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浅谈关于饮食业油烟废气污染净化技术分析研究

浅谈关于饮食业油烟废气污染净化技术分析研究

​随着国民经济的发展和人民生活水平的提高,人们对食物烹制要求越来越高。相应地,饮食业的蓬勃发展带来饮食业油烟产生量在逐渐增多,对室内、外大气环境有重要影响。饮食业油烟气对大气环境影响日益加重,对人体健康和环境危害被广泛关注。文章分析了饮食业油烟气污染形成、组成及危害,介绍了机械式净化技术、静电式、液体洗涤式、织物过滤式等油烟气净化技术的工作原理、优缺点及性能比较,并对今后的油烟净化技术的发展趋势进行了展望。

根据第一次全国污染源普查公报显示,生活 源普查对象为1445644个,其中餐饮业污染源为749023个,约占生活源普查总数的52%。 据中国社科院《中国商业发展报告( 2010 - 2011 ) 》 数据显示,2010 年中国餐饮业的增长速度约为14.3%,由此可知,餐饮业污染已成为生活污染源的重要来源,产生的大气污染物已成为大气污染的重要来源之一。 北京市 2012 年 - 2013 年度 PM 2.5 源解析结果表明,北京市餐饮、汽车修理、畜禽养殖、建筑涂装 等其他排放源对PM2.5的贡献率为14.1%,可知餐 饮油烟已成为 PM 2.5 的重要来源之一。油烟气的控制包括两个方面: 一是污染源的控制,主要通过减少煎炸、烧烤食品和控制油温等方式 来达到控制要求; 二是采用净化技术,加速油烟气的 稀释和净化 。目前,现有油烟废气净化技术主要应 用物理和化学方法,其中物理方法包括: 机械分离法、过滤法和静电法等,化学方法包括: 热氧化法和催化法等。


1、饮食业油烟污染来源及危害 

中国烹饪行业常用食用油包括猪油 、豆油 、菜籽油 、花生油和色拉油等 。各类油品在加热后,随着油 锅温度的上升,不同组份物质先后挥发,形成大量的“ 青烟 ”; 加入食品原料后,原料中的水分气化膨胀, 冷凝的雾与油烟形成油烟雾,混合气体上升,与空气中物质相混合,形成含冷凝物的气溶胶和含尘气一 起形成 挥 发 物 及 冷 凝 气 溶 胶,即 为 饮 食 业 油 烟 气 。 一般饮食业油烟废气是指直径大于 0. 1 mm 的微小油滴,具体组份与烹饪所选用油品 、操作条 件 、烹饪时间和操作温度等有关 。有研究表明,组成油烟气的化合物至少有300多种,主要有脂肪酸 、烷烃、烯烃、醛、酮 、芳香化合物和杂环化合物等 。科研人员对中国东北地区大、中 、小三类餐馆 油烟中 VOCs 检测分析认为,总 VOCs 中,饱和烷烃占40.0% ,烯烃占10.4% ,芳香烃占1.9% ,卤代烷烃占1.7% ,醇类占 42.7%。含量较高的烷烃和烯 烃对大气环境造成严重影响,因此,油烟气的控制主 要是针对油烟气中大量的有机物的处理 。环境卫生专家指出,油烟废气污染是一种长期 的 、渐进的经常性污染,油烟气成分复杂,对人体危 害很大,危害主要体现对周围环境和人体健康两个 方面 。 对人体健康的影响表现在致癌性,食物烹制过 程中,产生杂环胺类物质,这些物质可引发人体多处 器官(肺、胃、肠等) 肿瘤 。 此外,其危害还表现在对 肝脏功能伤害,降低人体免疫系统 、引起呼吸道疾 病等。 对周围环境的影响主要是油烟气中的液态颗粒 物在排气管道及出口处遇冷凝聚,形成粘稠的油滴, 粘附在排气管道的内壁,排入空气中的油烟气与大 气中的悬浮颗粒物结合,使空气中的油烟凝聚物增多,进一步影响大气环境。因此,对饮食业油烟废气的控制净化势在必行。


2、油烟净化技术 

2.1 机械式油烟净化技术该技术的原理是强制使烟气流运动方向发生强 烈旋转,使颗粒物在惯性作用下到达沉积面,进而从 气体中脱离。该技术的主要优点是结构简单,压离损失小; 对小粒径颗粒去除率较低,由于油烟废气中颗粒物粘度很大,故清洗维护工作量较大,限制了该 技术的推广。一般该技术适用于做为预处理和对净 化效果要求较低的场合 。

2.2 静电式油烟净化技术 该技术是将油烟废气引入高压电场进行电离,使烟气流中颗粒物荷电,在电场力的作用下使油烟 气颗粒物沉积。 该技术的特点是可处理烟气量大,净化效率高,压力损失较小; 而该技术存在的问题 是,由于冷凝物粘度较高,造成集尘板清洗困难,维 护工作量增大,清洗时易在集尘板上产生二次污染,且设备费用较高。蒋长敏等对中国饮食业油烟净化设备探讨认 为,静电式油烟净化设备去除效率为75%~85%,认为若能在进风口处安装粗滤装置,则可以大大减 轻电场的负荷,增强净化效果。 

2.3 液体洗涤油烟净化技术该技术使油烟废气与吸收液密切接触,利用液滴和颗粒物之间的惯性碰撞,将颗粒物从气相介质 脱除到液相介质 。该技术的优点在于在去除油烟中 颗粒物的同时,去除油烟中的氧化物和氮氧化物等 其它气态污染物,且结构简单,造价低,净化效率较 高; 缺点是对亚微米级的颗粒物净化效率较低,同时被洗涤废液在排入排水管道线,须加装隔油装 置,这易产生二次污染 。熊辉等采用自吸式文丘里旋流板净化油烟废气显示: 采用清水作为吸收液,其净化效率较低,达不到《饮食业油烟排放标准 》; 采用 1% Na OH 溶液作为吸 收液,出口浓度可达标,但仍有油烟异味; 采用自制的Y吸收液,净化效率达96.6%,油烟异味可有效去除。故针对不同性质的油烟气采用不同吸收液,吸收液的 选择对油烟气的净化效率有显著影响。 

2.4 织物过滤油烟净化技术该技术是油烟废气通过织物过滤材料,油烟气 流中颗粒物由于扩散、截留、惯性碰撞等作用被脱除。织物滤料的选择对该技术的净化效率影响较大。根据油烟气的自身特点,一般采用吸油性高的高分子复合材料。该技术的优点是运行稳定,操作简单,净化效率高; 但因油烟气颗粒物的粘度较高,致使压力损失较大,且须定期更换滤料,运行成本也相对提高。

2.5 等离子体油烟净化技术该技术的原理是使用高压放电,达到油烟废气放电电压,气体被击穿,产生包括电子、各种离子、原子和自由基在内的混合粒子体,利用这些高能电子和自由基等活性粒子与油烟气中的污染物相互作用,使油烟气中的分子在极短的时间内发生分解,并发生各种反应以达到降低浓度的目的。该技术具有工艺简洁 、节能、使用寿命长 、适应工况范围宽 、操作 简单等优点。杨忠连等利用低温等离子体复合改性过滤膜净 化油烟废气,结果显示: 在实验条件下,采用NTP复合过滤技术的油烟去除效率高于70%,平均去除效率为 86.57% 。 

2.6 催化氧化油烟净化技术该技术的原理利用油烟废气与催化剂发生催化反应,使油烟气转化为无害或易于处理的物质的净化方法。该技术净化效率较高,但催化剂使用成本 较高,相应地净化成本也增加。

2.7 油烟气复合净化技术该技术是将多种净化处理技术联用,如离心分离技术( 用于去除油烟废气中的油) 与过滤吸附 技术( 用于去除油烟废气的臭味) 的两种技术结 合 。第一个阶段离心分离用于除油和大粒径的固 体微粒; 吸附作为第二阶段,用来去除油烟气中难 溶的气体和小粒径的固体微粒。裴清清等采用离心分离-湿法洗涤复合的净化方式,综合离心分离、液体碰撞惯性捕集和液体 洗涤等原理,净化效率在80%以上,阻力小于500Pa,且结构简单,工艺流程简单,制作成本低 。各种油烟气净化技术参数对比见表1。

 惠州油烟净化器技术.jpg

2.8 其它技术除上文述及的油烟废气处理技术,还包括紫外线净化技术、热氧化焚烧技术和生物滤塔净化油烟 技术等,这些技术在近年来都有快速发展,但目前应 用前景并不广泛 。 紫外线净化技术主要利用短波紫外线的功能 处理油烟废气; 热氧化焚烧是利用热推进方式进 行氧化反应,使有害有毒成份转换成安全状态; 生 物滤塔是油烟废气首先进入调节器调节其温度和 湿度,再进入生物滤池,污染物则溶解于填料层表 面的水层,并通过扩散作用逐渐地被填料上的微 生物吸附和吸收,利用微生物的生化反应,将吸收和吸附的污染物降解成简单有机物、CO2 、H2O以及其它小分子物质。


3、技术展望

油烟废气净化技术在国内外已有许多成型的技术、设备(油烟净化器)在投产运行,而未来该技术的发展方向 应是保障较高的净化效率,处理达标的基础上,降低设备的搭建成本和运行成本,并保证运行的稳定性,并重点关注油烟气中VOCs。因此,未来对 油烟气净化技术的创新上,应重视多重净化技术的整合和联用,以期达到同时去除油类和VOCs的目的。 


4、结语 

( 1 ) 机械式油烟处理技术净化效率不高,一般可作为组合技术的预处理部分; 液体洗涤油烟处理技术因液体吸收液的不同,净化效率差别很大,因此对吸收液的选择和产生洗涤液的处理是该技 术利用的限制要素; 织物过滤技术因过滤材料的 不同,净化效率有所不同,需经常更换滤料,运行费用较高; 静电除尘技术和低温等离子体技术由于其高的净化效率、运行稳定、维护管理等方面的 优势明显,现已成为烟气净化市场的主流技术。 

( 2 ) 技术的投资、运行费用、净化效率、压降、二次污染、占用空间和维护管理等方面成为烟气净化市场选择的主导因素,也成为油烟气净化技术的发展方向。


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