趙啟超，朱浩然

（1.國(guó)家環(huán)保產(chǎn)品質(zhì)量監(jiān)督檢驗(yàn)中心，石家莊 050091；2.石家莊市鹿泉區(qū)環(huán)境保護(hù)局，石家莊 050091）

國(guó)內(nèi)飲食業(yè)油煙凈化技術(shù)的現(xiàn)狀及發(fā)展預(yù)測(cè)

趙啟超1，朱浩然2

（1.國(guó)家環(huán)保產(chǎn)品質(zhì)量監(jiān)督檢驗(yàn)中心，石家莊 050091；2.石家莊市鹿泉區(qū)環(huán)境保護(hù)局，石家莊 050091）

概述了飲食業(yè)油煙的危害，分析了目前常用或新興的幾種飲食業(yè)油煙凈化技術(shù)及應(yīng)用前景。關(guān)鍵詞：飲食業(yè)油煙；凈化方法；應(yīng)用現(xiàn)狀

1 引言

隨著我國(guó)的經(jīng)濟(jì)飛速發(fā)展，飲食業(yè)也迅速崛起，其產(chǎn)生的油煙帶來(lái)的污染已引起有關(guān)部門(mén)的關(guān)注。2013年中科院對(duì)京津冀霧霾天氣的專(zhuān)項(xiàng)研究發(fā)現(xiàn)，局地飲食業(yè)油煙型有機(jī)顆粒物含量已超過(guò)汽車(chē)尾氣中的有機(jī)物，成為當(dāng)?shù)豍M2.5的主要來(lái)源。烹飪時(shí)燃料燃燒產(chǎn)生的煙氣，如CO、SO2、NOx等，是常見(jiàn)的大氣污染物，也是重點(diǎn)治理和監(jiān)測(cè)對(duì)象。

有關(guān)研究表明，我國(guó)飲食業(yè)所產(chǎn)生的油煙濃度和成分都遠(yuǎn)多于西餐烹飪習(xí)慣或日式烹飪和快餐。我國(guó)烹飪習(xí)慣的溫度高、油量大，同時(shí)加入各種配料，在高溫環(huán)境下各種配料和食材都會(huì)發(fā)生不同的化學(xué)反應(yīng)，如美拉德反應(yīng)，會(huì)產(chǎn)生大量脂肪酸、烷烴、烯烴、醛類(lèi)、羧酸類(lèi)、固醇類(lèi)、多醇類(lèi)等中間產(chǎn)物，以及具有嚴(yán)重致癌能力和細(xì)胞毒性的苯系物、多環(huán)芳烴類(lèi)[1]等，是室內(nèi)揮發(fā)性有機(jī)物（VOCs）的主要來(lái)源（見(jiàn)下圖）。水汽與油煙及顆粒物結(jié)合形成氣溶膠，是室內(nèi)空氣主要污染物，長(zhǎng)時(shí)間吸入油煙，會(huì)引起眼睛、呼吸道粘膜、皮膚的各種癥狀，如流淚、咳嗽、支氣管炎、皮膚組織老化等，甚至損傷肺部組織細(xì)胞引發(fā)肺癌，具有對(duì)人體造成危害的潛在毒性。

油煙成分復(fù)雜多樣，形態(tài)包括固、液、氣三態(tài)，大大增加了油煙凈化和實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)的難度。同時(shí)，為合理有效監(jiān)管和制訂排放標(biāo)準(zhǔn)帶來(lái)了困難，導(dǎo)致了油煙污染加劇和監(jiān)管執(zhí)行困難的惡性循環(huán)。因此，嚴(yán)格執(zhí)行排放標(biāo)準(zhǔn)及安裝有效的油煙凈化裝置，是解決油煙污染和危害的唯一途徑。

我國(guó)飲食業(yè)油煙的主要成分和所占比重圖

2 飲食業(yè)油煙凈化方法及優(yōu)缺點(diǎn)

西餐或日式料理的烹飪方法所產(chǎn)生的油煙成分較我國(guó)烹飪方法所產(chǎn)生的油煙，具有濃度相對(duì)較低，成分相對(duì)簡(jiǎn)單的特點(diǎn)，故較多地采用熱氧化焚燒法或催化氧化燃燒法將油煙轉(zhuǎn)化成安全狀態(tài)，從而消除污染和異味。但上述方法技術(shù)難度和危險(xiǎn)性較大，凈化環(huán)境要求和能耗高，家庭和小規(guī)模酒店難以應(yīng)用。

我國(guó)普通家庭廚房廣泛采用的吸油煙機(jī)的工作原理為多葉輪旋轉(zhuǎn)產(chǎn)生負(fù)壓，將油煙吸入油煙機(jī)，通過(guò)濾網(wǎng)機(jī)械式濾留下油滴和大顆粒，剩余油煙通過(guò)煙道直排入大氣環(huán)境中。故只是將室內(nèi)油煙污染轉(zhuǎn)移至室外環(huán)境，仍對(duì)大氣產(chǎn)生容量負(fù)擔(dān)及污染，不能稱(chēng)其為凈化方式。針對(duì)我國(guó)飲食業(yè)油煙濃度高、成分復(fù)雜的特點(diǎn)，本文著

重討論我國(guó)普遍采用的幾種油煙凈化技術(shù)。

2.1 機(jī)械物理法[2]

機(jī)械物理法是應(yīng)用過(guò)濾、慣性碰撞、吸附或其他機(jī)械分離原理去除油煙的方法。慣性碰撞法是在油煙通過(guò)格柵、網(wǎng)罩或葉輪時(shí)改變氣流方向，從而使油煙顆粒與氣流分離。此法多用于油煙初步凈化，凈化效果差，產(chǎn)生大量油垢，但成本低廉，方法簡(jiǎn)單，維修方便。

過(guò)濾及吸附方式多采用親油性的高分子復(fù)合材料作為濾料，孔隙密度高，配合活性炭等吸附性高的纖維材料進(jìn)行油煙的過(guò)濾，此法初期過(guò)濾效果明顯，能較高效去除顆粒物和VOCs，但會(huì)增加凈化設(shè)備本體阻力，從而提高能耗，且需定期更換濾料，運(yùn)行成本大大增加。

2.2 高壓靜電法

高壓靜電法是應(yīng)用靜電沉積去除油煙的方法。油煙被引入極板間的高壓電場(chǎng)后，油滴和顆粒物進(jìn)行荷電，在電場(chǎng)力、重力的作用下向集塵極板運(yùn)動(dòng)，從而實(shí)現(xiàn)凈化分離。此方法設(shè)備體積較小，凈化效率較高，但設(shè)備成本、維護(hù)費(fèi)用較高，煙氣異味無(wú)法清除，放電極板間會(huì)產(chǎn)生臭氧，極板易沉積油垢，降低荷電能力，后期難于清潔。

2.3 濕式噴淋法

濕式噴淋法是應(yīng)用水膜、噴霧、沖擊等液體吸收原理去除油煙的方法。此法將吸收凈化液通過(guò)噴淋裝置形成液膜或液霧，增加吸收液與油煙的接觸面積，將污染物從氣相向液相轉(zhuǎn)化，進(jìn)行吸收和凈化。濕式噴淋法對(duì)異味和氣態(tài)化學(xué)物如SO2、NOx等有較高的處理效果，并且降低了油煙溫度，進(jìn)一步提高了凈化效率。但凈化過(guò)程耗水、耗電、耗藥劑，廢液會(huì)造成二次污染，循環(huán)利用又易造成噴嘴堵塞，設(shè)備龐大，對(duì)場(chǎng)地要求高。

2.4 復(fù)合凈化法

復(fù)合凈化法是采用兩種或兩種以上凈化方式，通過(guò)組合方式共同進(jìn)行油煙凈化的方法。復(fù)合式處理方法兼顧各種方法的優(yōu)點(diǎn)，合理規(guī)避各種方法的不足，確保較高的油煙凈化效率，而組合成性價(jià)比較高的油煙凈化設(shè)備。但復(fù)合式凈化方法往往設(shè)計(jì)復(fù)雜，循環(huán)流程冗長(zhǎng)導(dǎo)致占地面積增大，安裝和后期維護(hù)都較繁復(fù)，所以開(kāi)發(fā)新型凈化方法，提高凈化效率，降低能耗，減小占地面積成為今后控制油煙污染的研究重點(diǎn)。

2.5 濕式電暈等離子法

濕式電暈等離子法是在傳統(tǒng)靜電法基礎(chǔ)上發(fā)展起來(lái)的高效油煙凈化方法。此法由設(shè)備供水系統(tǒng)連續(xù)供水，水滴被自由電子和離子進(jìn)行電流體動(dòng)力學(xué)霧化形成高度霧化的水霧，油煙顆粒同時(shí)通過(guò)靜電凝并和動(dòng)力凝并被霧化荷電液滴捕獲[3]，并形成較大顆粒富集于收集極板。且放電極霧化電暈放電產(chǎn)生的等離子體可去除一定的氣態(tài)污染物及一定程度的氣味。另外，此法因?yàn)槭占姌O表面沉積的霧化液滴，其流動(dòng)性強(qiáng)，避免了油垢沉積，相比傳統(tǒng)靜電法大大簡(jiǎn)化了后期維護(hù)和清洗成本。但此法對(duì)設(shè)備要求高，放電極電流強(qiáng)度、霧化裝置流量及水滴霧化直徑都直接影響荷電和捕集效率，且原理復(fù)雜，很難達(dá)到最優(yōu)的凈化效果。

3 新興油煙凈化方法

傳統(tǒng)油煙凈化方法即使多種配合，雖然能提高凈化效率，且能規(guī)避一些單獨(dú)應(yīng)用的缺點(diǎn)，但并沒(méi)有根本解決油煙污染和能耗增加的問(wèn)題，并且增加了過(guò)程損耗和后期維護(hù)的成本。因此，研究新型高效的油煙凈化設(shè)備迫在眉睫。

紫外光解法作為一種全新的利用物理和化學(xué)雙重方式進(jìn)行油煙凈化的方法，已經(jīng)得到越來(lái)越多的重視和研究。其原理為設(shè)備發(fā)生100～280nm特定波長(zhǎng)的紫外光激發(fā)油煙中的油煙分子，將油煙分子鏈切斷，形成激發(fā)態(tài)的油煙分子；這些物質(zhì)與氧氣和臭氧反應(yīng)，形成微量無(wú)煙型固態(tài)粉末并生成二氧化碳和水，進(jìn)行油煙光解凈化。紫外光亦可產(chǎn)生臭氧，協(xié)同提高凈化效果，紫外光與臭氧均可引發(fā)細(xì)菌等有機(jī)生物的DNA斷裂，造成核酸和蛋白質(zhì)的交聯(lián)失活，進(jìn)而達(dá)到滅菌效果。此方法原理簡(jiǎn)單，凈化效率高，單獨(dú)凈化效率可達(dá)到96%以上，但需要配置專(zhuān)用擋板防止紫外光泄露，臭氧也會(huì)產(chǎn)生二次污染。使用環(huán)境要求也較高，因?yàn)樽贤鉄艄芄ぷ鳝h(huán)境溫度一般為20℃～40℃，而實(shí)際廚房油煙溫度往往高于燈管的最佳工作溫度，會(huì)導(dǎo)致紫外線輸出強(qiáng)度急劇衰減，嚴(yán)重影響凈化效果。

慣性碰撞法作為最簡(jiǎn)單且應(yīng)用最廣的凈化方法，其原理簡(jiǎn)單，價(jià)格低廉，維護(hù)成本低，可以說(shuō)是最直接有效的凈化方法，但因其凈化能力有限，往往只作為初步凈化的手段。但是如果提高碰撞的次數(shù)和碰撞面積，其凈化效果可以比其他傳統(tǒng)方式更為高效。如一種彎曲拐點(diǎn)分離油煙風(fēng)葉，葉輪包括中心盤(pán)和以中心盤(pán)為中心呈輻射狀分布的若干長(zhǎng)條形葉片，葉片沿中心盤(pán)的徑向方向的橫截面設(shè)有至少一個(gè)彎折部分。此新型葉輪在高速旋轉(zhuǎn)時(shí)，油煙可在相鄰葉片上進(jìn)行多次碰撞攔截，最終離心甩出，且葉輪上葉片分布密集，大大增加了油煙

與葉輪的接觸面積，單獨(dú)油煙凈化效果可達(dá)到93%及以上，再配合后續(xù)的過(guò)濾吸附網(wǎng)，其整體凈化設(shè)備的凈化效率往往可達(dá)到99%甚至更高。純機(jī)械式的油煙凈化無(wú)二次污染，后期維護(hù)成本低廉，但高效的慣性碰撞法往往需要提高風(fēng)機(jī)動(dòng)力，產(chǎn)生噪聲污染。

主要油煙凈化方法比較表

4 油煙凈化方法的發(fā)展預(yù)測(cè)

飲食業(yè)油煙早已成為城市污染的主要來(lái)源，對(duì)飲食業(yè)油煙凈化設(shè)備的需求也在逐年增加，根據(jù)《2014～2019年油煙凈化器行業(yè)市場(chǎng)調(diào)研報(bào)告》中對(duì)油煙凈化器需求量做出的預(yù)測(cè)，2016年我國(guó)油煙凈化設(shè)備的需求量將達(dá)到469.43萬(wàn)臺(tái)，增長(zhǎng)量將與上一年持平，保持將近15%的高增長(zhǎng)速率，因此效果顯著的油煙凈化方法將成為今后研究發(fā)展的主要方向和目標(biāo)。機(jī)械物理法原理簡(jiǎn)單，維護(hù)方便，但凈化效果差，利用慣性碰撞法研發(fā)的新型凈化設(shè)備，其凈化能力得到了飛躍提升，具有其他方法無(wú)法比擬的優(yōu)勢(shì)；高壓靜電法技術(shù)成熟，運(yùn)用廣泛，但后期維護(hù)難度較大，費(fèi)電耗能；濕式噴淋法處理效果好，并且能去除有機(jī)污染物，但設(shè)備能耗高，維護(hù)難，技術(shù)難度大等劣勢(shì)影響了其應(yīng)用范圍；復(fù)合凈化法效果好，取長(zhǎng)補(bǔ)短，但無(wú)法明顯降低能耗，損耗增大，占地面積大等問(wèn)題無(wú)法規(guī)避；濕式電暈等離子法凈化效率高，但對(duì)設(shè)備要求高，技術(shù)難度較大，凈化流程中循環(huán)水亦會(huì)造成二次污染。紫外光解法效果明顯，方法優(yōu)越，但實(shí)現(xiàn)難度大，尚處于研發(fā)階段，詳見(jiàn)比較表。

5 結(jié)語(yǔ)

飲食業(yè)油煙是大氣污染和室內(nèi)環(huán)境污染的主要來(lái)源之一，其成分復(fù)雜，多含有潛在的危害性。而針對(duì)上述污染設(shè)計(jì)的油煙凈化設(shè)備，其凈化效果，能源消耗都需進(jìn)一步優(yōu)化。絕大多數(shù)油煙凈化設(shè)備均未設(shè)計(jì)針對(duì)氣態(tài)化學(xué)污染物進(jìn)行凈化，單單從提高油滴和顆粒物氣溶膠的凈化效果出發(fā)，并未真正全面地消除烹飪油煙對(duì)環(huán)境和人體的危害?，F(xiàn)有油煙凈化方法均未達(dá)到可持續(xù)發(fā)展的要求，研發(fā)可以真正將各種污染物無(wú)害化的新凈化方法迫在眉睫。

[1] 馬煥煥，王安．餐飲油煙污染危害及治理建議[J]．綠色科技，2015（1）．

[2] 姚鑫，陳猛，等．烹飪油煙污染及其控制技術(shù)研究進(jìn)展[J]．化學(xué)工業(yè)與工程，2015（3） ．

[3] 王玉佳，許德玄，等．霧化電暈等離子體飲食業(yè)油煙凈化技術(shù)與裝置[J]．環(huán)境工程，2014（8）．

Status Analysis and Development Prospect on Purifying Technology of Cooking Oil Fumes in China Catering Services

ZHAO Qi-chao1, ZHU Hao-ran2
(1. China National Center for Quality Supervision and Test of Environmental Protection Products, Shijiazhuang 050091; 2. Shijiazhuang Luquan District Environmental Protection Bureau, Shijiazhuang 050091, China)

The paper summarizes the harms of cooking oil fumes (COFs) in catering services, analyzes the COFs purifying technology and application foreground in the common use or new catering services at present time.

cooking oil fumes of catering services; purifying measure; application status

X701

A

1006-5377（2016）11-0023-03