近年来，有限空间作业事故多发，污水井一直是有限空间作业事故高发的场所。据统计，北京市有限空间作业事故中，近45%的事故发生在污水井（池）。究其原因，污水井（池）内存在污水、污泥等，在厌氧条件下受微生物的作用，产生硫化氢、一氧化碳、甲烷等有毒有害和易燃易爆气体，同时会消耗氧气，人员进入其内作业存在较大风险，易导致中毒和窒息事故的发生。如何科学、精准地评估污水井（池）气体危害，是预防事故发生、保障作业安全的主要任务。一直以来，污水（井）池有毒有害气体种类、运移分布等方面的研究较少，污水井（池）有毒有害气体的种类和运移分布规律不清，无法科学、准确地评估气体危害程度。
图1.污水井不同深度硫化氢浓度分布
图2.污水井污水流量和硫化氢浓度的关系
图3.事发具体污水池类型统计
北京市科学技术研究院城市安全与环境科学研究所刘艳研究团队一直专注有限空间作业安全领域的研究，依托北科院创新团队、创新工程等财政资金项目，聚焦污水井（池）气体危害特征开展了一系列研究。通过事故统计分析、现场检测和连续监测、数值模拟等多种手段，研究了污水井所在区域、管径、管龄、井深、污水量等对有毒有害气体和氧气浓度分布的影响以及有毒有害气体和氧气沿污水井深度和流向的变化规律，研究了污水池种类、封闭情况等对有毒有害气体和氧气浓度分布的影响，初步明确了污水井（池）硫化氢、一氧化碳、可燃气体和氧气的水平和影响因素；研制了污水井饱和湿空气发生及储存装置，对污水井贫氧高湿复合条件下甲烷－空气混合物爆炸特征开展了实验研究，初步明确了不同相对湿度对甲烷－空气混合气体最大爆炸压力、最大压力上升速率、爆炸下限及层流燃烧速度等爆炸参数的影响。
图4.污水池硫化氢浓度
图5.最大爆炸压力上升速度随相对湿度的变化情况
图6.爆炸指数随相对湿度变化规律
截至2024年12月，研究团队在该领域已发表论文4篇，获得国家发明专利授权2项，获得实用新型专利授权1项，出版专著1部，研究成果为污水井(池)气体危害水平的精准、科学预测评估提供了基础。后续，研究团队将依托工贸行业安全风险防控联合创新应急管理部重点实验室，继续深入开展工贸企业腌制池、污水处理池等典型有限空间有毒有害气体种类特征、有毒有害气体产生和耗氧机理，以及气体浓度立体分布预测模型等开展研究，同时推进研究成果的广泛应用，为有限空间作业安全风险防控提供基础理论依据及先进的技术和装备，提升我国有限空间作业安全水平。
（杨春丽 文/图）
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