2018年12月26日9時33分,北京交通大學東校區2號樓發生火情,經核實現場為高梁橋斜街44號,北京交通大學東校區東教2樓,實驗室內學生進行垃圾滲濾液污水處理實驗時發生爆炸,導致鎂粉桶起火,過火面積60平米,3名研究生在事故中罹難。
首先,我們為這3名年輕生命逝去感到惋惜和痛心。具體的事故原因調查,可能還要等一段時間,但從專業技術的角度,還是能做一些推測。
垃圾滲濾液的處理,差不多可以算是最難處理的廢水,因為它存在二大處理難點:一是氨氮濃度特別高,另一個是存在許多不可生物降解的COD。
實驗中的垃圾滲濾液到底有多危險?
垃圾滲濾液,簡單來說就是垃圾中的臟水。根據一篇今年發表在《北京工業大學學報》上的論文《垃圾滲濾液處理工藝研究及應用現狀淺析》,在垃圾填埋的過程中以及填埋完成后會產生垃圾滲濾液,其來源主要是垃圾自身含水和大氣降水降雪等。
1噸滲濾液相當于100噸城市污水所含污染物的濃度,直排會對地下水產生不可逆的危害,是污廢水領域最難處理、成本的種類。
由于垃圾的成分十分復雜,因此所產生的垃圾滲濾液是一種成分復雜,高有機物高氨氮高鹽分的特種廢水,其水質的特點之一就是污染物含量很高,而且往往含有生物毒性。
在垃圾處理行業工作的大氣環境發燒自媒體博主”耳朵“表示:
“滲濾液因為比較臭,所以處理過程,尤其是輸送過程,或者在實驗室研究,都必須也一定在封閉性比較好的環境完成。如果通風換氣不暢,頻次不高,比較容易造成短時間內可燃氣體的快速堆積,濃度達到危險界限,如果稍有火星,就有可能造成燃爆事故。”
科技日報也采訪到相關領域的專家,專家表示:
從整個處理流程來看,滲濾液污水是不會爆炸的。一般來說,在厭氧環節會產生甲烷(CH4),也就是通常說的沼氣,泄露到空氣中,一旦濃度超過5%時,遇見明火就會發生爆炸。而報道中提到的,在現場聞到刺鼻的氣味應該是氨氣(NH3),空氣中氨氣含量在15%-27%之間也會發生爆炸。不過,“氨氣爆炸的濃度遠高于甲烷,爆炸的概率也低于甲烷。”
專家告訴記者,從化學屬性來說,是沒有100%的安全,只有100%的安全防范。
脫除垃圾滲濾液中的高氨氮,目前主要有三種方法,吹脫法、生化法鳥糞石沉淀法。
吹脫法
吹脫法,是一種物理處理方法。它通過投加堿,再鼓入空氣,將水中的氨氮轉移到空氣中來。這種方法要加堿,加熱,且有將污染物氨氮從水中向空氣中轉移的風險,目前已基本沒有應用。
生化法
生化法,生化法又分三種:完全硝化反硝化、短程硝化反硝化和厭氧氨氧化法。這三種生物脫氮法,厭氧氨氧化是最節能,低碳的處理工藝,也是目前理論研究多,而工程應用少的工藝,俗稱脫氮紅菌。我們課題組一直選用生化法脫除氮垃圾滲濾液中的氨氮,厭氧氨氧化的工程化應用是我們目前整個課題組研究及應用的重點。
鳥糞石沉淀法
鳥糞石沉淀法法采用鎂粉或鎂鹽,再投加磷酸或磷酸根,與垃圾滲濾液中的氨氮,形成微溶的磷酸銨鎂——鳥糞石,從而脫除垃圾滲濾液中比較麻煩的氨氮。鳥糞石沉淀法必須使用鎂或鎂鹽,這也是我推測實驗室中的鎂粉是用于脫除滲濾液中的氨氮的關鍵原因。在這個實驗過程中,鎂與水,或磷酸極有可能生成氫氣,氫氣遇火發生爆炸燃燒,從而引燃了鎂粉。當然垃圾滲濾液的厭氧發酵也有可能生成另一種爆炸性的氣體——甲烷。無論是甲烷或氫氣的爆炸,在實驗過程中,難以大量積累,且氣體的能量密度較低,故爆炸的威力有限,這些氣體燃燒或爆炸,只能是鎂粉燃燒爆炸的引子。而這次北京交通大學發生研究生死傷的爆炸威力巨大,從一些照片中可以看出,它應是由高能量密度的鎂粉燃燒爆炸引起的。最核心的問題是:在工作的現場,貯存了大量的易燃,易爆,且含有高能量的危險品——鎂粉,并且是三桶。雖然目前沒有報導一桶鎂粉的重量是多少,但三桶的量應遠遠大于日常每天的使用量,這應是這次事故的核心關鍵點!
由于高氨氮帶來的高生物毒性,用一般的生化工藝,往往難以穩定運行,有可能北京交通大學的研究課程組決定采用鳥糞石法來脫除大部分的氨氮,且氨氮濃度越高,鳥糞石的脫除效率越高,若副產品鳥糞石也能銷售,這也許是一條變廢為寶的方法。鎂粉作為易燃,易爆的危險品,申請、采購、貯存等都有不少手續要做,有可能為了減少這些手續的麻煩,就一次性采購了三桶鎂粉;且為了減免進,出危險化學器倉庫的手續,竟然將這么多的危險化學品都堆放在正在工作的實驗室中。這才是引起這起重大安全事故的致命錯誤!
一個老博士的安全偏方,值得所有人注意
事件發生后,清華博士生“畢導”也在其微信公眾號發布文章,對此表示難過,同時,也在安全方面提出了經驗之談:
他表示,他的實驗室安全理念其實說白了就八個字:不要僥幸,別怕麻煩。
實驗室里的安全事故,基本都是因為這種心理:防護好麻煩啊,今天不防護一下也應該不會有事吧?所以有一些小建議在這里說給大家。
1、進實驗室,務必穿好白大褂,讓衣服完全覆蓋自己的皮膚。
防護有毒物質,不管是深紫的高錳酸鉀還是沾皮變黃的硝酸,穿著白大褂總能保你安全。
2、實驗室里別吃喝東西!
門捷列夫曾經說過,如果你今天在實驗室里喝了一口飲料,那總有一天你會不小心喝一口丙烯酰胺。
比如他之前在畢設實驗室里發現過這個檸檬……能吃下去放在喹啉和醚酐當中的檸檬的人也是心大。
圖源:畢導(ID:bxt_thu)
3、對高溫高壓心懷敬畏
人手不是溫度計,人眼不是壓力表,普通的容器里面可能已經在熱浪翻滾,平靜的閥門背后可能分子在積蓄力量。如果操作里有高溫高壓的東西,擋好眼睛和臉,戴好棉手套。心里時刻提醒自己:這是危險的。
4、搭土裝備的時候要帶上腦子
搭土裝備的時候,一定要帶上腦子。既然它土,就一定不規范,魯棒性比訂制貨差,更容易出bug。到時候真出了事故,你的土裝備肯定比島津和賽默飛世爾先掛掉。
總之,不要僥幸,別怕麻煩。
此外,在接受科技日報采訪時,一位污水處理企業技術負責人說,高校實驗室一般都是公用實驗室,可能幾個老師帶領幾個團隊共用一個實驗室。
有些學生操作水平高,嚴格按照實驗規范來做,安全性高,反之就容易出問題。有時,上一個實驗做完時,該小組的人并沒很好收尾,下一個小組來做實驗時如果存在操作不規范等問題,風險就相對較高。
中南大學資源與安全工程學院教授吳超曾總結了高校實驗室事故特點:
各種實驗室類型繁多、易燃易爆物品種類多、實驗儀器設備設施多、各種實驗樣本標本多、試驗內容和項目變化、接觸和操作人員不固定、危險物品量少易忽視、安全管理制度難落實等。實驗室事故類型包括火災爆炸、觸電、機傷、腐蝕、輻射、中毒、感染和被盜等。
所有的安全規程,都是受害者的血和淚寫成的,為了防止這類似的惡性事故再次發生,我們都要自己再認真地核查一次,有沒有過量存放易燃,易爆的危險化學品,再給大家,給自己上一次安全課。
實驗室區域行為規范有哪些?化學品要如何儲藏與保管?有機溶劑如何使用?這些問題備受關注。今天小編就為大家詳細闡述實驗室安全的相關注意事項,小課堂雖長,但大家一定要仔細閱讀。
實驗室區域行為規范
1.不得在實驗室飲食、儲存食品、飲料等個人生活物品;不得做與實驗、研究無關的事情。
2.整個實驗室區域禁止吸煙(包括室內、走廊、電梯間等)。
3.未經實驗室管理部門允許不得將外人帶進實驗室。
4.熟悉緊急情況下的逃離路線和緊急應對措施,清楚急救箱、滅火器材、緊急洗眼裝置和沖淋器的位置。
5.保持實驗室門和走道暢通,最小化存放實驗室的試劑數量,未經允許嚴禁儲存劇毒藥品。
6.離開實驗室前須洗手,不可穿實驗服、戴手套進入餐廳、圖書館、會議室、辦公室等公共場所。
7.保持實驗室干凈整潔,實驗結束后實驗用具、器皿等及時洗凈、烘干、入柜,室內和臺面均無大量物品堆積,每天至少清理一次實驗臺。
8.實驗工作中碰到疑問及時請教該實驗室或儀器設備責任人,不得盲目操作。
9.做實驗期間嚴禁長時間離開實驗現場。
化學品的儲存保管
1.所有化學藥品的容器都要貼上清晰標簽,以標明內容及其潛在危險。
2.所有化學藥品都應具備物品安全數據清單。
3.熟悉