汙水管道帶壓開孔作業中硫化氫的危害

2020-12-05 天津先鋒管道帶壓開孔

城市下水道及汙水管道的帶壓開孔工程作業中,具有一定的危險性,這些危險包括多種有毒有害氣體,如甲烷、氨氣、一氧化碳、硫化氫、二氧化硫、氯氣、二氧化碳、揮發性有機物等多種氣體,因此,這些管道在帶壓開孔作業中氣體檢測工作是必不可少的一項安全措施。

在管道中超過一定濃度的氣體有些可以使人中毒,有些會爆炸,缺乏氧氣會使人窒息。因此,在施工作業前檢測下水道氣體的濃度十分必要,它關係到管道帶壓開孔施工人員及作業場所的安全。

下水道氣體的監測通常有實驗室法,即通過氣體採樣裝置採集管道內氣體樣品帶回實驗室進行檢測分析,實驗室法是經典的檢測方法,但比較費時,不符合在現場施工時實時檢測的要求。還可以採用可攜式氣體檢測儀進行實時、連續的監測,為安全施工提供準確、及時、可靠的依據。

下水道中有害氣體的種類與下水道內汙水的性質、汙水管道的環境條件有密切的關係。汙水管道與地下油槽、加油站、汽車修理廠、洗衣店排放的汙水相連接,經常會伴有大量的油汙及有機溶劑排入下水道,從而使揮發性有機物聚集;與城市的天然氣管道靠近的管道,由於天燃氣的洩露而使易燃易爆氣體濃度較高;化糞池的汙水排入下水道,或者接入氨氮濃度較高的工業汙水,在鹼性條件下產生較高濃度的氨氣;含有較高濃度的硫化物或者硫酸鹽的汙水在一定條件下產生硫化氫氣體。管道的汙水中雖然含有多種多樣的有害氣體,但在下水道施工中出現安全事故的絕大多數是硫化氫中毒引起,下面就以下幾個方面簡單介紹一下這種有害的氣體產生的機理和預防措施:

1.硫化氫產生的原因

汙水管道內產生的有毒物質最常見的是硫化氫,產生的原因是汙水中含有一定濃度的硫化物、硫酸鹽在一定的環境條件下,汙水中的硫化物分為溶解性硫化物和非溶解性金屬硫化物。溶解性硫化物包括硫化氫、硫氫根離子、硫離子。非溶解性金屬硫化物,如硫化鐵、硫化鉛等。

溶解性硫化物在汙水中進行如下的電離平衡:

H2SH++HS_

k1=k1=10-7(25℃)

HS-H++S2_

k2=k2=10-14(25℃)

這些硫化物在酸性條件下平衡向左移動,生成硫化氫,從汙水中逸出。在鹼性條件下,平衡向右移動,以HS-或S2形態存在。非溶解性金屬硫化物,如硫化鐵、硫化鉛在酸性條件下也產生硫化氫氣體。因此,擴散到下水道空間中的硫化氫除與汙水硫化物的濃度有關,還與汙水的酸鹼度有密切的關係。

管道中的硫化氫除由汙水中的硫化物產生外,比較大的一部分是由有機物的分解及汙水中的微生物分解硫酸鹽產生。

在汙水管道中HS-與硫酸鹽發生的轉換。

在好氧條件下,汙水中的HS-在硫氧化菌的作用下氧化成亞硫酸鹽,降低了水中HS-的濃度,從而阻止硫化氫氣體的產生。在厭氧條件下,汙水中的脫硫弧菌還原汙水中的硫酸鹽生成硫化氫,在進入汙水管道密閉的空間中硫化氫進一步氧化成硫酸,主要吸附在汙水管道的上部,造成對汙水管道內部進行酸腐蝕。因此,我們經常可以看到的汙水管道上部比汙水管道下部腐蝕嚴重的原因。

2、不同濃度硫化氫對人體的影響

硫化氫氣體對人體的健康造成極大的危害,對人的影響因人而異,身體健康的情況下在含一定濃度硫化氫的工作環付款情況能堅持較長時間,而在體質較差時則會很快產生中毒反應,因此進入硫化氫的空間進行帶壓開孔作業的人員必須身體健康,必須控制作業時間以防中毒。不同國家對作業場所硫化氫最高允許濃度不同,但基本一致。我國DBZ2.1-2007規定作業空間硫化氫的最高濃度值為10mg/m3,美國、英國、德國、日本分別為14mg/m3,14mg/m3,15mg/m3,15mg/m3。

3、硫化氫氣體的檢測

在下水道作業中硫化氫氣體一般採用可攜式氣體檢測儀進行。可攜式氣體監測儀在使用前需要經過零點校驗和標準氣體校驗。零點校驗一般採用在室外新鮮空中對儀器進行校零,標準氣體校驗採用已知濃度的標準氣體和儀器進行連接,按規定的程序進行校準。

4、管道中減少硫化氫氣體產生的措施

由於硫化氫氣體的產生對人體的健康和汙水管道、設施產生嚴重的危害,因此我們儘可能在源頭上加以控制。可以採取的措施有幾下幾點:

4.1控制進入下水道中硫化物及硫酸鹽及含硫有機物的濃度。

4.2加入化學試劑,氧化汙水中的硫化物。

4.3加入金屬鹽類,使產生硫化物沉澱。

4.4加入石灰控制汙水的PH值,使汙水呈微鹼性狀態,汙水中的硫化物以HS-、S2-的形態存.

4.5提高汙水管道的坡度、汙水的流速、加強管道的養護疏通,防止沉澱的產生,從而避免底泥沉積造成厭氧。

4.6殺死汙水中的厭氧菌,改進下水道的通風,增加汙水中溶解氧的含量,避免發生厭氧反應,阻止將硫酸鹽轉化為硫化氫氣體的反應。

5、在含或容易產生硫化氫管道帶壓開孔安全操作規範

5.1儘量避免選擇汙水管道中容易產生硫化物沉澱的管段進行帶壓開孔作業。

5.2如果無法避免容易產生硫化物沉澱的管段進行開孔,應當與工程需求方進行管段的探測,探明管段的腐蝕情況,在低於安全帶壓開孔的壁厚處嚴禁進行帶壓開孔作業。

5.3操作人員配備防毒面具、坑內作業用安全繩等必要的人身安全保護設備。

5.4在管道帶壓開孔作業坑內,安裝大功率鼓風或排風設施,用以降低硫化氫的濃度。

5.5使用硫化氫氣體檢測儀,隨時對管道開孔作業現場的氣體進行監測,並保持監測的連續性。

5.6在國家允許的硫化氫濃度標準下(小於10mg/m3),連續作業十分鐘,必須返回地面,由其它操作人員進行接替。

5.7必須保證操作人員身健康,有心、腦血管及高血壓等疾病的人員嚴禁進入作業區域。

5.8作業坑邊必須有一名監視人員全程監控,發現緊急立即實行施救措施。

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