下水道气体爆炸原因

自来水博士,研究自来水至今14年。水是生命之源,科学饮水才有健康!

下水道爆炸频发,罪魁祸首是甲烷?臭鸡蛋气味的硫化氢更可怕

年末了,玩鞭炮和烟花的小孩越来越多了。1月10日,宁夏银川一名小男孩将鞭炮扔进下水道,引发爆炸。孩子被爆炸震出五米开外,当场身亡。这不是第一次出现放鞭炮导致下水道爆炸的安全事故了,每一次都是触目惊心。

网友们都知道这是因为下水道里有大量沼气,存在严重安全隐患,肯定就要问了,下水道竟然有那么多沼气,为什么没有建立措施让沼气定期排掉?沼气主要成分是甲烷,甲烷是没有味道的,怎么下水道这么臭呢?

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下水道的爆炸气体是什么?

由于下水道空间相对封闭,空气流通较差,易形成厌氧环境。下水道中存在甲烷菌,它们能消耗污水中的有机物,同时产生副产品甲烷气体。这一产甲烷过程发生在厌氧环境中,所以在下水道环境中普遍存在。

这些甲烷菌能有效降解污水中的有机污染物,提供了一种经济有效的污水处理方法,但是由于其产生沼气,在下水道这样密闭的系统中,却造成了安全隐患。

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所以一说到下水道爆炸,大家就认为是沼气的罪过。在沼气中,甲烷占60-70%,二氧化碳占30-40%,甲烷在空气中超过5%就能爆炸。

但是,甲烷气体是没有味道的,如果甲烷是下水道气体的主要成分,那下水道就不会臭了,对不对?在下水道的气体中,另一种也是极易爆炸的气体才是主要成分,那就是硫化氢

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硫化氢的形成

下水道管网是现代城市社会必不可少的基础设施资产之一。在下水道系统中,硫化氢的产生在污水领域其实是一个众所周知的问题,它会导致下水道壁腐蚀、严重危害健康、并具有难闻的臭鸡蛋气味。

记得初中化学吗?填空题经常出现,硫化氢是具有什么气味的气体?是不是记忆犹新?这也是为什么下水道常常是臭臭的根本原因。家里污水管道返水的气味就是它了。

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下水道中有两种途径可以产生硫化氢。第一种是硫酸盐还原菌,第二种是含硫有机物分解。

第一种途径:由于结构的相对密闭性,下水道提供了一个良好的缺氧环境,污水中的部分厌氧细菌在消耗水中的有机物的同时,也能够将水中存在硫酸盐还原成硫化氢。

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这一过程被称之为生物硫化作用,这些细菌属于硫酸盐还原菌(SRB),参考上面的反应方程式,这个过程还会产生一氧化碳,也是易燃气体。我们的生活污水中存在硫酸盐,所以生物硫化作用在下水道中非常普遍。

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硫化氢导致的汽车燃烧

第二种途径:我们的污水中含硫有机物质,它们可以分解产生硫化氢 ,如胱氨酸、半胱氩酸、蛋氨酸(甲硫氨酸 ) 、谷胱甘肽等。它们是组成蛋白质的必要成分,这些氨基酸的分解,会释放出硫化氢,参考下面的方程式。

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图1总结了城市下水道中硫化氢产生的全过程。

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硫化氢的危害

硫化氢在一般情况下是一种易燃的酸性气体,无色,低浓度时有臭鸡蛋气味,极低浓度时有硫磺味。硫化氢有剧毒,是一种II级毒物气体,能毒害神经、刺激粘膜从而引起中毒。

每年都有不少工人在进入下水道时没有事先做好安全防护工作,因而吸入有毒的硫化氢,导致受伤甚至出现生命危险。

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硫化氢是易燃危化品,与空气混合能形成爆炸性混合物,遇明火、高热能引起燃烧爆炸。

总体而言,下水道的气体含有甲烷和硫化氢,因此,只要有火花就可以点燃。这就是为什么在下水道出气口附近燃放烟花引起爆炸的原因。都是生命做代价的教训,很沉重,所以作为家长非常有必要学习了解,并科普给孩子们。

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如何避免?

由于专门通风设备的安装,发达国家很少出现因下水道中有害气体超标而导致的爆炸事件。控制下水道产生易燃气体硫化氢和甲烷,主要有以下三个方法:

① 提高管道水环境的氧化还原电位,控制硫化物和甲烷的产生;

② 提高管道水环境的 pH值,抑制甲烷菌和硫酸盐还原菌的活性;

③ 投加金属盐,控制硫化物和甲烷。

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这些都是污水专业人员在做的事情,作为普通老百姓,为了保证个人人身安全,能做的就是不要在下水道周围点燃明火,对小孩加强宣传教育。望大家分享此文,让更多的人知道下水道爆炸的原因,防止再一次出现这样的事故。

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