ lệ bùn sử dụng < 20 %; Tỷ lệ xi măng sử dụng 10 %, tạp chất hữu cơ trong bùn < 1 % và tỷ lệ bùn sử dụng < 15 %. Lời cảm ơn Các tác giả xin chân thành cảm ơn sự tài trợ kinh phí từ đề tài cấp thành phố Hà Nội “Nghiên cứu quy trình công nghệ xử lý bùn thải thoát nước thành phố Hà Nội để tái sử dụng làm nguyên, vật liệu xây dựng thân thiện môi trường”, mã số 01C-09/2019-3. 182
Nghiên cứu các yếu tố ảnh hưởng đến quá trình sản xuất gạch không nung sử dụng bùn thải… TÀI LIỆU THAM KHẢO 1. Trần Đức Hạ (2019). “Quản lý bùn cặn hệ thống thoát nước đô thị”, Báo Xây dựng số 38, 38-42, ISSN 2734-9888. 2. Đỗ Thuận An & Phạm Thị Thuý (2017). Xây dựng cơ sở dữ liệu quốc gia về phát sinh, thu gom và xử lý bùn thải tại Việt Nam, Tổ chức hợp tác phát triển Đức (GIZ). 3. Vasudevan and M.P. Raj (2016). “Reuse of Textile and Tannery Sludge in Concrete Fine Aggregates”, IJSRD - International Journal for Scientific Research & Development| Vol. 4, Issue 07, 2016 | ISSN (online): 2321-0613. 4. Zhan BJ, Poon CS., (2015). “Study on feasibility of reutilizing textile effluent sludge for producing concrete blocks”, Journal of Cleaner Production, ISSN 0959-6526, 101, 174-179. 5. Zhang C, Deng J, Zhang W., (2012) “Dewatering and Mineralization of Sludge from Secondary Sedimentation Tank in a Constructed Sludge Drying Reed Bed”, Applied Mechanics and Materials, ISSN 1662-7482, 209-211, 1111-1115. RESEARCHING THE IMPACT FACTORS ON UNFIRED BRICK PRODUCTION REUSING URBAN SEWAGE SLUDGE 1F Nguyen Xuan Huan, Nguyen Manh Khai, Pham Thi Thuy* 2 Faculty of Environmental Sciences, University of Science, Vietnam National University, Hanoi 334 Nguyen Trai, Thanh Xuan, Ha Noi ABSTRACT Due to rapid development and population growth, urban areas have generated a large amount of municipal sewage sludge from the sewage network and urban storage lakes. Urban sewage sludge is commonly treated by conventional landfill. A large amount of sludge generated would create huge pressure and treatment costs. The landfills also occupy a large land area and also create wastewater leakage into the environment. The study results showed that the urban sewage sludge contained SiO2, CaO, Fe2O3, and Al2O3 with composition being 82.8 %, 3.55 %, 2.06 %, and 3.24 % respectively, proving the feasible reuse of this sludge in unfired brick. In order to produce unfired bricks meeting TCVN 6477:2016 requirements (M5), it is possible to use up to 30 % of sewage sludge as an alternative raw material for brick production. Keywords: Unfired brick, sewage sludge, urban sludge. * Corresponding author, email address: phamthithuy@hus.edu.vn 183

CÓ THỂ BẠN MUỐN DOWNLOAD

THÔNG TIN

TRỢ GIÚP

HỖ TRỢ KHÁCH HÀNG

Theo dõi chúng tôi

Chịu trách nhiệm nội dung:

Nguyễn Công Hà - Giám đốc Công ty TNHH TÀI LIỆU TRỰC TUYẾN VI NA

LIÊN HỆ

Địa chỉ: P402, 54A Nơ Trang Long, Phường 14, Q.Bình Thạnh, TP.HCM

Hotline: 093 303 0098

Email: support@tailieu.vn

Giấy phép Mạng Xã Hội số: 670/GP-BTTTT cấp ngày 30/11/2015 Copyright © 2022-2032 TaiLieu.VN. All rights reserved.