实验室垃圾渗滤液为何会引发爆炸?实验室安全该如何保障

昨天(12月26日)上午9时34分,3名北京交通大学市政环境工程系研究生在一场爆炸事故中,不幸遇难。

交大实验室爆炸

图片来自果壳微信公号

据央视新闻消息,当时,他们正在学校东校区2号楼环境工程实验室里进行垃圾渗滤液污水处理科研实验,现场突发爆炸引致火灾。

具体事故原因相关部门仍在调查中。与此同时,不少网友发出疑问:这个实验真的有那么危险吗?

垃圾渗滤液是什么?为什么会爆炸?

垃圾渗滤液是一种黑色或者黄褐色的带有恶臭气味的液体。日常生活中会产生大量的的垃圾,由于垃圾本身的成分十分复杂,加之处理过程中混含水、雨水等,就会逐渐渗出形成渗滤液。简单来说,垃圾渗滤液就是垃圾中的脏水。

根据一篇今年发表在《北京工业大学学报》上的论文《垃圾渗滤液处理工艺研究及应用现状浅析》,在垃圾填埋的过程中以及填埋完成后会产生垃圾渗滤液,其来源主要是垃圾自身含水和大气降水降雪等。

1吨渗滤液相当于100吨城市污水所含污染物的浓度,直排会对地下水产生不可逆的危害,是污废水领域最难处理、成本最高的种类。

什么是垃圾渗滤液

那么,处理这种“脏水”为什么会引发爆炸呢?

目前,究竟事故是怎么引发的,我们只能推测,因为影响试验过程的因素非常多。

废液处理器

图片来自果壳微信公号

据果壳网分析,我们的生活垃圾很复杂,因此实验产生的渗滤液成分和水量变化就非常大,产气量变化也会非常大,很有可能发生处理系统承受不了巨大的冲击负荷而崩溃的情况。甲烷、氨、硫化氢……这些气体在空气中达到一定的浓度,就会形成爆炸性的混合气体

在垃圾处理行业工作的自媒体博主“耳朵”认为:

“渗滤液因为比较臭,所以处理过程,尤其是输送过程,或者在实验室研究,都必须也一定在封闭性比较好的环境完成。如果通风换气不畅,频次不高,比较容易造成短时间内可燃气体的快速堆积,浓度达到危险界限,如果稍有火星,就有可能造成燃爆事故。

另据科技日报报道,有新闻称是爆炸又导致了镁粉桶起火。为什么实验室里会有镁粉呢?据《科技日报》采访,某污水处理专家表示,“垃圾渗滤液的氨含量太高,镁是用来与氨、磷酸根反应生成鸟粪石,从而达到脱氨的效果”。(科技日报:垃圾渗滤液处理导致爆炸?北交大实验室到底发生了什么?)

镁粉受潮时容易自燃、自爆;正常情况下镁粉密封储存在桶里,是安全的。然而,剧烈燃烧时,镁不仅能和氧气、氮气反应,还能和二氧化碳发生燃烧反应,这也可能是本次爆炸事故如此严重的原因之一。(镁燃烧时,不能用二氧化碳灭火器灭火,而要使用砂子或干粉灭火器。)

此外,镁粉作为一种十分危险的易燃物品,不应当大量地存在于实验室附近。如果真的大量到用“桶”来装,且因未密封而有爆炸风险,就明显违反了实验室安全管理条例。

血与泪的教训!实验室爆炸事故并非个例

实验中的惨痛爆炸事故并非罕见。

2010年,美国德州理工大学(TTU)的一个研究生在做化学合成时,遭遇爆炸事故,为此失去了左手的三根手指。2015年12月18日,清华大学化学系何添楼二层一间实验室发生爆炸火灾事故,一名正在做实验的博士后当场死亡;北京安监局通报称,事发时他正在用氢气做实验。

图片来自果壳微信公号

环境科学与工程专业博士“阿木”称,他本人楼下的实验室就曾出现过一次小型事故:一个装有活性污泥的4升密闭塑料罐“炸”了。小小一个塑料桶存放多日后,里面的微生物代谢产生了大量气体,但没人注意到这个小桶的“膨胀”,直到小桶爆炸。实验室的棚顶溅上了恶臭的污泥,可想爆炸的威力有多大。幸好这次事故没有造成人员受伤,大家只是受到不小的惊吓,但污染了整个实验室,整个楼层弥漫着恶臭,损失也不小!

没有100%的安全,只有100%的安全防范!

每个学生进实验室做研究之前,都应该好好学习实验室安全手册,因为这是一部前人的血泪史。一个疏忽,一个不小心,消失的可能就是鲜活的生命。

如果目前媒体披露的“处理过程先爆炸,再引燃镁粉”情况属实,那这说明实验室有着相当严重的安全问题。一般情况下,实验室是不应该存放大量易燃易爆或强氧化性试剂的,且二者应隔离存放;存放时,建议放于防爆箱内。但是很多实验室对于固态危险品的存放是有漏洞的

一位污水处理企业技术负责人说,高校实验室一般都是公用实验室,可能几个老师带领几个团队共用一个实验室。有些学生操作水平高,严格按照实验规范来做,安全性高,反之就容易出问题。有时,上一个实验做完时,该小组的人并没很好收尾,下一个小组来做实验时如果存在操作不规范等问题,风险就相对较高。”

中南大学资源与安全工程学院教授吴超曾总结了高校实验室事故特点:各种实验室类型繁多、易燃易爆物品种类多、实验仪器设备设施多、各种实验样本标本多、试验内容和项目变化、接触和操作人员不固定、危险物品量少易忽视、安全管理制度难落实等。实验室事故类型包括火灾爆炸、触电、机伤、腐蚀、辐射、中毒、感染和被盗等。

北交实验室爆炸事件发生后,清华博士生“毕导”也在其微信公众号发布文章,对此表示难过,同时,也在安全方面提出了经验之谈。

图片来自21世纪经济报道

他表示,我的实验室安全理念其实说白了就八个字:不要侥幸,别怕麻烦

实验室里的安全事故,基本都是因为这种心理:防护好麻烦啊,今天不防护一下也应该不会有事吧?所以有一些小建议在这里说给大家。

1、进实验室,务必穿好白大褂,让衣服完全覆盖自己的皮肤。

防护有毒物质,不管你是在深紫的高锰酸钾还是沾皮变黄的硝酸,穿着白大褂总能保你安全。

2、实验室里别吃喝东西!

门捷列夫曾经说过,如果你今天在实验室里喝了一口饮料,那总有一天你会不小心喝一口丙烯酰胺。

比如我之前在毕设实验室里发现过这个柠檬……能吃下去放在喹啉和醚酐当中的柠檬的人也是心大。

3、对高温高压心怀敬畏

人手不是温度计,人眼不是压力表,普通的容器里面可能已经在热浪翻滚,平静的阀门背后可能分子在积蓄力量。如果操作里有高温高压的东西,挡好眼睛和脸,戴好棉手套。心里时刻提醒自己:这是危险的。

 总之,不要侥幸,别怕麻烦!

知多一点 | 垃圾渗滤液处理难点多

据测算,一吨渗滤液约相当于100吨城市污水所含污染物的浓度。渗滤液如果直接排放,会对周围的环境,尤其是地下水产生不可逆的危害。

在垃圾处理行业工作的自媒体博主“耳朵”表示:“渗滤液,因为污染物浓度高,COD(化学需氧量)往往上万,而且还高盐、有刺鼻臭气,是污废水领域最难处理、成本最高的种类。所以渗滤液处理,一直是垃圾处理行业很头疼的问题。”

中国垃圾渗滤液处理的主要难点有4点。

垃圾渗滤液有机物含量高,且含有大量有毒和大分子有机物,采用单一的物化或者生化工艺无法实现达标排放,必须采用物化联合生化的组合处理工艺进行处理。如何选择合理、经济、有效的组合工艺是摆在垃圾渗滤液处理工作者面前的第1道难题。

垃圾渗滤液一般氨氮含量高,实现有效彻底的脱氮困难。由于国家增加了对渗滤液总氮的排放标准,这对渗滤液的处理提出了更高的要求。传统的处理工艺尤其是核心的生物处理工艺一般能够有效去除渗滤液中的氨氮,但对于总氮的去除并不理想。如何提高生物处理工艺的总氮去除率是摆在垃圾渗滤液处理工作者面前的第2道难题。

水质水量的巨大变化增加了稳定达标排放的难度。不同季节不同场龄的渗滤液水质水量相差巨大,这对处理工艺的选择和运行带来了挑战。在既定的组合工艺下,如何充分发挥现有工艺的最大处理能力和保证稳定的运行是摆在垃圾渗滤液处理工作者面前的第3道难题。

由于处理工艺复杂,处理成本高,目前的渗滤液处理厂,为了实现达标排放,除了采用组合工艺外,往往采用以纳滤或反渗透为主的膜处理工艺作为最后的深度处理,造成渗滤液处理成本长期居高不下。如何在保证处理效果的前提下,降低渗滤液的处理成本是摆在垃圾渗滤液处理工作者面前的第4道难题。

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