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2022年10月03日

垃圾爆炸与预防

近年来我国连续发生了多起垃圾爆炸事故,造成人员伤亡和财产损失,垃圾的危害性已不仅仅是对生态环境的破坏,而且已经威胁着人们的生命安全,所以,弄清垃圾爆炸的原因,采取必要的技术措施,已是当今垃圾处理工作的一项重要内容。

1垃圾爆炸原因

1.1垃圾的分解作用和气体产生

生活垃圾中含有一定比例有机物,当被运到消纳场地进行填埋时,有机物的可生物降解组分立即开始进行细菌分解,产生大量的气体,分解和产气过程可分为四个阶段:第一阶段称为好氧分解,这种分解在好氧情况下作用,这时填埋物中的氧是在填埋垃圾时带入的。分解时产生氮、氧(时间一长会耗尽)、二氧化碳(它的增长很快);第二阶段,可利用的氧被耗尽之后,就进行厌氧下的分解,并产生氢和二氧化碳;第三阶段,二氧化碳和氮的百分比大大减少、氢和氧的浓度降为零(或者是极少),甲烷的百分比迅速增加;第四阶段,可称为伪稳态阶段,二氧化碳和氮达到稳定值,甲烷达到峰值之后缓慢下降。表1为垃圾填埋产生的典型气体分布的百分数。

各个产气阶段的时间长短,是随填埋场内的特定条件而变化的,一旦填埋场内开始产生甲烷,一般产气模温机会持续数年,总的时间根据各个场地的情况而定,在某些环境条件下,气体产生年分可以是几年,甚至几十年。

1.2气体特征

表1垃圾填埋产生的典型气体分布百分数单位:(%)

时间(月) (N2) (CO2) (CH4)

0~12 5.2~0.4 83,实验机波段开关配件:8~65 5~29

12~24 1.0~0.4 52~53 40~47

24~36 0.2~1.3 52~46 48~51

36~48 0.9~0.4 50~51 47~47

从表1可知,垃圾填埋产生的气体,90%以上为CH4和CO2。

CO2的密度大约为空气的1.5倍(空气密度1.29kg/m3,,CO2为1.98kg/m3,),因此,有向填埋场低部运动的趋势,这样下去年复一年的结果,CO2将沿地层下移而与地下水相接触,导致水质硬度增加。CH4是一种没有颜色,密度大约为空气的0.55倍(0.72kg/m3),因此,会逸散入大气中,容易在凹处积聚(如填埋场附近建筑物或其它封闭式空间等)。CH4无毒,但浓度过大时,能“熏死人”,这是因为甲烷浓度过高时,氧含量相对降低,结果由于缺氧而造成窒息或死亡。

CH4具有可燃性和可爆性,但并不是只要空气中含有甲烷就能燃烧或发生爆炸,甲烷爆炸必须具备三个条件,一定的CH4浓度,一定的引火温度和足够的氧浓度。首先,空气中CH4的浓度低于5%,遇火不发生爆炸而能燃烧,并呈现浅蓝色的火焰,在CH4浓度高于15%时,遇火也不发生爆炸,并且也不能燃烧,甲烷爆炸界限一般在5%~15%之间,最强烈的爆炸发生在CH4浓度为9.5%左右,也就是空气中的能够符合标准得到正常生产氧和CH4全部参加化学反应的时候,CH4爆炸其最终的化学反应式如下:

CH4+2O2→CO2+2H2O+830kJ

其次,CH4的引火温度为650~750℃。第三,由实验得知,CH4的爆炸界限与氧浓度有密切关系,当氧浓度降低时,CH4爆炸下限缓慢增高,上限则迅速下降,氧浓度降低到12%,CH4混合气体即失去爆炸性,遇火也不爆炸。

CH4不仅能燃烧和爆炸,它还具有一个横向迁移的特性。

1.3垃圾爆炸类型

1.3.1物理爆炸的原因

物理爆炸是由于CH4在垃圾层中大量积聚,形成强大的能量,当积聚的压力大于复盖层压力时,在瞬间将垃圾以迅猛速度突出,发生减压膨胀。发生物理爆炸事故,除垃圾产生CH4是必要条件外,填埋的深度,复盖层的厚度和层数,以及复盖层的透气性都是影响爆炸的因素。一般振动机械情况下,由于垃圾的透气性较好,所以,在垃圾层中不会积累大量CH4,其气体压力不足以将垃圾顶层起发生CH4突出。但是,如果垃圾上复盖土层,和填埋深度的增加,透气性受到影响,垃圾层中容易积累CH4,而增加爆炸的危险性。

另外,火热行情之下即使填埋条件都相同,但在一些特殊条件下,也会大大影响爆炸的危险性,比如,我国城市生活垃圾中灰土比例较高,在连续阴雨天,上面的垃圾层会变得非常泥泞,其透气系数急剧降低,而垃圾在温和湿润条件下的产气速率又变得很大,这时就可能发生垃圾的物理爆炸。1994年12月4日重庆市一处垃圾场发生的爆炸,就是由于前段时间阴雨连绵,致使垃圾中大量有机物发酵,而后由于气温升高,加速其腐化过程,而垃圾层透整体吊顶气系数却急剧降低.当产生的CH4达到一定能量而不能释放时,便发生爆炸。再譬如,在寒冷的冬天,由于复盖层结冰,透气性变得很低,而垃圾层中的温度还未降到产气终止的温度之下,这时也可能发生垃圾物理爆炸。

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