垃圾爆炸與預(yù)防

　近年來我國連續(xù)發(fā)生了多起垃圾爆炸事故，造成人員傷亡和財(cái)產(chǎn)損失，垃圾的危害性已不僅僅是對生態(tài)環(huán)境的破壞，而且已經(jīng)威脅著人們的生命安全，所以，弄清垃圾爆炸的原因，采取必要的技術(shù)措施，已是當(dāng)今垃圾處理工作的一項(xiàng)重要內(nèi)容。

　　1垃圾爆炸原因

　　1.1垃圾的分解作用和氣體產(chǎn)生
　　生活垃圾中含有一定比例有機(jī)物，當(dāng)被運(yùn)到消納場地進(jìn)行填埋時(shí)，有機(jī)物的可生物降解組分立即開始進(jìn)行細(xì)菌分解，產(chǎn)生大量的氣體，分解和產(chǎn)氣過程可分為四個(gè)階段：第一階段稱為好氧分解，這種分解在好氧情況下作用，這時(shí)填埋物中的氧是在填埋垃圾時(shí)帶入的。分解時(shí)產(chǎn)生氮、氧（時(shí)間一長會(huì)耗盡）、二氧化碳（它的增長很快）；第二階段，可利用的氧被耗盡之后，就進(jìn)行厭氧下的分解，并產(chǎn)生氫和二氧化碳；第三階段，二氧化碳和氮的百分比大大減少、氫和氧的濃度降為零（或者是極少），甲烷的百分比迅速增加；第四階段，可稱為偽穩(wěn)態(tài)階段，二氧化碳和氮達(dá)到穩(wěn)定值，甲烷達(dá)到峰值之后緩慢下降。表1為垃圾填埋產(chǎn)生的典型氣體分布的百分?jǐn)?shù)。

　　各個(gè)產(chǎn)氣階段的時(shí)間長短，是隨填埋場內(nèi)的特定條件而變化的，一旦填埋場內(nèi)開始產(chǎn)生甲烷，一般產(chǎn)氣會(huì)持續(xù)數(shù)年，總的時(shí)間根據(jù)各個(gè)場地的情況而定，在某些環(huán)境條件下，氣體產(chǎn)生年分可以是幾年，甚至幾十年。
　　1.2氣體特征
　　表1垃圾填埋產(chǎn)生的典型氣體分布百分?jǐn)?shù)單位：(%)
　　時(shí)間（月）　　(N2)　　　(CO2)　　(CH4)
　　0～12　　　5.2～0.4　　88～65　　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
　　
　　從表1可知，垃圾填埋產(chǎn)生的氣體，90％以上為CH4和CO2。
　　CO2的密度大約為空氣的1.5倍（空氣密度1.29kg/m3,,CO2為1.98kg/m3,)，因此，有向填埋場低部運(yùn)動(dòng)的趨勢，這樣下去年復(fù)一年的結(jié)果，CO2將沿地層下移而與地下水相接觸，導(dǎo)致水質(zhì)硬度增加。CH4是一種沒有顏色，密度大約為空氣的0.55倍(0.72kg/m3)，因此，會(huì)逸散入大氣中，容易在凹處積聚（如填埋場附近建筑物或其它封閉式空間等）。CH4無毒，但濃度過大時(shí)，能“熏死人”，這是因?yàn)榧淄闈舛冗^高時(shí)，氧含量相對降低，結(jié)果由于缺氧而造成窒息或死亡。
　　CH4具有可燃性和可爆性，但并不是只要空氣中含有甲烷就能燃燒或發(fā)生爆炸，甲烷爆炸必須具備三個(gè)條件，一定的CH4濃度，一定的引火溫度和足夠的氧濃度。首先，空氣中CH4的濃度低于5%，遇火不發(fā)生爆炸而能燃燒，并呈現(xiàn)淺藍(lán)色的火焰，在CH4濃度高于15％時(shí)，遇火也不發(fā)生爆炸，并且也不能燃燒，甲烷爆炸界限一般在5%～15％之間，最強(qiáng)烈的爆炸發(fā)生在CH4濃度為9.5％左右，也就是空氣中的氧和CH4全部參加化學(xué)反應(yīng)的時(shí)候，CH4爆炸其最終的化學(xué)反應(yīng)式如下：
　　CH4+2O2→CO2+2H2O+830kJ
　　其次，CH4的引火溫度為650～750℃。第三，由實(shí)驗(yàn)得知，CH4的爆炸界限與氧濃度有密切關(guān)系，當(dāng)氧濃度降低時(shí)，CH4爆炸下限緩慢增高，上限則迅速下降，氧濃度降低到12%,CH4混合氣體即失去爆炸性，遇火也不爆炸。
　　CH4不僅能燃燒和爆炸，它還具有一個(gè)橫向遷移的特性。

　　1.3垃圾爆炸類型
　　1.3.1物理爆炸的原因
　　物理爆炸是由于CH4在垃圾層中大量積聚，形成強(qiáng)大的能量，當(dāng)積聚的壓力大于復(fù)蓋層壓力時(shí)，在瞬間將垃圾以迅猛速度突出，發(fā)生減壓膨脹。發(fā)生物理爆炸事故，除垃圾產(chǎn)生CH4是必要條件外，填埋的深度，復(fù)蓋層的厚度和層數(shù)，以及復(fù)蓋層的透氣性都是影響爆炸的因素。一般情況下，由于垃圾的透氣性較好，所以，在垃圾層中不會(huì)積累大量CH4，其氣體壓力不足以將垃圾頂層起發(fā)生CH4突出。但是，如果垃圾上復(fù)蓋土層，和填埋深度的增加，透氣性受到影響，垃圾層中容易積累CH4，而增加爆炸的危險(xiǎn)性。
　　另外，即使填埋條件都相同，但在一些特殊條件下，也會(huì)大大影響爆炸的危險(xiǎn)性，比如，我國城市生活垃圾中灰土比例較高，在連續(xù)陰雨天，上面的垃圾層會(huì)變得非常泥濘，其透氣系數(shù)急劇降低，而垃圾在溫和濕潤條件下的產(chǎn)氣速率又變得很大，這時(shí)就可能發(fā)生垃圾的物理爆炸。1994年12月4日重慶市一處垃圾場發(fā)生的爆炸，就是由于前段時(shí)間陰雨連綿，致使垃圾中大量有機(jī)物發(fā)酵，而后由于氣溫升高，加速其腐化過程，而垃圾層透氣系數(shù)卻急劇降低．當(dāng)產(chǎn)生的CH4達(dá)到一定能量而不能釋放時(shí)，便發(fā)生爆炸。再譬如，在寒冷的冬天，由于復(fù)蓋層結(jié)冰，透氣性變得很低，而垃圾層中的溫度還未降到產(chǎn)氣終止的溫度之下，這時(shí)也可能發(fā)生垃圾物理爆炸。