解密:北京交通大學實驗室爆炸原因

據央視新聞消息:2018年12月26日9時34分,北京交通大學市政環境工程系學生在學校東校區2號樓環境工程實驗室裡,進行垃圾滲濾液汙水處理科研實驗期間,現場發生爆炸,造成3名參與實驗的學生死亡。


解密:北京交通大學實驗室爆炸原因


這次為何會發生爆炸?

目前,究竟事故是怎麼引發的,我們只能推測。可能的原因之一,是實驗厭氧處理環節產生的甲烷發生爆炸。

日常生活中會產生大量的的垃圾,最主要處理方式就是填埋。這個過程中,垃圾本身含的水、雨水等,就會逐漸滲出形成滲濾液,會形成二次汙染,所以需要妥善的方法處理。


解密:北京交通大學實驗室爆炸原因


目前,處理滲濾液的一種主體工藝為生物法。滲濾液是一種高濃度有機汙水,適宜微生物生長繁殖,生物法就是通過微生物的代謝分解有機物和毒物,把它們轉化為穩定無害的物質。往下,還可細分為好氧生物處理、厭氧生物處理以及厭氧-好氧組合工藝。好氧法處理過程中需要不斷通氣,讓微生物進行有氧呼吸,所以需消耗大量的能源。

厭氧法則是讓微生物進行厭氧呼吸,這個過程就會產生大量甲烷,也會產生二氧化碳和散發臭味的氨氣、硫化氫等等。這種方法相比於好氧法,具有能耗小、汙泥產生量少、對營養物要求低、產生可利用的能源-沼氣等優點。厭氧法與曾經大力推廣的沼氣池非常相似。

處理垃圾滲濾液,易發生爆炸

微生物的發酵過程需要一定的反應容器,一般實驗室使用的是不鏽鋼的發酵罐,如下圖這個長的像高壓滅菌鍋一樣的裝置;產生的氣體會被收集起來,做進一步的分析和處理。


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影響試驗過程的因素非常多。我們的生活垃圾很複雜,因此實驗產生的滲濾液成分和水量變化就非常大,產氣量變化也會非常大,很有可能發生處理系統承受不了巨大的衝擊負荷而崩潰的情況。甲烷、氨、硫化氫……這些氣體在空氣中達到一定的濃度,就會形成爆炸性的混合氣體。

我本人樓下的實驗室就曾出現過一次小型事故:一個裝有活性汙泥的4升密閉塑料罐“炸”了。小小一個塑料桶存放多日後,裡面的微生物代謝產生了大量氣體,但沒人注意到這個小桶的“膨脹”,直到小桶爆炸。實驗室的棚頂濺上了惡臭的汙泥,可想爆炸的威力有多大。幸好這次事故沒有造成人員受傷,大家只是受到不小的驚嚇,但汙染了整個實驗室,整個樓層瀰漫著惡臭,損失也不小!

類似地,我們能看到很多沼氣池爆炸的新聞。


解密:北京交通大學實驗室爆炸原因


據《科技日報》,有新聞稱是爆炸又導致了鎂粉桶起火。為什麼實驗室裡會有鎂粉呢?據《科技日報》採訪,某汙水處理專家表示, “垃圾滲濾液的氨含量太高,鎂是用來與氨、磷酸根反應生成鳥糞石,從而達到脫氨的效果”。[1]

鎂粉受潮時容易自燃、自爆;正常情況下鎂粉密封儲存在桶裡,是安全的。然而,劇烈燃燒時,鎂不僅能和氧氣、氮氣反應,還能和二氧化碳發生燃燒反應,這也可能是本次爆炸事故如此嚴重的原因之一。(鎂燃燒時,不能用二氧化碳滅火器滅火,而要使用砂子或乾粉滅火器。)

此外,鎂粉作為一種十分危險的易燃物品,不應當大量地存在於實驗室附近。如果真的大量到用“桶”來裝,且因未密封而有爆炸風險,就明顯違反了實驗室安全管理條例。

實驗室安全,血與淚的教訓

每個學生進實驗室做研究之前,都應該好好學習實驗室安全手冊,因為這是一部前人的血淚史。一個疏忽,一個不小心,消失的可能就是鮮活的生命。

如果目前媒體披露的“處理過程先爆炸,再引燃鎂粉”情況屬實,那這說明實驗室有著相當嚴重的安全問題。一般情況下,實驗室是不應該存放大量易燃易爆或強氧化性試劑的,且二者應隔離存放;存放時,建議放於防爆箱內。但是很多實驗室對於固態危險品的存放是有漏洞的。


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以中國農業大學的《實驗室安全手冊》為例。其中特別強調了鎂應注意保存方式。

實驗中的慘痛爆炸事故並非罕見。2010年,美國德州理工大學(TTU)的一個研究生在做化學合成時,遭遇爆炸事故,為此失去了左手的三根手指。2015年12月18日,清華大學化學系何添樓二層一間實驗室發生爆炸火災事故,一名正在做實驗的博士後當場死亡;北京安監局通報稱,事發時他正在用氫氣做實驗。


解密:北京交通大學實驗室爆炸原因


在學生共用實驗室的現實條件下,有些學生安全意識高,操作水平高;也有人為了“方便、省事兒”心懷僥倖心理違規操作,給自身和同學們都埋下了隱患。雖然這一條條的安全規則繁瑣且枯燥,很可能實施起來非常“不方便”,但確實能有效預防事故的發生。很多時候,事故可能就是由不經意的“小事兒”所引起。


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