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北京交通大学实验室为何会爆炸?

北京交通大学实验室为何会爆炸?

本文来自微信公众号:,作者:阿木(环境科学与工程专业博士),编辑:Ent,Luna,头图来自视觉中国。


据央视新闻消息:2018年12月26日9时34分,北京交通大学市政环境工程系学生在学校东校区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期间,现场发生爆炸,造成3名参与实验的学生死亡。


图丨新京报我们视频


这次为何会发生爆炸?


目前,究竟事故是怎么引发的,我们只能推测。可能的原因之一,是实验厌氧处理环节产生的甲烷发生爆炸。


日常生活中会产生大量的的垃圾,最主要处理方式就是填埋。这个过程中,垃圾本身含的水、雨水等,就会逐渐渗出形成渗滤液,会形成二次污染,所以需要妥善的方法处理。



目前,处理渗滤液的一种主体工艺为生物法。渗滤液是一种高浓度有机污水,适宜微生物生长繁殖,生物法就是通过微生物的代谢分解有机物和毒物,把它们转化为稳定无害的物质。往下,还可细分为好氧生物处理、厌氧生物处理以及厌氧-好氧组合工艺。好氧法处理过程中需要不断通气,让微生物进行有氧呼吸,所以需消耗大量的能源。


厌氧法则是让微生物进行厌氧呼吸,这个过程就会产生大量甲烷,也会产生二氧化碳和散发臭味的氨气、硫化氢等等。这种方法相比于好氧法,具有能耗小、污泥产生量少、对营养物要求低、产生可利用的能源-沼气等优点。厌氧法与曾经大力推广的沼气池非常相似。


处理垃圾渗滤液,易发生爆炸


微生物的发酵过程需要一定的反应容器,一般实验室使用的是不锈钢的发酵罐,如下图这个长的像高压灭菌锅一样的装置;产生的气体会被收集起来,做进一步的分析和处理。



影响试验过程的因素非常多。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。


我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!


类似地,我们能看到很多沼气池爆炸的新闻。



据《科技日报》,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”。[1]


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。


实验室安全,血与泪的教训


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。



以中国农业大学的《实验室安全手册》为例。其中特别强调了镁应注意保存方式。


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。


在学生共用实验室的现实条件下,有些学生安全意识高,操作水平高;也有人为了“方便、省事儿”心怀侥幸心理违规操作,给自身和同学们都埋下了隐患。虽然这一条条的安全规则繁琐且枯燥,很可能实施起来非常“不方便”,但确实能有效预防事故的发生。很多时候,事故可能就是由不经意的“小事儿”所引起。


在此,果壳呼吁,学校也应加强管理,组织学生进行系统的安全知识学习,组织危险品事故的演习,定期进行安全检查;老师和学生们要关注实验室的安全,发现隐患及时解决。


参考资料:

[1]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?

[2]新京报.“清华实验室爆炸”追踪:博士后当时用氢气做实验

[3]U.S. Chemical Safety and Hazard Investigation Board. Texas Tech University Laboratory eXPLOSION.

[4] 吴莉娜, 涂楠楠, 程继坤, et al. 垃圾渗滤液水质特性和处理技术研究[J]. 科学技术与工程, 2014, 14(31):136-143.


本文来自微信公众号:,作者:阿木(环境科学与工程专业博士),编辑:Ent,Luna。

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