淺談油煙凈化技術(shù)分類及其優(yōu)缺點

安科瑞 鮑靜君

　　摘 要：隨著我國經(jīng)濟(jì)水平的提高，餐飲業(yè)的快速發(fā)展，飲食油煙成為繼工業(yè)排放和汽車尾氣之后的第三大空氣污染源，隨著GB18483-2001的推出，各類油煙處理環(huán)保設(shè)備不斷出現(xiàn)。文章從凈化原理、凈化效率、使用成本等方面對離心式油煙凈化器、過濾式油煙凈化器、濕式油煙凈化器、靜電式油煙凈化器以及復(fù)合式油煙凈化器的優(yōu)缺點進(jìn)行分析，同時對改進(jìn)方向進(jìn)行思考，以期為今后設(shè)備開發(fā)的方向提供思路。

　　關(guān)鍵詞：餐飲業(yè)油煙；大氣污染；控制措施；

　　0 引言

　　近年來，隨著我國經(jīng)濟(jì)水平的不斷提高，餐飲業(yè)快速發(fā)展。各種飯店、餐館的數(shù)量急劇提升，導(dǎo)致大量飲食油煙排放。飲食油煙中包含大量有害氣體，以及笨系物、烷烯烴以及鹵代烴等，危害人們的身體健康。21世紀(jì)初，國家有關(guān)部門推出了GWPB5-2000《飲食油煙排放標(biāo)準(zhǔn)（試行）》，2001年又修訂升級為國家標(biāo)準(zhǔn)GB18483-2001。2002年8月推出了HJ/T62-2001《飲食業(yè)餐飲凈化設(shè)備技術(shù)要求及檢測技術(shù)規(guī)范（試行）》，各類環(huán)保設(shè)備不斷出現(xiàn)。油煙的凈化技術(shù)根據(jù)凈化原理主要分為物理方法和化學(xué)方法，物理方法包括：過濾法、機(jī)械分離法、洗滌法、吸附法和靜電法等；化學(xué)方法包括：熱氧化法與催化燃燒法等，目前我國主要以物理凈化方法為主。國內(nèi)市場的油煙凈化方式主要有過濾式、離心式、濕式、靜電式以及復(fù)合式等。本文從凈化原理、凈化效率、使用成本等方面對油煙凈化器的優(yōu)缺點進(jìn)行綜述，同時對改進(jìn)方向提出一點建議，以期為今后設(shè)備開發(fā)方向提供思路。

　　1 油煙凈化設(shè)備

　　1.1 離心式油煙凈化設(shè)備

　　離心分離的機(jī)理是風(fēng)機(jī)帶動金屬格網(wǎng)高速轉(zhuǎn)動，從而使油煙氣流在空氣中的運動方向發(fā)生變化，其中，顆粒物和油滴由于其本身的重力較高，在離心力的作用下與氣體分離，附著到罩壁上，通過罩壁流向集油槽，從而達(dá)到去除油滴和顆粒物的效果。該裝置的凈化效率受到風(fēng)機(jī)轉(zhuǎn)速的影響，轉(zhuǎn)速越快，凈化的效果越好，但是轉(zhuǎn)速增加也會導(dǎo)致其自身的阻力變大、消耗功率變大。金屬格網(wǎng)的自身摩擦系數(shù)也會影響到凈化效率，原因是摩擦系數(shù)減小會導(dǎo)致油煙顆粒與金屬格網(wǎng)轉(zhuǎn)盤的碰撞概率變小。該法的有點在于比較簡單、阻力不大，并且能耗較小，但凈化效率只有0.3，清洗維護(hù)工作量較大。

　　1.2 過濾式油煙凈化設(shè)備

　　過濾吸附多采用親油性的高分子復(fù)合材料，如海綿、無紡布等纖維材料等作為濾料，油煙通過濾料層，油煙中的顆粒物和大型油滴受到濾料的吸附，被截留在濾料表面，也可以同時去除大部分油煙氣味。該法的優(yōu)點在于結(jié)構(gòu)簡單、投資少、維修量小，對油煙的凈化效率略高于離心分離。缺點是隨著使用時間的增長，濾料層捕集的顆粒物和油滴黏度都很高，附著在濾料層表面難以去除，濾料層的表面積不斷降低，使得濾層壓降高，阻力逐漸變大，動力消耗過大，產(chǎn)生較大的噪聲。需要經(jīng)常更換濾層材料，容易造成二次污染。

　　過濾材料的選擇一般要滿足4點要求：(1)濾料本身對顆粒物有著較高的吸附能力。（2）價格便宜，可以一次性利用。（3）其自身的阻力低，因為阻力高會造成壓降過高，動力消耗變大，產(chǎn)生噪音。（4）濾料本身可以通過燃燒化進(jìn)行處理，不會產(chǎn)生有毒有害物質(zhì)，造成二次污染。

　　1.3 濕式油煙凈化設(shè)備

　　濕式凈化的原理是通過噴淋裝置將凈化液高速噴出形成液霧，從而使油煙與吸收液充分接觸，油煙中的顆粒物和大型油滴被吸收液捕集吸收，成功捕獲油煙后的液滴在慣性的作用下向容器壁運動。吸收液中加入油煙親水性能的藥劑，如表面乳化劑、堿液等，可以加大氣液接觸面積，將污染物從氣相向液相轉(zhuǎn)變，從而進(jìn)行吸收和凈化，對異味和其他化學(xué)物，不如SO2,N2O等有較高的處理效果。當(dāng)顆粒物小于2μm時該法有較高的處理效果。當(dāng)顆粒物小于1μm時，顆粒物捕集效率則較差，并且該方法有著耗水、耗電、耗藥劑缺點，也容易造成二次污染。

　　1.4 高壓靜電油煙凈化設(shè)備

　　高壓靜電法是應(yīng)用靜電沉積的原理，由于帶電導(dǎo)體的強(qiáng)電場作用，通過電暈放電使油粒子帶電，將油滴電離，使其產(chǎn)生大量新的帶電油粒子，進(jìn)去收集區(qū)受電場力作用向陽運動，從而使得煙氣中剩余油煙顆粒被分離出來，使處理后的油煙氣體達(dá)標(biāo)排放。廢油流入集油槽，由放油管排入收集裝置中。優(yōu)點是凈化效率較高，本體阻力較低。缺點是長期使用，板易沉淀油垢，降低荷電能力，影響凈化效率，后期難以清潔，容易造成火災(zāi)，需要定期由專門人士清理，損耗較大。通常在高壓靜電裝置前安裝一個金屬過濾板，則可以減輕電場的負(fù)荷，從而提高凈化效果。

　　1.5 復(fù)合式油煙凈化設(shè)備

　　復(fù)合式油煙凈化設(shè)備是指采用兩種或兩種以上凈化方式設(shè)計而成的油煙凈化設(shè)備，各種技術(shù)互相彌補(bǔ)對方的不足，凈化效率比之前單獨技術(shù)大大提升，具有廣大的市場前景。市場比較成熟的是以高壓靜電技術(shù)為核心，同時輔助添加其他的凈化技術(shù)，以達(dá)到油煙排放各項指標(biāo)更加優(yōu)化的目的。常用的復(fù)合型油煙凈化器復(fù)合方式主要有9種，挑選其中3種進(jìn)行詳細(xì)分析。

　　1.5.1 機(jī)械離心、高壓靜電復(fù)合型油煙凈化器

　　前段機(jī)械離心模塊與后端高壓靜電模塊配合使用，是一種二級油煙凈化方式，機(jī)械離心裝置可以對大粒徑油霧粒子進(jìn)行物理分離，雖然凈化效率不高，但適宜作為預(yù)處理部分進(jìn)行初級凈化，從而減小后端壓力。經(jīng)過預(yù)處理后的較小油滴和顆粒物再進(jìn)入高壓靜電區(qū)域進(jìn)行二級處理，處理完后的低濃度油煙經(jīng)出口排出。

　　1.5.2 過濾吸附、高壓靜電復(fù)合型油煙凈化器

　　機(jī)械過濾與高壓靜電復(fù)合型技術(shù)使前段機(jī)械過濾模塊與后端高壓靜電模塊配合使用，是一種二級油煙凈化方式。前段過濾裝置能夠?qū)τ蜔熤械妮^大顆粒進(jìn)行攔截，從而減輕后面高壓靜電裝置的負(fù)單，降低高野靜電裝置的清洗周期。雖然前段過濾層密度越大，濾層效果越高，但是高密度濾層產(chǎn)生的阻力也很大，過濾層孔徑較低時也會產(chǎn)生濾孔堵塞，從而導(dǎo)致過濾層無法去除較小粒徑的油粒。因此，在機(jī)械過濾模塊后端配合高壓靜電模塊可以對過濾模塊預(yù)處理后的較小粒徑油粒進(jìn)行去除，這種二級油煙凈化方式提高了油煙的去除效率，降低了油煙的排放濃度。

　　1.5.3 濕式除塵、高壓靜電復(fù)合型油煙凈化器

　　濕式除塵與靜電除塵相結(jié)合的技術(shù)是將靜電油煙凈化器和濕式油煙凈化器相結(jié)合在一起，互相補(bǔ)充，去除對方的劣勢，減少對方的二次污染。靜電處理區(qū)能去除油煙中的大顆粒污染物，使處理后的煙氣基本達(dá)到國際要求的排放標(biāo)準(zhǔn)，但是無法去除小顆粒物和氣味分子，只能使其充荷點，從而提高后面的水噴淋處理效果。噴淋處理區(qū)充分利用了帶電粒子和離子與零電位物體之間的電荷鏡像力提高除塵效果，對于煙氣、氣味等污染物進(jìn)行比較的凈化；同時，利用臭氧溶于水生成過氧化氫作為強(qiáng)氧化劑氧化被水滴及填料捕獲的污染物，從而減少了循環(huán)水的二次污染，同時減少了靜電除塵器產(chǎn)生的臭氧對大氣的污染。

　　PM2.5空氣污染的主要來源之一就是餐油煙污染，據(jù)我國PM2.5排放清單顯示，上海的清潔、餐飲和民用涂料占總排放量的0.05，香港的餐飲行業(yè)PM2.5排放占其總排放量的 0.0107。烹飪方法主要用爆、炒的地區(qū)，油煙污染明顯高于其他地區(qū)。數(shù)據(jù)顯示，2012年-2017年國內(nèi)PM2.5的污染量從0.1增加到0.14。與此同時揮發(fā)性污染物的主要來源之一也是餐油煙。據(jù)調(diào)查，餐飲油煙中含有近80多種污染 物，其中不飽和醛類、多環(huán)芳烴和苯具有很強(qiáng)的致癌作用， 這些物質(zhì)會對人體健康的有著較大的威脅。

　　在賓館、工廠酒家、飯館、餐廳以及機(jī)關(guān)、學(xué)校等食品油炸以及烹任加工行業(yè)，國家先后出了多部相關(guān)法律規(guī)定，當(dāng)?shù)赜嘘P(guān)部門也明確要求控制油煙廢氣污染治理，然而，目前大多數(shù)煙氣凈化器在早期階段具有很好的清潔效果，但是由于清潔和維護(hù)的頻率和成本很高，使得某些餐館的業(yè)主更愿意支付罰款，繼續(xù)使用降低凈化效果以及清潔效果，也不愿意對設(shè)施進(jìn)行維護(hù)。

　　2 餐飲油煙凈化器現(xiàn)狀與發(fā)展前景

　　針對目前嚴(yán)重的餐飲油煙污染現(xiàn)象，餐飲油煙凈化器仍然是自理餐飲油煙污染的手段。單一原理油煙凈化方法往往有著各自缺點，離心式凈化效率低下，難以符合凈化標(biāo)準(zhǔn)。過濾式凈化效率比離心式高，但是需要經(jīng)常更換濾料，價格昂貴，換下的濾料處理不當(dāng)易造成二次污染。濕式凈化過程中使用的洗滌劑需要謹(jǐn)慎回收，否則流入環(huán)境造成二次污染。靜電式隨著時間的增長，電極上附著油粒增多，電暈降低，從而影響凈化效果，還會造成短路危險。

　　3 安科瑞AcrelCloud3500餐飲油煙監(jiān)測云平臺

　　為了彌補(bǔ)現(xiàn)存餐飲行業(yè)在煙油監(jiān)測上的漏洞，同時便利監(jiān)管部門的監(jiān)察，安科瑞油煙監(jiān)測云平臺應(yīng)運而生。油煙監(jiān)測模塊通過2G/4G與云端平臺進(jìn)行通信和數(shù)據(jù)交互，系統(tǒng)能夠?qū)ζ髽I(yè)餐飲設(shè)備的開機(jī)狀態(tài)、運行狀態(tài)進(jìn)行監(jiān)控；實現(xiàn)開機(jī)率監(jiān)測，凈化效率監(jiān)測，設(shè)施停運告警，待清洗告警，異常告警等功能；對采集數(shù)據(jù)進(jìn)行統(tǒng)計分析、排名等統(tǒng)計功能；較之傳統(tǒng)的靜電監(jiān)測方案，更具實效性。平臺預(yù)留與其他應(yīng)用系統(tǒng)、設(shè)備交互對接接口，具有很好的擴(kuò)展性。

　　3.1平臺結(jié)構(gòu)

　　平臺GIS地圖采集餐飲油煙處理設(shè)備運行狀態(tài)和油煙排放的濃度數(shù)據(jù)，自動對超標(biāo)排放及異常企業(yè)進(jìn)行提示預(yù)警，監(jiān)管部門可迅速進(jìn)行處理，督促餐飲企業(yè)整改設(shè)備，并定期清洗、維護(hù)，實現(xiàn)減排環(huán)保，不擾民等目的?，F(xiàn)場安裝監(jiān)測終端，持續(xù)監(jiān)測油煙凈化器的工作狀態(tài)，包括設(shè)備運行的電流、電壓、功率、耗電量等等，同時結(jié)合排煙口的揮發(fā)性物質(zhì)、顆粒物濃度等進(jìn)行對比分析，一旦排放超標(biāo)，系統(tǒng)會發(fā)出異常信號。

■ 油煙監(jiān)測設(shè)備用來監(jiān)測油煙、顆粒物、NmHc等數(shù)據(jù)

　　■ 凈化器和風(fēng)機(jī)配合對油煙進(jìn)行凈化處理，同時對凈化設(shè)備的電流、電壓進(jìn)行監(jiān)測

　　■ 設(shè)備通過4G網(wǎng)絡(luò)將采集的數(shù)據(jù)上傳至遠(yuǎn)程云端服務(wù)器

　　3.2 平臺主要功能

　　(1)在線監(jiān)測

　　對油煙排污數(shù)據(jù)的監(jiān)測，包括油煙排放濃度，顆粒物，NmHc等數(shù)值采集監(jiān)測;同時對監(jiān)控風(fēng)機(jī)和凈化器的啟停狀態(tài)、運行數(shù)據(jù)進(jìn)行監(jiān)測。

(2)告警數(shù)據(jù)監(jiān)測

　　系統(tǒng)根據(jù)采集的油煙數(shù)值大小，產(chǎn)生對應(yīng)的排放超標(biāo)告警;對凈化器的運行數(shù)據(jù)分析，上傳凈化設(shè)備對應(yīng)的運行、停機(jī)、故障等告警事件。

　　(3)數(shù)據(jù)分析

　　運行時長分析，離線分析；告警占比、排名分析；歷史數(shù)據(jù)統(tǒng)計等。

(4)隱患管理

　　系統(tǒng)對采集的告警數(shù)據(jù)分析，產(chǎn)生對應(yīng)的隱患記錄，派發(fā)、處理隱患，及時處理告警，形成閉環(huán)。

(5)統(tǒng)計分析

　　包括時長分析、超標(biāo)分析、歷史數(shù)據(jù)、分析報告等模塊。

(6)基礎(chǔ)數(shù)據(jù)維護(hù)

　　個人信息、權(quán)限維護(hù)，企業(yè)信息錄入，對應(yīng)測點信息錄入等。

　　(7)數(shù)據(jù)服務(wù)

　　數(shù)據(jù)采集，短信提醒，數(shù)據(jù)存儲和解析。

　　3.3油煙監(jiān)測主機(jī)

　　油煙監(jiān)控主機(jī)是現(xiàn)場的管理設(shè)備，實時采集油煙濃度探測器和工況傳感器的信號，進(jìn)行數(shù)據(jù)處理，通過有線或無線網(wǎng)絡(luò)通訊將數(shù)據(jù)傳輸?shù)椒?wù)器平臺。同時，對本地數(shù)據(jù)進(jìn)行存儲，監(jiān)控現(xiàn)場設(shè)備狀態(tài)，提供人機(jī)操作界面。

具體技術(shù)參數(shù)如下：

3.4 設(shè)備選型方案

　　注：雙探頭適合雙排煙通道的場合，每路探頭監(jiān)測1路排煙通道。

　　4 結(jié)論

　　復(fù)合型餐飲油煙凈化方法能夠彌補(bǔ)單一原理油煙凈化方法的不足，凈化效率比之單獨技術(shù)大大提升，但是同時也有更高的造價成本和運營維護(hù)成本。其中，以靜電式油煙凈化器為核心，附加過濾式、離心式、濕式等技術(shù)組合成的復(fù)合型油煙凈化器以其凈化效率高、占地面積小的特點成為當(dāng)前的主流選擇。研究經(jīng)濟(jì)適用、凈化效率高、凈化效果穩(wěn)定、易于拆卸和后期維護(hù)的復(fù)合型餐飲油煙凈化器是未來發(fā)展的付趨勢和方向。