國內(nèi)飲食業(yè)油煙凈化技術的現(xiàn)狀及發(fā)展預測

趙啟超，朱浩然

（1.國家環(huán)保產(chǎn)品質(zhì)量監(jiān)督檢驗中心，石家莊 050091；2.石家莊市鹿泉區(qū)環(huán)境保護局，石家莊 050091）

國內(nèi)飲食業(yè)油煙凈化技術的現(xiàn)狀及發(fā)展預測

趙啟超1，朱浩然2

（1.國家環(huán)保產(chǎn)品質(zhì)量監(jiān)督檢驗中心，石家莊 050091；2.石家莊市鹿泉區(qū)環(huán)境保護局，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)油煙凈化技術及應用前景。關鍵詞：飲食業(yè)油煙；凈化方法；應用現(xiàn)狀

1 引言

隨著我國的經(jīng)濟飛速發(fā)展，飲食業(yè)也迅速崛起，其產(chǎn)生的油煙帶來的污染已引起有關部門的關注。2013年中科院對京津冀霧霾天氣的專項研究發(fā)現(xiàn)，局地飲食業(yè)油煙型有機顆粒物含量已超過汽車尾氣中的有機物，成為當?shù)豍M2.5的主要來源。烹飪時燃料燃燒產(chǎn)生的煙氣，如CO、SO2、NOx等，是常見的大氣污染物，也是重點治理和監(jiān)測對象。

有關研究表明，我國飲食業(yè)所產(chǎn)生的油煙濃度和成分都遠多于西餐烹飪習慣或日式烹飪和快餐。我國烹飪習慣的溫度高、油量大，同時加入各種配料，在高溫環(huán)境下各種配料和食材都會發(fā)生不同的化學反應，如美拉德反應，會產(chǎn)生大量脂肪酸、烷烴、烯烴、醛類、羧酸類、固醇類、多醇類等中間產(chǎn)物，以及具有嚴重致癌能力和細胞毒性的苯系物、多環(huán)芳烴類[1]等，是室內(nèi)揮發(fā)性有機物（VOCs）的主要來源（見下圖）。水汽與油煙及顆粒物結合形成氣溶膠，是室內(nèi)空氣主要污染物，長時間吸入油煙，會引起眼睛、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胞引發(fā)肺癌，具有對人體造成危害的潛在毒性。

油煙成分復雜多樣，形態(tài)包括固、液、氣三態(tài)，大大增加了油煙凈化和實時監(jiān)測的難度。同時，為合理有效監(jiān)管和制訂排放標準帶來了困難，導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，嚴格執(zhí)行排放標準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

西餐或日式料理的烹飪方法所產(chǎn)生的油煙成分較我國烹飪方法所產(chǎn)生的油煙，具有濃度相對較低，成分相對簡單的特點，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。但上述方法技術難度和危險性較大，凈化環(huán)境要求和能耗高，家庭和小規(guī)模酒店難以應用。

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

重討論我國普遍采用的幾種油煙凈化技術。

2.1 機械物理法[2]

機械物理法是應用過濾、慣性碰撞、吸附或其他機械分離原理去除油煙的方法。慣性碰撞法是在油煙通過格柵、網(wǎng)罩或葉輪時改變氣流方向，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，方法簡單，維修方便。

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

2.2 高壓靜電法

高壓靜電法是應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后，油滴和顆粒物進行荷電，在電場力、重力的作用下向集塵極板運動，從而實現(xiàn)凈化分離。此方法設備體積較小，凈化效率較高，但設備成本、維護費用較高，煙氣異味無法清除，放電極板間會產(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，進行吸收和凈化。濕式噴淋法對異味和氣態(tài)化學物如SO2、NOx等有較高的處理效果，并且降低了油煙溫度，進一步提高了凈化效率。但凈化過程耗水、耗電、耗藥劑，廢液會造成二次污染，循環(huán)利用又易造成噴嘴堵塞，設備龐大，對場地要求高。

2.4 復合凈化法

復合凈化法是采用兩種或兩種以上凈化方式，通過組合方式共同進行油煙凈化的方法。復合式處理方法兼顧各種方法的優(yōu)點，合理規(guī)避各種方法的不足，確保較高的油煙凈化效率，而組合成性價比較高的油煙凈化設備。但復合式凈化方法往往設計復雜，循環(huán)流程冗長導致占地面積增大，安裝和后期維護都較繁復，所以開發(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。

2.5 濕式電暈等離子法

濕式電暈等離子法是在傳統(tǒng)靜電法基礎上發(fā)展起來的高效油煙凈化方法。此法由設備供水系統(tǒng)連續(xù)供水，水滴被自由電子和離子進行電流體動力學霧化形成高度霧化的水霧，油煙顆粒同時通過靜電凝并和動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，此法因為收集電極表面沉積的霧化液滴，其流動性強，避免了油垢沉積，相比傳統(tǒng)靜電法大大簡化了后期維護和清洗成本。但此法對設備要求高，放電極電流強度、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，且原理復雜，很難達到最優(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)避一些單獨應用的缺點，但并沒有根本解決油煙污染和能耗增加的問題，并且增加了過程損耗和后期維護的成本。因此，研究新型高效的油煙凈化設備迫在眉睫。

紫外光解法作為一種全新的利用物理和化學雙重方式進行油煙凈化的方法，已經(jīng)得到越來越多的重視和研究。其原理為設備發(fā)生100～280nm特定波長的紫外光激發(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，形成微量無煙型固態(tài)粉末并生成二氧化碳和水，進行油煙光解凈化。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)細菌等有機生物的DNA斷裂，造成核酸和蛋白質(zhì)的交聯(lián)失活，進而達到滅菌效果。此方法原理簡單，凈化效率高，單獨凈化效率可達到96%以上，但需要配置專用擋板防止紫外光泄露，臭氧也會產(chǎn)生二次污染。使用環(huán)境要求也較高，因為紫外燈管工作環(huán)境溫度一般為20℃～40℃，而實際廚房油煙溫度往往高于燈管的最佳工作溫度，會導致紫外線輸出強度急劇衰減，嚴重影響凈化效果。

慣性碰撞法作為最簡單且應用最廣的凈化方法，其原理簡單，價格低廉，維護成本低，可以說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。如一種彎曲拐點分離油煙風葉，葉輪包括中心盤和以中心盤為中心呈輻射狀分布的若干長條形葉片，葉片沿中心盤的徑向方向的橫截面設有至少一個彎折部分。此新型葉輪在高速旋轉(zhuǎn)時，油煙可在相鄰葉片上進行多次碰撞攔截，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，單獨油煙凈化效果可達到93%及以上，再配合后續(xù)的過濾吸附網(wǎng)，其整體凈化設備的凈化效率往往可達到99%甚至更高。純機械式的油煙凈化無二次污染，后期維護成本低廉，但高效的慣性碰撞法往往需要提高風機動力，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)展預測

飲食業(yè)油煙早已成為城市污染的主要來源，對飲食業(yè)油煙凈化設備的需求也在逐年增加，根據(jù)《2014～2019年油煙凈化器行業(yè)市場調(diào)研報告》中對油煙凈化器需求量做出的預測，2016年我國油煙凈化設備的需求量將達到469.43萬臺，增長量將與上一年持平，保持將近15%的高增長速率，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。機械物理法原理簡單，維護方便，但凈化效果差，利用慣性碰撞法研發(fā)的新型凈化設備，其凈化能力得到了飛躍提升，具有其他方法無法比擬的優(yōu)勢；高壓靜電法技術成熟，運用廣泛，但后期維護難度較大，費電耗能；濕式噴淋法處理效果好，并且能去除有機污染物，但設備能耗高，維護難，技術難度大等劣勢影響了其應用范圍；復合凈化法效果好，取長補短，但無法明顯降低能耗，損耗增大，占地面積大等問題無法規(guī)避；濕式電暈等離子法凈化效率高，但對設備要求高，技術難度較大，凈化流程中循環(huán)水亦會造成二次污染。紫外光解法效果明顯，方法優(yōu)越，但實現(xiàn)難度大，尚處于研發(fā)階段，詳見比較表。

5 結語

飲食業(yè)油煙是大氣污染和室內(nèi)環(huán)境污染的主要來源之一，其成分復雜，多含有潛在的危害性。而針對上述污染設計的油煙凈化設備，其凈化效果，能源消耗都需進一步優(yōu)化。絕大多數(shù)油煙凈化設備均未設計針對氣態(tài)化學污染物進行凈化，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環(huán)境和人體的危害?，F(xiàn)有油煙凈化方法均未達到可持續(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研究進展[J]．化學工業(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