隨著經(jīng)濟(jì)的發(fā)展和人們生活水平的提高,餐飲業(yè)得到了迅速發(fā)展,作為飲食加工的廚房產(chǎn)生的油煙污染物已經(jīng)成為影響室內(nèi)空氣品質(zhì)的重要因素之一如何開發(fā)有效可靠的油煙凈化技術(shù)對保護(hù)環(huán)境、保障人民的健康具有重要意義。
2污染物來源、組成及危害廚房污染物成分復(fù)雜,主要來自于烹飪(包括煎、炒、烹、炸)過程中產(chǎn)生的油煙油煙是食用油及食品在高溫下經(jīng)過熱氧化、熱裂解和米拉德反應(yīng)產(chǎn)生的大量揮發(fā)性物質(zhì),含有許多有毒有害成分。不同種類的食用油在高溫下的熱解產(chǎn)物有200多種主要是酲類、酮類、烴、脂肪酸、芳香族化合物及雜環(huán)化合物等。從形態(tài)上來看,由煙霧包括顆粒物及氣態(tài)物2類顆粒物又分固體、液體2種粒徑一般小于10pn且液、固相顆粒黏著性強(qiáng)、極性小,不易溶于水所以餐飲業(yè)油煙霧實際上包括氣、液、固3相。它是居室空氣的主要污染物之一同時也是氣味的主要來源這些強(qiáng)烈刺激氣味常常引起流淚、咳嗽等癥狀引發(fā)結(jié)膜炎、支氣管炎等疾病。如果將沒有經(jīng)過任何處理的油煙直接排出室內(nèi),會導(dǎo)致大氣嚴(yán)重污染報導(dǎo)除機(jī)動車尾氣、工業(yè)廢氣外餐飲服務(wù)業(yè)的油煙污染對城市空氣污染的“貢獻(xiàn)”,已上升3油煙凈化技術(shù)廚房油煙污染的凈化可歸納為物理法、化學(xué)法、生物法和礦物法或復(fù)合凈化。
3.1物理法物理法主要有機(jī)械式、等離子體法、靜電沉積法、過濾和吸附。
3.1.1機(jī)械式機(jī)械式主要是利用油煙顆粒物的質(zhì)量大于空氣質(zhì)量這一原理通過重力、離心力、慣性力將油煙顆粒物從油煙氣中分離下來,包括沉降器、旋風(fēng)分離器和慣性分離器等。
李剛等對水幕式公共廚房油煙凈化裝置進(jìn)行了試驗研究,結(jié)果表明噴嘴布置形式、排風(fēng)量等對凈化率的影響顯著,液氣比的增大提高了油煙霧滴的捕集率,但噴液量的增加將導(dǎo)致動力消耗的增加并可能使洗滌液溢出排煙罩本身的集水槽。夏正兵等提出了一種新型旋流油煙凈化器。試驗測得該凈化裝置在選擇合適的旋流器及風(fēng)機(jī)情況下排剛量為350~ 400m3/h,吸口距鍋灶的距離為800mm時凈化效率比較好能達(dá)到85%~92%最高達(dá)95%.王銳等設(shè)計了一種新型射流式廚房油煙凈化機(jī),利用射流動能將油煙引入旋流油氣分離器中,在離心力的作用下使油與空氣被分離開來,并將分離后的廢油引入集油瓶中,將干凈的氣體排入大氣,采用噴射技術(shù)排油煙率高實測油煙抽凈率>97%.蜂窩式?般采用鋁合金等材料做成蜂窩狀結(jié)構(gòu)安裝在廚房集風(fēng)罩內(nèi),體積較小結(jié)構(gòu)簡單,n工成本低廉,但凈化效率很低達(dá)不到國家標(biāo)準(zhǔn)適用歐美油煙量極小的廚房使用。
3.1.2等離子體法等離子體是由電子離子自由基和中性粒子組成的導(dǎo)電性流體。整個體系呈電中性具有與一般氣體不同的性質(zhì)溶易受磁場、電場的影響稱為物質(zhì)第四態(tài),它為化學(xué)反應(yīng)提供必須的能量粒子和活性物種,從而引發(fā)在常規(guī)化學(xué)反應(yīng)中不能或難以實現(xiàn)的物理變化和化學(xué)反應(yīng)。目前等離子體凈化油煙裝置已經(jīng)達(dá)到了商業(yè)化應(yīng)用水平,對油煙的凈化率可達(dá)90 %以上異味去除率大于70%.朱益民設(shè)計制作了非熱放電油煙捕集裝置,通過對油煙捕集效率、捕集裝置的運(yùn)行可靠性實驗研究確認(rèn)非熱放電油煙凈化裝置小型化的可行性。
王玉佳等提出放電極霧化電暈等離子體煙氣凈化技術(shù)同傳統(tǒng)的靜電除塵相反,該技術(shù)中收集電極與高壓電源正極相連,放電極與地相連。霧化電暈放電增加了高速水滴的動力凝并、荷電水滴的靜電凝并以及對微小粉塵的電子荷電等凈化機(jī)制,因而對微小'粉塵具有更高的除塵效率。榮靜研制開發(fā)了一種新型的利用低溫等離子技術(shù)油煙凈化設(shè)備,較好地克服了傳統(tǒng)方法所存在的保護(hù)作用時間短、壓降大、效率低的問題,是一種實用油霧氣凈化設(shè)備凈化率可達(dá)95%以上且無二次污染,使用維護(hù)方便。
3.1.3靜電沉積法靜電沉積法是將油煙氣引入高壓電場,氣體電離后產(chǎn)生的電子、陽離子吸附在通過電場的油煙微粒上使之荷電在電場力作用下向集塵極運(yùn)動并沉積下來而從油煙中脫除,從而達(dá)到油煙微粒與空氣分離的目的。但長期使用后電極表面沉積油垢形成油膜層阻礙電場放電且不易清洗維護(hù)工作量增大,且用清洗法清除集塵極上的顆粒物時產(chǎn)生二次污染設(shè)備費(fèi)用較高應(yīng)用受到一定限制。
上海綠洲氣體凈化設(shè)備廠研制的D系列靜電油霧凈化器在電場結(jié)構(gòu)、氣流均布、高壓發(fā)生技術(shù)等方面有所創(chuàng)新實用性強(qiáng)凈化效率達(dá)90%以上。上海交通大學(xué)通過實驗成功設(shè)計了EP-OW高效油霧電過濾器有效地凈化了烹調(diào)油煙效率可達(dá)到97%以上。1998年上海交通大學(xué)又開發(fā)了一種新型的靜電沉積油煙凈化器。孫作達(dá)擬用電極電離極化油煙微粒在磁場偏轉(zhuǎn)力、氣態(tài)渦流以及陰極靜電吸弓和同性同電位相斥的不粘油技術(shù)復(fù)合作用下凈化油煙在少量活性炭的輔助下可試探取消高空排放,由此起到美化環(huán)境降低音、電耗凈化烹飪油煙的作用。趙建偉采用霧化電暈放電技術(shù)凈化含黏性粉塵的油煙,其霧化機(jī)制主要包括電流體動力學(xué)霧化和潘化2種。在霧化負(fù)電暈放電中對煙氣中的塵粒具有傳統(tǒng)靜電除塵所不具有的高效靜電凝并和重力凝并功能。因而霧化電暈除塵有很高的除塵效率。它不僅可去除顆粒物還能去除臭氣和有害有機(jī)物殺滅水中微生物和細(xì)菌因而可能使水得到循環(huán)使用。高虹應(yīng)用高壓靜電原理采用多電場模塊組合技術(shù);將烹飪過程中產(chǎn)生的油煙、熱裂解塵霧和燃料煙塵在靜電及電場的作用下荷電、吸附及氧化,達(dá)到凈化油煙、消除異味的作用。由于采用了模塊化和分體抽屜式設(shè)計解決了以前靜電除塵不便維護(hù)清洗的問題。
34過濾和吸附過濾法通過慣性碰撞、截留和擴(kuò)散沉積共同作用下被捕集于濾料中得到凈化,使油煙通過金屬絲編織網(wǎng)、顆粒物等材料組成的過濾層的過濾作用而吸附油煙霧粒子。吸附法采用吸附介質(zhì)將由煙中的污染物吸附脫除。目前常用的過濾和吸附分離方式所用材料有活性炭塊、活性炭粒、活性炭膜、過濾纖維等。
羌寧等建立了一種新型的油霧氣過濾凈化方法采用一次性濾料的過濾方式該濾料價格低廉來源廣泛無毒。濾料的布置采用平行氣流的布置方式,與傳統(tǒng)的垂直氣流布置方式相比,阻力減少了2.5倍。定期更換下來的濾料進(jìn)行了燃燒處置試驗發(fā)現(xiàn)吸油后的濾料可通過鍋爐進(jìn)行焚燒處置而不會造成二次污染避免了某些凈化裝置需定期清洗的麻煩。
楊杰研制的沖擊折射式油煙氣過濾裝置將沖擊折射式吸附和篩網(wǎng)濾附機(jī)理結(jié)合取得良好的效果。過濾裝置分3級,一級為篩網(wǎng)二級為爐渣層三級為擋板。高速運(yùn)動的油煙氣經(jīng)多次沖擊碰撞逐級通過凈化器凈化率可達(dá)到90%.劉祖文等通過對活性炭、活性炭纖維、分子篩、Al23在同種高濃度下進(jìn)行吸附測試,活性炭纖維的吸附************所有固體吸附劑短期吸附效果好于液體吸收劑吸收效率隨時間降低明顯。
3.2化學(xué)法常用的化學(xué)法有洗滌吸收、熱氧化焚燒和催化凈化。
3.2.1洗滌吸收法將油煙通過特殊的氣體分離裝置與吸收液接觸用吸收液吸收煙氣中的污染物通過氣液接觸使油煙霧滴和其他污染物質(zhì)從氣相向液相轉(zhuǎn)移,其治理機(jī)理是利用雙膜理論吸收模型來分析的。洗滌吸收不僅可以很好的去除油霧,而且對煙塵;S2NOx也具有很好的去除效果。
居德金等通過實驗得到多組分高效吸收液,對油霧、煙塵的凈化效率芫全可以達(dá)到使用目的,成分簡單,價格便宜,如配備合適的凈化裝置,可以使高效洗滌吸收除油煙的方法得到推廣使用。林斌開發(fā)出集排煙、凈化于一體的濕法去除廚房油煙裝置,此法的關(guān)鍵在于噴嘴在較低的泵壓下形成的傘狀水膜和在其下部形成的霧化效果極佳的水霧此法凈化效率較高、性能穩(wěn)定、維護(hù)操作方便,價格適宜。楊驥根據(jù)液體洗滌法原理自行設(shè)計了一套處理油煙實驗裝置實驗表明深用1知的NaOH+的洗滌劑(質(zhì)量濃度)的混合液為淋洗液填料高度5~6cm見」去除率能達(dá)到80%以上。李冠文利用超聲波霧化技術(shù)建立了一套有效的油煙處理系統(tǒng),實驗表明,本油煙處理系統(tǒng)的氣體流量及水霧量對處理效果作用明顯,但吸收液濃度效果卻沒有預(yù)期明顯。吸收液的種類及濃度只影響氣體污染物的吸收和溶解與“云”形成及沉降無直接關(guān)系吸收液的濃度對本處理系統(tǒng)的影響很小。
3.2.2熱氧化焚燒法和催化凈化法熱氧化焚燒法是利用熱推進(jìn)的反應(yīng),將油煙氣中的有毒成分轉(zhuǎn)換成安全狀態(tài)。國外餐飲業(yè)油煙濃度低大型餐飲業(yè)一般采用熱氧化焚燒法處理。催化凈化法采用各種具有自凈化功能的催化劑,在烹調(diào)過程中通過催化氧化燃燒將油液滴轉(zhuǎn)化為C2和水蒸汽,從而消除污染和臭味。國外餐飲業(yè)油煙濃度低中、小型餐飲業(yè)一般采用催化劑凈化法。由于催化劑法和熱氧化焚燒法的治理技術(shù)使用成本相對較高主要被一些歐美國家采用。
33生物法生物降解法的原理是利用具有降解油煙成分的微生物對油煙氣進(jìn)行吸附降解。首先對污泥進(jìn)行馴化,培養(yǎng)其對油煙廢氣的降解能力,然后進(jìn)行掛膜,通過一定的裝置將油煙氣降溫通入填料塔中,油煙污染物首先必須經(jīng)過由氣相轉(zhuǎn)入到液相或固相表面的液膜中的傳質(zhì)過程然后在液相或固相的表面被微生物吸附降解。
廖雷等發(fā)現(xiàn)城市污水處理廠氧化溝污泥接種并經(jīng)油煙氣冷凝液馴化培養(yǎng)的假單胞菌群對油脂有良好的降解作用,用該菌液掛膜的曝氣生物滴濾器試驗裝置對油煙廢氣有較好的凈化效果。當(dāng)入口氣體溫度在50~70丈、入口氣體含油質(zhì)量濃度小于33mg/L時,凈化效率可維持在80%以上,但凈化效率受煙氣溫度影響較大。鄭連英通過實驗考察了生物濾塔氣體停留時間、進(jìn)氣負(fù)荷和溫度等對油煙去除率的影響初步研究了生物濾塔的抗沖擊能力,結(jié)果表明,當(dāng)停留時間大于20s,溫度25~35丈進(jìn)氣負(fù)荷為80~400g/(m3h),生物濾塔去除率達(dá)到90%以上且具有較強(qiáng)的抗沖擊能力??娊ㄓ駨氖苡蜔熚廴镜耐寥乐泻Y選出2株能夠以油煙冷凝物為唯一碳源的微生物菌株,并以此作為誘變出發(fā)菌進(jìn)行了紫外和藥物混合誘變得到2株誘變突變株經(jīng)初步鑒定為假單抱菌,命名為pseudomonassp.Z1A和pseudomonassp.Z2A.通過通氣培養(yǎng)確定了2菌株的最適生長條件為溫度30丈初始pH值為7,接種1%搖床轉(zhuǎn)速210r/min.在******生長條件下,菌株對菜油和色拉油有較強(qiáng)的降解能力。
34礦物法環(huán)境礦物材料在環(huán)境污染治理中已顯示出獨特的優(yōu)勢。李彩亭等將礦物材料海泡石用于油煙凈化根據(jù)原海泡石特性提出“分散一提純一活化一成型”的制備海泡石顆粒的工藝流程。用所制得的粒徑為1.8海泡石顆粒進(jìn)行油煙吸附實驗,分析了海泡石吸附油煙的容量繪出吸附穿透曲線并提出海泡石吸附劑再生的方法,同時將海泡石與活性炭吸附油煙的效率做了對比實驗。實驗結(jié)果表明海泡石成本低,油煙去除率高是一種理想的油煙凈化劑。35復(fù)合凈化法復(fù)合凈化是將2種或2種以上油煙凈化技術(shù)有機(jī)組合起來使用這種方法能有效提高凈化效率。如有機(jī)械過濾、靜電及機(jī)械吸附相結(jié)合、過濾與等離子相結(jié)合和靜電與濕式相結(jié)合等方式均得到了較好的效果。近年來也出現(xiàn)了一些新的復(fù)合凈化技術(shù)。
張金萍等提出了霧化濕法與過濾吸附相結(jié)合的油煙凈化新工藝。油煙經(jīng)過了水幕、水霧、水膜一體化的三重作用,未被吸收的油煙粒子隨水霧擴(kuò)散至吸附過濾器,這時吸附過濾器對剩余油煙及SO2NOx等可以進(jìn)一步吸附。該凈化工藝對油煙的去除效率在92%以上,凈化后的油煙排放濃度符合國家標(biāo)準(zhǔn)適合中、小型餐館使用。裴清清等利用離心分離法將氣流中部分質(zhì)量較大的油煙顆粒分離出來,同時利用濕法對粒徑小的油煙顆粒進(jìn)行捕獲,捕獲油煙后的液滴在慣性力的作用下向下或者向容器壁運(yùn)動,最后隨洗滌液排出。該法的凈化效率可達(dá)到80%以上最高達(dá)92%與相同效率的油煙凈化設(shè)備相比初投資和運(yùn)行費(fèi)用都很低。向曉東等將離心分離、慣性碰撞、濕式洗滌和篩網(wǎng)過濾優(yōu)化組合在一起,通過物理化學(xué)的方法對油煙氣進(jìn)行凈化。該凈化器可以非常有效地凈化直徑大于5的油煙液滴,而且通過篩網(wǎng)的主導(dǎo)作用可以過濾直徑為1的油煙微粒當(dāng)油煙粒子小于0.1m時其除煙效率接近100%.張寶剛等在水霧水膜式油煙凈化基礎(chǔ)上建立迷宮分離油煙裝置,本裝置在傳統(tǒng)油煙分離技術(shù)的基礎(chǔ)上結(jié)合離心分離、冷凝凝并、液體吸收凈化、堿性除油等作用提高了復(fù)合油煙凈化設(shè)備的凈化效率少油煙霧中的過水量其******油煙氣凈化效率可達(dá)到96.91%.邵偉慶等設(shè)計出以清水為介質(zhì)二級組合式油煙洗滌裝置實驗結(jié)果表明:以清水為介質(zhì),組合式油煙洗滌裝置對油煙氣有較好的凈化效果******總凈化效率可達(dá)80%. 4結(jié)語由于油煙成分的復(fù)雜性、多相性及物理性質(zhì)的特殊性單一的治理方法已經(jīng)不能滿足。復(fù)合式凈化設(shè)備油煙的去除效率較高,今后開發(fā)研制的油煙凈化設(shè)備必將對以上基本凈化技術(shù)進(jìn)行組合,充分發(fā)揮各自的優(yōu)勢。開發(fā)投資小、凈化率高、能耗低、占用空間小、維護(hù)管理方便、無二次污染的油煙復(fù)合凈化設(shè)備有著廣闊的發(fā)展前景。
(完)