城市污水管道甲烷爆炸防控對(duì)策研究現(xiàn)狀及展望

張 遠(yuǎn)，呂淑然，楊 凱，張司邈（.首都經(jīng)濟(jì)貿(mào)易大學(xué)安全與環(huán)境工程學(xué)院，北京00070；.首都經(jīng)濟(jì)貿(mào)易大學(xué)外語系，北京00070）

城市污水管道甲烷爆炸防控對(duì)策研究現(xiàn)狀及展望

張 遠(yuǎn)1，呂淑然1，楊 凱1，張司邈2
（1.首都經(jīng)濟(jì)貿(mào)易大學(xué)安全與環(huán)境工程學(xué)院，北京100070；2.首都經(jīng)濟(jì)貿(mào)易大學(xué)外語系，北京100070）

城市污水管道甲烷爆炸的事故屢有發(fā)生，給城市居民的人身和財(cái)產(chǎn)安全帶來了嚴(yán)重的威脅，因而研究污水管道甲烷氣體爆炸的防控對(duì)策具有重要意義。通過對(duì)大量國內(nèi)外相關(guān)文獻(xiàn)進(jìn)行分析，總結(jié)了關(guān)于城市污水管道甲烷爆炸防控對(duì)策研究的不足:①?zèng)]有對(duì)城市污水管道內(nèi)甲烷氣體開展系統(tǒng)性檢測分析，過往監(jiān)測也未考慮外界環(huán)境因素對(duì)甲烷氣體檢測的影響；②沒有對(duì)污水管道內(nèi)甲烷氣體聚集和運(yùn)移規(guī)律開展研究，過往研究以污水管道內(nèi)可燃性氣體預(yù)警和風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估為主；③國內(nèi)關(guān)于污水管道內(nèi)甲烷爆炸的防控對(duì)策研究仍是不完善的，沒有從控制污水管道內(nèi)甲烷形成、減少污水管道內(nèi)甲烷聚集方面提出技術(shù)性措施?；诖巳矫娴膯栴}，最后提出城市污水管道甲烷氣體爆炸防控措施在今后的研究方向。

城市污水管道；甲烷爆炸；檢測；聚集規(guī)律；預(yù)防和控制

城市污水管道是城市排水管網(wǎng)的重要組成部分，用于收集、凈化和輸送區(qū)域降雨、居民產(chǎn)生的生活污水以及工業(yè)生產(chǎn)的廢水。城市污水管道內(nèi)環(huán)境陰暗、潮濕，空氣流通不暢，污水中攜帶著大量的生活垃圾和淤泥，這些生活垃圾和淤泥在污水管道內(nèi)流動(dòng)淤積過程中被微生物分解，產(chǎn)生大量有毒有害、易燃易爆的氣體，如甲烷（CH4）、硫化氫（H2S）、二氧化碳（CO2）、一氧化碳（CO）、二氧化硫（SO2）等。這些有毒有害、易燃易爆氣體充斥在城市污水管道內(nèi)，加之廢棄化石燃料的傾倒和流入，以及污水管道建設(shè)受地理?xiàng)l件限制和輸油輸氣管道近距離布置等原因，許多城市污水管道已成為居民身邊的“炸彈”，嚴(yán)重威脅著居民的生命和財(cái)產(chǎn)安全。

近幾年來，國內(nèi)關(guān)于城市污水管道（窨井）爆炸的事故屢有發(fā)生，如2013年2月9日上午，河南省駐馬店市中華大道東段一處下水道發(fā)生意外爆炸，現(xiàn)場導(dǎo)致一死一傷，經(jīng)查明事故原因是燃放鞭炮時(shí)引燃了下水道內(nèi)的沼氣從而引發(fā)意外爆炸；2014年2月20日，武漢市硚口區(qū)長豐大道與古田二路交匯路口下水道發(fā)生爆炸，造成2人輕傷、6車受損、路面破損，經(jīng)查明爆炸原因是由沼氣聚集引起；2015 年1月14日，內(nèi)蒙呼和浩特某小區(qū)一名9歲男孩向下水道井蓋內(nèi)扔爆竹引起爆炸。從上面的幾起事故可以看出，城市污水管道內(nèi)存在到達(dá)爆炸濃度的沼氣是造成以上事故的主要原因之一。

沼氣的成分較為復(fù)雜，其主要成分是甲烷，城市污水管道內(nèi)的甲烷是由于污水管道內(nèi)的有機(jī)物在厭氧條件下發(fā)酵而來，甲烷在空氣中的爆炸極限范圍（體積比）為5%～16%，當(dāng)空氣中甲烷濃度為9.5%時(shí)，此時(shí)化學(xué)反應(yīng)最完全，爆炸最劇烈［1］。值得注意的是，甲烷的爆炸極限不是固定的，它受很多因素影響，當(dāng)污水管道內(nèi)的甲烷遇到可燃性氣體（H2S、H2、CO）、泄漏的天然氣、石油蒸汽等將會(huì)增加爆炸的可能性?；谝陨戏治觯斜匾獙?duì)預(yù)防和控制城市污水管道內(nèi)沼氣（甲烷）爆炸展開研究，從而提出切實(shí)可行的對(duì)策措施，進(jìn)而保障城市居民的生命和財(cái)產(chǎn)安全，促進(jìn)城市化建設(shè)安全快速的進(jìn)行。

1　國內(nèi)外研究現(xiàn)狀

1.1污水管道內(nèi)甲烷形成機(jī)理與影響因素研究

國外在污水管道設(shè)計(jì)建設(shè)方面安全要求非常高，甚至給污水管道安裝專門的通風(fēng)設(shè)備［2］，企業(yè)和居民環(huán)保意識(shí)較強(qiáng)且排污也比較規(guī)范，因而很少見國外城市污水管道因沼氣聚集而爆炸的相關(guān)報(bào)到，但鑒于甲烷是溫室氣體，國外學(xué)者更注重研究污水管道內(nèi)甲烷形成機(jī)理與影響因素。如Bryant［3］通過研究產(chǎn)甲烷菌和產(chǎn)氫產(chǎn)乙酸菌，提出了有機(jī)物被微生物分解發(fā)酵產(chǎn)生甲烷的三階段理論:水解發(fā)酵階段、產(chǎn)氫產(chǎn)乙酸階段和產(chǎn)甲烷階段；Gutierrez［4-5］團(tuán)隊(duì)通過分析p H值對(duì)污水生物膜上厭氧硫酸鹽還原菌和產(chǎn)甲烷菌的影響，結(jié)果表明將p H值提高到8.6～9.0能抑制甲烷的產(chǎn)生，從而提出了通過堿度控制能更加有效地抑制甲烷的產(chǎn)生和排放，并通過試驗(yàn)指出可通過升高污水管道中的p H值，將污水管道中的甲烷產(chǎn)量控制在25%以下；Mohanakrishnan等［6］研究了亞硝酸鹽對(duì)污水管道實(shí)驗(yàn)室模型中硫化氫和甲烷產(chǎn)量的抑制效果，連續(xù)25 d對(duì)試驗(yàn)?zāi)Ｐ椭屑尤?0～140 mg N/L的亞硝酸鹽，亞硝酸鹽存在的情況下沒有觀察到反應(yīng)器中硫化氫和甲烷的積累，生物膜上的硫酸鹽還原和產(chǎn)甲烷能力顯著降低，當(dāng)停止加入亞硝酸鹽后，硫酸鹽還原能力和甲烷產(chǎn)量逐漸恢復(fù)，表明亞硝酸鹽可以間歇地控制污水管道中硫化氫和甲烷的形成，亞硝酸鹽可以作為一個(gè)有前途的和有效的策略控制下水道中硫化氫和甲烷形成；Jiang等［7-8］研究了亞硝酸鹽的濃度和接觸時(shí)間對(duì)下水道系統(tǒng)中硫化氫和甲烷形成的影響，試驗(yàn)表明亞硝酸鹽的加入能有效、間歇性地減少污水管道內(nèi)硫化氫和甲烷的生成，并研究了實(shí)驗(yàn)室污水管道模型中通過改變加入的亞硝酸鹽劑量、時(shí)間長短以及時(shí)間間隔對(duì)控制污水管道內(nèi)生成甲烷和硫化氫的影響，試驗(yàn)結(jié)果表明接觸低至0.26 mg N/L的亞硝酸鹽12 h后能夠有效抑制硫化氫的生成，接觸0.09 mg N/L的亞硝酸鹽6 h足夠有效抑制甲烷的生成。Sudarjanto等［9］通過試驗(yàn)評(píng)價(jià)了澳大利亞市場上新興的三種生物制品對(duì)控制下水道系統(tǒng)中甲烷和硫化氫排放的效果，結(jié)果表明這三種生物制品與傳統(tǒng)的硝酸鹽、鐵鹽和氫氧化鎂相比對(duì)控制污水管道中硫化氫和甲烷的排放沒有影響；Liu等［10-11］研究了實(shí)驗(yàn)室污水管道沉積物模型中硫化氫和甲烷的產(chǎn)生方式，結(jié)果表明評(píng)估下水道中硫化氫和甲烷的排放不能忽略下水道中沉積物的貢獻(xiàn)，實(shí)驗(yàn)室條件下增加亞硝酸鹽對(duì)污水管道中沉積物的作用，大量測試結(jié)果表明增加亞硝酸鹽不會(huì)抑制污水管道沉積物中硫化氫的產(chǎn)生，而在亞硝酸鹽頻繁出現(xiàn)的區(qū)域甲烷的生成活動(dòng)則被完全抑制，甲烷的產(chǎn)生區(qū)域出現(xiàn)在污水管道沉積物中亞硝酸鹽少見的更深處；Sun等［12］研究了減少用水量對(duì)污水管道中硫化氫和甲烷形成的影響，大量試驗(yàn)結(jié)果表明減少用水量的情況下，沒有改變污水管道中生物膜上硫酸鹽還原活性，但產(chǎn)甲烷菌活性增加了，隨著較長的水力停留時(shí)間（HRT），甲烷的產(chǎn)量會(huì)增加，而且減少用水量的條件下溶解的甲烷濃度超過了正常流動(dòng)條件下的兩倍，總的甲烷排放量約為正常流動(dòng)條件下的1.5倍，潛在地導(dǎo)致更高的溫室氣體排放。

從以上研究可以看出，國外研究了污水管道內(nèi)甲烷產(chǎn)生的影響因素，通過向污水管道內(nèi)加入硝酸鹽或改變污水管道內(nèi)p H值的方法來控制污水管道內(nèi)甲烷的產(chǎn)生和排放。而國內(nèi)關(guān)于這方面的研究相對(duì)較少，污水管道沼氣爆炸事故多發(fā)的城市應(yīng)該借鑒這些方法來控制污水管道內(nèi)甲烷的形成，同時(shí)應(yīng)該加強(qiáng)污水管道內(nèi)甲烷產(chǎn)生機(jī)理與影響因素研究，從而為控制污水管道的內(nèi)甲烷形成提供理論依據(jù)。

1.2污水管道內(nèi)甲烷檢測研究

由于國內(nèi)城市化進(jìn)程加快，城市人口越來越多，城市的污水管道排污量加劇，污水管道內(nèi)氣體發(fā)生爆炸和中毒事故頻繁發(fā)生，從成分和濃度來分析污水管道內(nèi)導(dǎo)致事故的氣體就顯得尤為重要。2009 年4月7日，我國住房和城鄉(xiāng)建設(shè)部首次發(fā)布城鎮(zhèn)建設(shè)行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)——《城鎮(zhèn)排水設(shè)施的氣體檢測方法》（CJ/T307—2009）［13］，該標(biāo)準(zhǔn)從2009年10月1日開始實(shí)施，本標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定了城鎮(zhèn)下水道中的可燃性氣體、H2S、O2、氨氣、CO、SO2、Cl2、CO2和總揮發(fā)性有機(jī)物氣體的實(shí)驗(yàn)室檢測方法和現(xiàn)場快速檢測方法，同時(shí)規(guī)定了甲烷采樣高度為檢查井空間垂直高度自下往上的五分之四處，甲烷實(shí)驗(yàn)室測定方法為氣相色譜法，現(xiàn)場便攜式測定方法為催化燃燒法。

現(xiàn)場便攜式檢測儀分為單一氣體檢測儀（如甲烷檢測儀、硫化氫檢測儀等）和多氣體檢測儀（能夠同時(shí)檢測兩種以上氣體），國內(nèi)市場上研發(fā)的便攜式甲烷檢測儀主要用于礦山，俗稱瓦檢儀。目前市場上甲烷便攜式檢測儀種類比較多，一般由采樣器、檢測器、指示器、報(bào)警顯示器和電源幾個(gè)部分組成，其甲烷檢測原理主要為催化燃燒式和光干涉式。催化燃燒式便攜甲烷檢測儀是礦井專用瓦斯檢測儀器，光干涉式便攜甲烷檢測儀屬本質(zhì)安全型，被廣泛應(yīng)用于礦井、環(huán)境保護(hù)、公共場所等易燃、易爆、溫度在-10～+40℃范圍內(nèi)變化較大的場所的甲烷等氣體濃 度 的測 定［14］。

國外則開發(fā)了比較先進(jìn)的針對(duì)地鐵、下水道等地下空間的便攜式多氣體檢測儀，該檢測儀同時(shí)可以檢測空間中的多種氣體濃度，如美國開發(fā)的 M40復(fù)合式多氣體檢測儀、MX4復(fù)合式4氣體檢測儀、QRAE（PGM-50Q）五合一氣體檢測儀、VRAE （PGM-7800）五合一氣體檢測儀等，美國英思科公司更是開發(fā)了MX6型復(fù)合式6氣體檢測儀。楊靜等［15］通過分析下水道內(nèi)可燃有毒性氣體的成因，指出城市下水道由于相對(duì)封閉，容易造成可燃性氣體蓄積遇明火發(fā)生爆炸，可采用美國QRAE（PGM-50Q）五合一氣體檢測儀對(duì)污水管道內(nèi)可燃有毒氣體進(jìn)行測定；方德瓊［16］采用美國VRAE（PGM-7800）五合一氣體檢測儀進(jìn)行測定并研究了山地城市污水管道中有毒有害氣體分布規(guī)律。但由于MX6型復(fù)合式6氣體檢測儀更是能同時(shí)方便地安裝電化學(xué)、催化燃燒、紅外以及PID傳感器，用戶可以根據(jù)自己研究污水管道內(nèi)氣體的需要選擇搭配，同時(shí)儀器還支持在線圖表來顯示即時(shí)讀數(shù)和數(shù)據(jù)記錄，因而國內(nèi)許多學(xué)者［17-21］在研究下水道易燃有毒有害氣體時(shí)多采用該檢測儀。如季俊青［18］使用MX6型多氣體檢測儀對(duì)蘭州市典型生活排水系統(tǒng)進(jìn)行了實(shí)測，研究了蘭州市生活排水系統(tǒng)中CH4、H2S、CO2等廢氣產(chǎn)排規(guī)律，并評(píng)估了其對(duì)蘭州城市大氣環(huán)境的影響；周瑜［19］使用MX6型多氣體檢測儀對(duì)昆明市典型下水道進(jìn)行了實(shí)測，研究了下水管道中CH4的產(chǎn)排系數(shù)，并評(píng)估了其對(duì)大氣污染的貢獻(xiàn)；黃建洪［20］使用MX6型多氣體檢測儀對(duì)典型城市生活排水系統(tǒng)進(jìn)行了實(shí)測，研究了昆明市城市生活排水系統(tǒng)中CH4、H2S、CO2等廢氣的產(chǎn)排系數(shù)，為城市溫室氣體核算提供了基礎(chǔ)數(shù)據(jù)。

從以上研究可以看出，我國出臺(tái)了污水管道內(nèi)氣體檢測標(biāo)準(zhǔn)，國內(nèi)學(xué)者從環(huán)境保護(hù)的角度采用國外先進(jìn)的便攜式儀器對(duì)污水管道內(nèi)甲烷進(jìn)行了檢測研究，但是沒有從安全的角度系統(tǒng)地對(duì)日常生活狀態(tài)下城市污水管道內(nèi)甲烷的濃度變化范圍開展檢測分析，也未通過檢測研究污水管道爆炸是甲烷聚集到爆炸極限濃度而發(fā)生的爆炸還是低于爆炸極限濃度的甲烷遇到管道內(nèi)其他可燃性氣體或化石油氣等引發(fā)的爆炸，也未對(duì)污水管道內(nèi)甲烷濃度隨時(shí)間、溫度等因素的變化開展系統(tǒng)性檢測研究。

1.3污水管道內(nèi)可燃性氣體預(yù)警以及風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估研究

由于重慶獨(dú)特的地形和生活習(xí)性等原因，重慶市發(fā)生污水管道爆炸的事故比全國其他城市更為頻繁，而這些事故大多數(shù)都是因?yàn)槲鬯艿纼?nèi)可燃性氣體（主要是甲烷）濃度過高引起的，為有效緩解這一狀況并控制事故的發(fā)生，重慶大學(xué)相關(guān)學(xué)者做了大量的研究工作。如馮洋［22］對(duì)開發(fā)下水道可燃性氣體預(yù)警系統(tǒng)的關(guān)鍵技術(shù)進(jìn)行了相關(guān)研究，指出了城市下水道可燃性氣體預(yù)警系統(tǒng)開發(fā)的關(guān)鍵和難點(diǎn)在于可燃性氣體濃度信息采集的準(zhǔn)確性、數(shù)據(jù)傳輸?shù)目煽啃砸约皥?bào)警的即時(shí)性，研究可行的方案解決了技術(shù)難點(diǎn)，實(shí)現(xiàn)了系統(tǒng)預(yù)期功能；寶亮［23］在對(duì)重慶市下水道、化糞池存在的安全影響調(diào)查基礎(chǔ)上，首次提出將無線傳感器網(wǎng)絡(luò)技術(shù)運(yùn)用于市政排水管道可燃?xì)怏w監(jiān)測并設(shè)計(jì)研制了城市下水道、化糞池可燃?xì)怏w監(jiān)控預(yù)警系統(tǒng)，對(duì)保障市政設(shè)施的安全使用具有積極的意義；米莉［24］通過現(xiàn)場調(diào)研和研究重慶市下水道和化糞池氣體爆炸事故安全隱患，從機(jī)理上研究可燃?xì)怏w的積聚現(xiàn)象，分析氣體爆炸誘因，構(gòu)建了城市下水道和化糞池氣體爆炸風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估模型，并提出了氣體爆炸預(yù)警模式，為城市下水道和化糞池按風(fēng)險(xiǎn)級(jí)別分級(jí)管理以及提高預(yù)警系統(tǒng)的安全性和有效性提供了技術(shù)依據(jù)；彭述娟［25］對(duì)山地城市污水管道氣體爆炸風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估和預(yù)警進(jìn)行了研究，并通過檢測對(duì)重慶典型城市區(qū)域污水管道內(nèi)有害氣體進(jìn)行了成分分析以及對(duì)污水管道多元?dú)怏w二維湍流爆炸模型進(jìn)行驗(yàn)證和校對(duì)，確定了污水管道CH4爆炸閾值為5.5%；胡修穩(wěn)［26］通過對(duì)污水管道氣體爆炸理論以及試驗(yàn)研究，分析出影響污水管道氣體安全的影響因素和危害程度，并指出CH4是造成污水管道爆炸事件的主要原因，最終建立了基于風(fēng)險(xiǎn)矩陣的污水管道氣體安全風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估模型。澳大利亞學(xué)者Guisasola等［27］建立了攀升型下水道內(nèi)CH4形成的評(píng)估模型，并通過模擬試驗(yàn)研究表明污水管道內(nèi)CH4的產(chǎn)出與水力停留時(shí)間（HRT）和污水管道面積與體積（A/V）的比值相關(guān)，污水管道內(nèi)的HRT越長或A/V值越大，污水管道內(nèi)CH4濃度越高。

綜上研究可以看出，目前國內(nèi)外針對(duì)污水管道內(nèi)可燃性氣體主要通過實(shí)時(shí)監(jiān)測來開展預(yù)警控制，同時(shí)對(duì)其開展風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估，可見對(duì)污水管道內(nèi)可燃性氣體進(jìn)行監(jiān)測預(yù)警和開展風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估是一種有效的管理措施，因此我國各地城市排水集團(tuán)和相關(guān)政府部門應(yīng)采用這種管理措施，對(duì)各自轄區(qū)內(nèi)污水管道可燃性氣體進(jìn)行監(jiān)測預(yù)警和開展風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估，預(yù)防污水管道氣體爆炸事故的發(fā)生，同時(shí)還應(yīng)積極組織開展減少污水管道內(nèi)甲烷產(chǎn)生和聚集的相關(guān)研究，并采取相應(yīng)技術(shù)措施從根本上預(yù)防污水管道內(nèi)可燃性氣體發(fā)生爆炸。

1.4污水管道氣體爆炸防止對(duì)策研究

1985年重慶市中區(qū)大溪溝羅家院一帶發(fā)生過死亡26人、傷200余人的下水道特大惡性爆炸事故，事故原因是下水道內(nèi)油類漂浮物和積存的沼氣不能外泄，造成易燃易爆氣體濃度增大，與空氣混合，遇火后引起爆炸［28］。近年來我國城市污水管道因化石燃料流入或是高濃度沼氣發(fā)生爆炸事故更是屢見不鮮，大量城市污水管道爆炸事故的發(fā)生已引起了相關(guān)部門和學(xué)者的關(guān)注，并采取了相應(yīng)措施和開展了相關(guān)研究。如廣州市城市排水監(jiān)測站于2003年設(shè)定了40個(gè)監(jiān)測點(diǎn)對(duì)城市污水管道中的可燃有毒有害氣體進(jìn)行每月一次的監(jiān)測，并對(duì)污水管道確立了定期檢查井巡回檢查制度，一旦發(fā)現(xiàn)隱患立即處理；北京市政工程管理處于2004年通過井下氣體自動(dòng)監(jiān)測儀、流動(dòng)氣體監(jiān)測車以及人工隊(duì)伍每月對(duì)全市200多處污水管道進(jìn)行易燃毒有害氣體檢測，一旦發(fā)現(xiàn)氣體超標(biāo)問題，即時(shí)通報(bào)有關(guān)部門進(jìn)行處理，并于2008年在奧運(yùn)會(huì)場館等城市重點(diǎn)區(qū)域建成了48個(gè)城市排水系統(tǒng)內(nèi)易燃有毒有害氣體的監(jiān)測站，對(duì)城市排水系統(tǒng)中的相關(guān)氣體進(jìn)行了有效的監(jiān)控和預(yù)警；重慶2008年開始建設(shè)城區(qū)下水道氣體安全檢測預(yù)警系統(tǒng)，并于2012年實(shí)現(xiàn)對(duì)加油站、餐飲場所、商業(yè)重地等重要地方的污水管道內(nèi)的氣體進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)控［16］；謝振輝等［29］通過分析下水道爆炸事故及其管理狀況，提出可從加強(qiáng)對(duì)下水道用戶的管理、強(qiáng)化下水道日常維護(hù)管理工作、嚴(yán)格控制下水道水位以及加強(qiáng)對(duì)下水道中氣體、污水、污泥的定期監(jiān)測工作等方面采取有效措施來防止下水道沼氣爆炸事故的發(fā)生；李代明［30］研究了城市下水道爆炸的原因和特點(diǎn)，提出可從禁絕火源、打開下水道井蓋等方面采取措施防止下水道沼氣發(fā)生爆炸；靳菊紅［31］通過分析一起污水管道檢查井爆炸事故的原因，指出可從設(shè)施管理、公共安全宣傳教育、施工管理等方面采取措施來防止污水管道沼氣爆炸事故的發(fā)生。

綜上研究可以看出，防止城市污水管道氣體爆炸目前以檢測預(yù)防為主，但氣體檢測監(jiān)控是一種相對(duì)被動(dòng)的方法，如果能通過對(duì)污水管道內(nèi)甲烷的擴(kuò)散流動(dòng)行為開展研究，掌握其運(yùn)移聚集規(guī)律，進(jìn)而有針對(duì)性地改善污水管道內(nèi)通風(fēng)、井蓋設(shè)計(jì)等，最終達(dá)到從技術(shù)設(shè)計(jì)上來預(yù)防污水管道內(nèi)氣體爆炸的發(fā)生不失為一種更為有效的方法；同時(shí)通過宣傳教育讓居民意識(shí)到污水管道接觸到火源存在爆炸的嚴(yán)重危險(xiǎn)，并控制污水管道接觸火源，這將是更為主動(dòng)有效的避免污水管道內(nèi)甲烷聚集發(fā)生爆炸的對(duì)策。

2　展 望

本文針對(duì)目前城市污水管道甲烷爆炸防控對(duì)策研究的不足，即缺乏對(duì)城市污水管道內(nèi)甲烷開展系統(tǒng)檢測，缺乏對(duì)污水管道內(nèi)甲烷運(yùn)移聚集規(guī)律開展研究以及污水管道內(nèi)甲烷爆炸的防控對(duì)策研究仍不完善等事實(shí)，提出了今后開展預(yù)防城市污水管道內(nèi)甲烷發(fā)生爆炸事故應(yīng)該重點(diǎn)研究的方向如下:

（1）對(duì)日常生活狀態(tài)下城市污水管道內(nèi)的甲烷開展長時(shí)間連續(xù)的系統(tǒng)性檢測，考慮氣溫、壓力、時(shí)段以及污水管道埋深、形狀等多種影響因素，通過對(duì)大量的數(shù)據(jù)進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析，掌握污水管道內(nèi)甲烷的濃度水平，以及甲烷隨季節(jié)、時(shí)間等因素變化的規(guī)律。

（2）構(gòu)建城市污水管道數(shù)值模型，對(duì)污水管道內(nèi)甲烷的運(yùn)移聚集規(guī)律進(jìn)行研究［32］。在前期數(shù)據(jù)實(shí)測的基礎(chǔ)上建立污水管道數(shù)值模型，并通過改變污水管道的坡度、斷面形狀、彎曲變化、窨井蓋通氣孔大小和數(shù)量等物理參數(shù)，模擬參數(shù)變化對(duì)管道內(nèi)氣體運(yùn)移聚集的影響，找出城市污水管道內(nèi)甲烷聚集運(yùn)移的規(guī)律。

（3）基于甲烷產(chǎn)生的影響因素和聚集運(yùn)移規(guī)律的分析，開展污水管道內(nèi)甲烷爆炸預(yù)防對(duì)策研究。通過對(duì)污水管道形狀、井蓋設(shè)計(jì)優(yōu)化以及污水管道合理建設(shè)防止甲烷聚集，為有效防止污水管道內(nèi)甲烷聚集爆炸提供理論支持。

（4）甲烷是一種熱值高的清潔能源，開展對(duì)城市污水管道中甲烷等可燃性氣體收集技術(shù)的研究，并加以綜合利用，這對(duì)減少溫室氣體的排放以及環(huán)境保護(hù)和預(yù)防城市污水管道甲烷爆炸事故的發(fā)生都具有重要的意義。

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Research and Prospects of the Prevention and Control Measures of Methane Explosion in City Sewers

ZHANG Yuan1，LV Shuran1，YANG kai1ZHANG Simiao2
（1.College of Safety and Environment Engineering，Capital University of Economics and Business，Beijing 100070，China；2.Foreign Languages Department，Capital University of Economics and Business，Beijing 100070，China）

Methane explosion accidents occur frequently in city sewers，which bring a great threat to the personal and property safety of urban residents，so it is of great importance to study the measures for preventing and controlling methane explosion in city sewers.Based on analyzing a large number of domestic and overseas related literatures，this paper summarizes the deficiencies of studying the prevention measures for methane explosion in city sewers:①Systematic analysis for detecting methane in urban sewers has not been carried out，and the influence of environmental factors for methane detection is not considered in past monitoring experiments；②The previous research mainly focuses on fore-warning and risk assessment for flammable gas in sewers while researches on the law of accumulation and migration for methane is relatively few；③Domestic research on the measures for preventing and controlling methane explosion in city sewers is still imperfect，and there is no technical measures to control the formation of methane and reduce the accumulation of methane in city sewers.Based on these three problems，this paper puts forward the directions for studying the measures of preventing and controlling methane explosion in city sewers in the future.

urban sewers；methane explosion；detecting；accumulation law；prevention and control

X932；TU992

A

10.13578/j.cnki.issn.1671-1556.2015.05.024

1671-1556（2015）05-0134-05

2015-05-07

2015-08-05

國家自然科學(xué)基金項(xiàng)目（51474151）；首都經(jīng)濟(jì)貿(mào)易大學(xué)研究生科技創(chuàng)新項(xiàng)目

張 遠(yuǎn)（1989—），男，碩士研究生，主要研究方向?yàn)榘踩夹g(shù)。E-mail:zhangyuan6304@126.com

呂淑然（1964—），男，教授，主要從事安全技術(shù)方面的研究。E-mail:lsr22088@163.com