（环境工程专业论文）餐饮油烟有机物成分分析及其洗涤处理研究.pdf

桂林理工大学硕士学位论文 a b s t r a c t w i t ht h ed e v e l o p m e n to fe c o n o m ya n dt h ef l o u r i s h i n go ft h et e r t i a r yi n d u s t r yi nc h i n a , t h e c a t e r i n gi n d u s t r yh a sb e c o m eo n eo ft h em o s ta c t i v ed e v e l o p i n gi n d u s t r i e s w h i c hm a d eg r e a t c o n t r i b u t i o ni np r o m o t i n gt h eu r b a ne m p o l y m e n tr a t e ，a n da d j u s t i n gt h ei n d u s t r i a ls t r u c t u r e h o w e v e r , p o l l u t i o no f c o o k i n gf u m e s f r o mt h ec a t e r i n gi n d u s t r yi si n c r e a s i n g l yb e c o m i n ga l l s e r i o u sp r o b l e mt h a tu r g e n t l yn e e dt od e a lw i 也t bc e n t r e lt h ep o l l u t i o no fc o o k i n gf u m e sf r o m c a t e r i n gi n d u s t r ye f f e c t i v e l y , a n di m p r o v i n ga i rq u a l i t yi nc i t i e s ，i nt h i sp a p e r , t h ep r e s e n t s i t u a t i o no nt r e a t m e n to fo i lf u m ew a sq u e r i e d ，a n de x p e r i m e n tw e r ec a r r i e dt os t u d yl a b o r a t o r y s i m u l a t ec o o k i n gf u m ew a sw a s h e dt r e a t m e n t 、航mt r i a ld e v i c ef o rp u r i f i n gm u l t i c o m p o n e n t p o l l u t a n t sf r o mc a t e r i n gc o o k i n gf u m e s ，a n db a s i cc h e m i c a lc o m p o s i t i o no fc o o k i n gf u m ew a s d e t e r m i n e da p p l y i n gm o d e ma n a l y t i c a lt e c h n i q u e s ；i n v e s t i g a t i o n sw e r ed o n et ow a s hc o o k i n g f u m eb yw a t e r , a c t i v a t e ds l u d g e 。a c t i v a t e ds l u d g ew a s h i n gc o m b i n e dt h ec h a r c o a la d s o r p t i o n , r e s p e c t i v e l y , c o m p a r i n gc h a n g e so fc o m p o n e n ta n dc o n c e n t r a t i o no fp o l l u t a n t sf r o mc o o k i n g f u m ea n da n a l y z i n gt r e a t m e n te f f e c t d e t a i l sa r ea sf o l l o w s ： q u a l i t a t i v ea n a l y s i so ft h ec o m p o n e n t so ft h ec o o k i n gf u m e sw a sd o n e 、i t l lg c m s a n d o c t a n o n e ，o c t a n a l ，a c r o l e i nw e r ei d e n t i f i e da sm a i np o l l u t a n t sf r o mc o o k i n gf u m e ，a n dt h e i r s t a n d a r dc u r v e sw e r ed e t e r m i n e db yg a sc h r o m a t o g r p a y w a t e r a n da c t i v a t e ds l u d g ea sad e t e r g e n t , t h ep r o c e s s i n ge 伍c i e n c yd e c r e a s e dw i t h t i m e w a s h i n ge 衢c i e n c yd e c r e a s e dw i t ht h ei n c r e a s eo fp o l l u t a n t si nw a s h i n gl i q i u d i nw a t e r , p r o c e s s i n ge f f i c i e n c yo ft h et o t a lo i lr e d u c e df r o m5 0 5 6 t o4 7 71 o c t a n o n er e d u c e df r o m 5 1 2 6 t o4 1 3 1 o c t a n a lr e d u c e df r o m e5 3 1 1 t o4 7 9 2 a c r o l e i nr e d u c e df r o m4 9 5 7 t 0 4 6 0 6 ：i nt h ea c t i v a t e ds l u d g e p r o c e s s i n ge 币c i e n c yo ft h et o t a lo i lr e d u c e df r o m7 0 3 7 t 0 6 0 6 3 ，o c t a n o n er e d u c e df r o m 6 8 71 t 0 6 0 3 2 ，o c t a n a l r e d u c e df r o m e6 9 3 5 t 0 6 0 6 2 a c r o l e i nr e d u c e df r o m7 0 3 7 t o6 0 6 2 b ya d d i n ga c t i v a t e ds l u d g ef o rt h ed e t e r g e n ti nt h es i n k ，p u t t i n gc h a r c o a la sa d s o r b e n ti nt h e p a c k e dt o w e r , t h ep r o c e s s i n ge 币c i e n c yd e c r e a s e dw i t ht i m e w a s h i n ge 币c i e n c yd e c r e a s e d 埘t l l t h ei n c r e a s eo fp o l l u t a n t si nw a s h i n gl i q i u d p r o c e s s i n ge f f i c i e n c yo ft h et o t a lo i lr e d u c e df r o m 8 6 5 8 t 0 8 0 4 1 ，o c t a n o n er e d u c e df r o m8 6 1 3 t 07 9 6 8 ，o c t a n a ir e d u c e df r o m e8 5 3 6 t 0 7 9 8 6 a c r o l e i nr e d u c e df r o m8 5 5 3 t o7 9 7 9 t h em a s st r a n s f e rc o e f f i c i e n t so fw a t e ra n da c t i v a t e ds l u d g ew a s h i n gf u m e sw e r e d e t e r m i n e db yw a s h i n ge x p e r i m e n t sa s1 012a n d1 314 r e s p e c t i v e l y , w h i c hs h o w e da c t i v a t e d s l u d g ec a ni n c r e a s i n gm a s st r a n s f e r , i m p r o v i n gf u m e sw a s h i n ge f f e c t 4p r e d o m i n a n ts t r a i n s d e g r a d i n gp o l l u t a n t sf r o mc o o k i n gf u m ew e r es c r e e n i n go u tf r o ma c t i v a t e ds l u d g ei nt h er e a c t o r , n a m e da sz h o1 ，h l 0 3 ，0 2la n db d - 5 5 ，t h e i rr e m o v a lr a t e sw e r e6 0 9 5 ，6 8 8l ，6 5 2 2 ， 7 4 5 7 ，r e s p e c t i v e l y t h e s er e s e a r c h e sc a np r o v i dat h e o r e t i c a lb a s i sf o rt h ec o o k i n gf u l n et r e a t i n gp r o c e s s i n g a p p l i c a t i o n k e yw o r d s ：c o o k i n gf u m e s ；p o l l u t a n t so fm u l t i - c o m p o n e n t ；w a s h i n gp u r i f i c a t i o n ；m a s st r a n s f e r e o e f f i c i e n t i l 桂林理工大学硕士学位论文 1 1 引言 第一章绪论 随着经济的快速发展，人民生活水平的不断提高，我国餐饮业得到迅速的发展，但餐 饮业油烟排放没有得到有效的控制，许多的餐馆和饮食店乱排乱放，对人类的生存和身体 健康以及环境的伤害造成了严重的影响，对环境造成了极大的危害，已经成为第三大污染 源。据统计，由于人类在餐厅所吃的饮食和残物所引起的一系列问题占了环保局所规定的 投诉为4 0 i l j 。正因为这些问题需要迫不及待的解决，我国在2 0 0 0 年的7 月1 同就开始执 行 饮食业油烟排放标准( 试行) ( g b l 8 4 8 3 - 2 0 0 1 ) ，该标准规定了餐饮业单位油烟的排放 量和排放浓度、油烟净化设备的最低排放量。 在2 0 0 1 年6 月4 日，国家环保总局又发布了有关饮食业油烟净化设备的规范【2 】，如下 表1 1 所示。 1 1 饮食业单位规模划分 油烟允许排放净化设施最低 饮食业规模灶头个数烟气量( m 3 1 1 ) 浓度( m g m 3 ) 去除率( ) 小型1 - 22 0 0 0 4 0 0 026 0 中型 3 - 56 0 0 0 1 0 0 0 027 5 大型 61 2 0 0 028 5 随着标准的实施，餐饮油烟污染控制技术在某种程度上得到了一定的发展，比如说油 烟排放控制技术、厨房里面残余垃圾的资源的利用技术、含油废水处理技术等1 3 】。与那些 技术相对应的油烟处理设备都已经走向了市场，在2 0 世界8 0 年代，我国研究出了油烟净 化设备。然而油烟管理对家庭油烟的排放并没有明确的规定，其主要针对的是具有营业性 的餐饮行业。油烟净化设备不够完善，而且净化效率不高，所以会造成二次污染问题。相 关部门和研究人员非常重视由于油烟净化设备不完善所产生二次污染问题，因此，生物法 处理油烟污染已经成为了目前的主要研究方向之一。 1 2 油烟污染简介 1 2 1 油烟的来源、产生情况 饮食油烟主要来源于烹调食物时所用的食油。其中食油也就是我们平常吃的油，大致 可以分为动物油和植物油两大类。植物油主要包括豆科类的油、油菜油、花生油等；而动 物油主要是来自于猪油，其主要成份为饱和脂肪酸甘油脂。 烹调油烟是动物油和植物油在煮或烹饪过程中所产生的一系列的污染物，食油在烹调 过程中，食油和食物在高温下发生一系列复杂的变化，其中主要包括物理变化和化学变化， 在烹饪过程当中也会蒸发出大量的污染物，主要包括氧化物和大量的食用油蒸汽、水蒸汽。 当然，也会排放气体燃料、液体燃料和固体燃料，气体燃料主要是天然气和液化气， 液体燃料主要是煤油和酒精，固体燃料主要是煤和固体酒精灯。它们所分解出来的各种气 体、液体和固体的气相析出型烟尘1 4 j 。 桂林理工大学硕士学位论文 油烟的形成过程比较复杂，它是在混合气体烹饪过程中，在温度迅速下降到一定程度 时与外面的空气分子发生碰撞，当然饱和蒸气压也会迅速下降，这样一来就形成了冷凝物 体的胶体和被排放出来的含有油烟气体，这就是形成食用油的主要过程。而食品在高温的 条件下又会发生挥发物和冷凝物，这样就形成了烹饪过程中的油烟气体。 烹饪油烟的化学成分会发生变化，主要是随烹调方式和烹饪温度以及食品种类而变， 实验结果表明，饱和脂肪酸的热氧化分解的产物主要有烃、y 一内酯、甲基酮和脂肪酸。 其中甲基酮和脂肪酸的比例分别为3 8 和3 6 。然而不报脂肪酸的热氧化分解的产物主要 是醇、烃、呋哺和内酯和烷醛和稀醛，其中烷醛和稀醛的比例分别为2 0 一4 0 9 6 和2 0 9 6 - 2 5 9 6 此外还有油烟在高温条件下烹饪过程中还含有致癌物质，比如挥发性亚硝酸、杂环胺 类化合物和b a r 如下1 3 表所示 表1 3 油烟的主要污染物成分 类别数目有害化合物 分子式 烃4 5 环十四烷、甲基环癸烷c i i i i 。、c i i h l 2 醇 8 2 一甲基丁醇、苯甲醇、乙氧基十二醇 c 1 6 h 1 o 、c 7 h 8 0 、c - 1 1 3 0 0 2 酚 3 甲酚、2 ，6 一双( 卜1 二甲基乙基) 酚c 7 h 。o 、c 1 5 h 2 0 醚 2 二乙醇醚c h 1 o 醛酮 2 环戊酮c 5 h | o 羧酸及衍生物 4 壬酸、癸酸c 9 h i 如、c i d h 0 0 , 稠环杂环5 2 ，6 一二甲基葵啉、苯并噻唑 c i i h ii n 、c 7 h 矗n s 胺 4 甲氧基琥珀酰弧胺 c 5 h 7 0 3 n 1 2 2 油烟的特性 从厨房未经处理直接排出的油烟废气主要包括气态、液体、固体三种形式。油烟包括 物理特性和时问特性。物理特性：油烟的温度通常在比环境温度高几度至十度间波动，一 般不会超过8 0 摄氏度( ) 。油烟、气体污染物的直径分布可以从亚毫米到气态分子直径 的大小，而油烟温度的高低会直接影响到直径分布大小，在常温下，排放当大气中的油烟， 它的径粒大小大约在1 0 p r o 左右，并且在2 4 小时内可以完全的沉淀下去。油烟粒径在1 0 u r n 以下可以在大气中长时间的漂浮。在烹饪过程当中所产生的油烟，它的溶度和温度会随时 间发生变化，温度和溶度随时间变化的趋势是不一样的，油烟的温度随时间变化基本上显 示的是平滑变化，也就是说是静态变化的比较多，而油烟的溶度随时间的变化大部分是呈 现出的是动态的比较多，并且动态范围比较广。 油烟是由各种气相组分组成，也可以说是一种复杂的混合气体，但是冷凝过程中所形 成的油滴、烟雾和油气的混合物是油烟的主要成分。在大多数情况下，油烟同时具备了食 品在烹饪过程当中所排放出来的燃料颗粒和食用油所挥发出来的各种有机物质，总之来说 是非常复杂的。这样气体主要包括有毒的污染物一氧化碳、硫化物等等。也包括了许多的 燃料，比如碳粒和灰尘。还有就是食用油所挥发出来的各种物质，比如水蒸气等等。总的 2 桂林理工大学硕士学位论文 来说，油烟是一种非常复杂的混合气体，大致可以包括了气体、固体、液体。油烟也可以 是一种气体状的流体，因为它的重量要比纯洁的空气稍微要重一点，因为它的密度比纯空 气的密度要大，油烟的密度大约在1 3 0 k g m 3 , - - , 1 3 4k g m 3 ，而空气的密度为1 2 9 3k g m 3 ” 并具有以下的为气体所具备的物理特征【5 。7 j ： ( 1 ) 粘性：油烟的粘性和液体的粘性是不同的。因为油烟主要成分是气体，气体的 特征是流动性比较好，因为大气会受到气体分子之间的作用力，所以油烟在动态中具有比 较好的流动性和粘性。由于气体的粘度会随着温度的变化而变化，所以说油烟的粘度也和 温度有关，并且是成反比的关系，也就是说随温度的升高，油烟的粘度降低。引起油烟的 温度上升的主要因素是自身的内部因素和外界的因素，外界的因素主要包括餐饮中使用一 些仪器进行高温条件，比如烘烤等等。内部因素主要来源于气体分子之间的互相碰撞而产 生摩擦导致温度升高。温度升高了，自然而然油烟的粘性就下降了，这会对油烟的流动性 带来很多不好的影响，我们要做到的是尽量降低温度是上升，这样一来油烟的粘性就提高 了。 ( 2 ) 膨胀性：油烟的主要成分是气体，而气体具有一个特征那就是膨胀冷缩。也就 是说油烟在高温条件下，油烟的体积会发生膨胀，在低温条件下，油烟的体积又会恢复到 原来的一致，也就是所说的收缩现象。 ( 3 ) 可流动性：油烟的主要成分是气体，而气体是具有很好的流动性的特征，所以 说油烟也具有比较好的流动性，运用物理知识也可以解释，因为在两个都是气体的空间里 面，只要有非常小的压强存在，就能够使气体在非常短时间内运动起来。这就是油烟的工 作原理。 ( 4 ) 边界层( 或附面层) ：油烟在烹饪过程当中所产生的气体具有流动性，在流动性 的过程中，气体会与流体表面形成边界层，这样一来油烟的流动性就会降低，因为边界层 的油烟流动性不太好，所以整个油烟的流速就要相应的降低。 上面所说的那些特征都是由于油烟主要的特性，油烟的主要成分是气体。但是又由于 油烟是一种复杂的混合气体和一系列的复杂的小颗粒，所以还具备一些气体没有的特性， 这些特性表现为： ( 1 ) 扩散现象：油烟是一种复杂的混合气体和一系列的复杂的小颗粒，所以在烹饪 过程当中所排出来的油烟污染物，这些污染物在上升的过程中，由于外界的温度比室内的 温度低很多，这样一来就会把高热量传递给周围的空气并且将热量扩散到周围的空气中 去。 ( 2 ) 凝结粘附现象：由于在烹饪过程中，室内的温度非常高，油烟就具有高温度的 热量，当油烟扩散到周围的空气时候，就会将自己的热量传递给比它温度更低的物体，这 样一来油烟的温度就会和周围的空气的温度保持一致，那么油烟就会以颗粒的形式沉淀下 来，在非常短的时间内就会形成油层。 1 2 3 餐饮油烟对人体健康以及对环境的影响 在烹饪过程当中饮食所产生的一系列油烟污染物非常多，大概在2 2 0 多种，主要包括 了一些有机物和无机物，其中很多有机物比如醛、醇等等都是有毒的，还有很多的致癌物 质比如亚硝酸胺，成分非常复杂，总的来说，这些污染物对人类的健康和生物生存表现在 一下几个方面【8 叫： ( 1 ) 呼吸毒性：由于油烟的粒径在l o z m 以下，并且油烟包括了液态和固态，而液态 和固态的粒径都是在1 0 p m 以下，由此可见非常的小，特别是颗粒，非常容易被人类的呼 3 桂林理工大学硕士学位论文 吸道所吸收，这样一来就对人体的健康造成了很大的影响。根据物理知识，也就是布朗运 动，由于油烟具有流体性质，要服从流体运动规律，所以说油烟所产生的气体要长时间的 再空中漂流，这样就会被人体所吸收，人类吸收以后，人的呼吸道就要受损，并且肺部也 会受到一定程度的伤害。并且，著名的陈宇炼i i o i 先生在他的研究中也发现，溶度较高的油 烟气体都会引起肺炎和组织细胞损伤，所以说油烟污染物对人类的伤害非常严重。 ( 2 ) 基因突变性：刘占琴i l 、席小平【1 2 】等人的做了很多的研究，其研究结果表明油 烟在烹饪过程当中会引起d n a 损伤、基因突变、染色体损伤，这些都是遗传病，会给后代 造成非常不好的影响。并且这些物质不但具有遗传毒性，而且具有潜在致癌性。油烟的突 变性与油品中亚麻油酸的浓度有密切的关系，因为菜油和亚麻油都具有较强的突变性，并 且在无致变性的花生油样品中加入亚麻油酸，也可使其致突变实验转为阳性i i j 。 ( 3 ) 致癌性：从厨房油烟污染的重要组成部分来说，油烟污染分煤污染和烹调食物 混合煤烟污染。简单纯油烟污染，煤烟污染食物的锅前，食用油的污染和类型，油癌症研 究所，上海预防医学部等单位开展了大型共享了非吸烟者肺癌的研究为主题的病因有植物 油，大豆油，花生油和其他油烟凝聚物进行了化学分析，分析表明，菜油油烟裂解复杂的 不饱和脂肪酸：丁二烯，醛类等有害物质超过大豆油和花生油。油的温度升高，热分解产 物的种类和溶度的增加，有害物质增加，如植物油中的过氧化氢等等都可能导致烟尘人类 基因突变的原因之一，最初促使烟雾与肺癌相关的诱变和潜在的致癌物质。其中二苯并蒽 含量都很高【1 4 1 ，可能引起基因突变1 15 1 、d n a 损伤和细胞损伤【1 6 1 ，使人体免疫能力下降【l o l 。 ( 4 ) 免疫毒性：陈华1 1 7 l 、周距美【1 6 j 等人的研究发现食油在烹调过程中所产生的油烟 能影响机体的细胞免疫功能、巨噬细胞功能、抗肿瘤效应、免疫监视功能，从而使人体的 免疫功能下降。 ( 5 ) 生殖毒性：油烟不仅有致癌性和免毒性，同时还具有生殖毒性，因为油烟会影 响精子，会抑制精子的产生和精子的成熟发展，对后代的影响非常大。油烟在一定程度上 得确给人类造成了很大是伤害，因为烹饪的温度、食油的种类和烹饪的方法、还有就是和 人接触的方法都会影响人类的健康。所以说多注意保护好自己和要少吃油炸的食品，在一 定程度上能降低油烟对人体的危害1 1 8 - 2 0 。 油烟不仅对人类有危险，而且还对环境造成不可忽视的污染，而且还会造成火灾隐患 2 q o 1 2 4 餐饮油烟污染现状 ( 1 ) 油烟污染日益严重 油烟污染已经问题已经引起了社会各界的特别关注，中国是一个大国，饮食文化也非 常复杂，中国的传统文化就是以民以事为天，我国以煎炒、油炸食物占主导，烹饪技术也 非常先进，正由于这些，油烟对人类和环境的污染是不可避免的，所以我们现在是当务之 急必须采取适当的措施来降解油烟给人类和环境所造成的危害。 ( 2 ) 油烟排放特点 由于各种原因，许多的城市在饮食业单位缺乏合理的技术和恰当的规划，并且餐饮越 来越多，分布全国各地，在烹饪过程中排放出来的污染物在全国到处都有，排放量大，成 分复杂，有些地方污染非常严重，特别是在沿海地区，人口密集的地方，污染更加严重， 饮食业数量多，分布广，油烟呈间隙性排放，成分复杂，局部污染严重。统计显示，在2 0 0 4 年，中国的1 5 6 0 万吨食用油脂，在2 0 1 0 年食用油达到了1 9 0 0 吨，这些油在烹饪过程当 中会产生大量的烟雾，根据有关负责人介绍，中国的当前家庭厨房发数量已经达到增加厨 4 桂林理工大学硕士学位论文 房的年增长率超过3 5 0 万美元和1 3 万美元。有关数据显示，住宿，目前登记在酒店餐饮 约为1 0 万企业单位，约为4 0 6 9 亿美元，各类学校食堂约为1 0 万美元。 ( 3 ) 对油烟污染的认识 越来越多的人承认空气污染的严重性，做饭，以防止油温过高，即使火灾发生时，是 单向的，以防止其污染，抽油烟机排出室外，减少污染溶度，在厨房里，安装彻底消除烟 尘，这是人们努力的方向，这样可以真正减少气溶胶颗粒的污染。 1 2 5 饮食业油烟污染防治对策 为了减少对人类健康的危害和环境的污染，我们必须要控制好油烟的排放和管理，因 此需从以下几个方面着手m l ： ( 1 ) 对现有饮食业单位的管理 环保局要加强对现有的是餐饮的饮食单位管理，要到餐厅现在去进行检查工作和管理 监督，对每个地方的饮食行业的规模大小和数量进行调查，要做到对那些心目了然，要掌 握在心中，要对那些餐饮集聚地区的严重污染企业，没有达到标准的，要处罚，并且还要 制定相应的餐饮食油业的治理方案，还有安装油烟净化设备，实现一套完整的符合环保局 规定的要求。现在来介绍下从厨房致癌油烟处理的四大绝招： 1 一定要做好厨房的通风。厨房要保持自然通风，同时还要安装性能比较好，并且净 化效果比较好的抽油烟机，在烹饪过程中，必须始终打开抽烟烟机。 ，。 2 尝试蒸、煮、炒等烹饪调剂方法，这不仅会减少食用油的消费，并能减少食物营养 的破坏。 3 改变“急火煮食 的烹饪习惯，不要让高温热油，油温不能超过2 0 0 摄氏度以上， 这样不仅可以减少“油烟综合症 ，和下锅菜中的维生素，还可以有效的保存营养价值。 4 最好不要重复煎炸油，反复使用过的食品、食油，不仅本身含有致癌物质，它产生 的烟雾都含有致癌物质对周围空气越来越危险。 ( 2 ) 对油烟净化设备的管理 油烟问题已经成为大家都非常关心的问题，如何降解油烟净化效率，是我们所要做的 工作，日常维护和清洗也可以确保油烟的净化。环保局规定要餐饮行业与生产厂家签订合 同比如清洗和维护。这样一来就可以保证油烟长期在排放过程中符合环保局的标准。当然 环保局还要经常监督油烟的排放溶度，那是因为要确保油烟设备是否能正常进行。 ( 3 ) 对新建饮食业单位的管理 对最近所新建立起来的饮食行业单位，要办理一些手续，要严格跟从三同时的标准和 制度，只有这样对环境的影响就降解了很多，还有就是餐饮行业禁止在居民住的小区建立， 因为可能会影响居民的生活。同时可以采取一些措施比如建立饮食一条街，把那些饮食行 业都建立在一起。新饮食行业当然还要安装油烟净化设备，在开张之前环保局必须要验收 是否符合，没有进过环保局的同意或自投入生产和开张的，一律要罚款，并且还要进行改 造，确保能达到标准。 ( 4 ) 对露天餐饮摊点的管理 对在露天的食品摊点，环保局应该也采取了一定的措施和政策，以维护环境的卫生和人 类的健康，希望环保和卫生等部门支持并且互相配合，加强综合治理的力度。 ( 5 ) 加大饮食业油烟污染防治的宣传力度 随着社会的发展，人们生活水平不断的提高，人们在越来越注重饮食方面，我们更应 该借助传媒来宣传饮食油烟对人类身体健康的危害的严重性，要互相监督，并且还应该利 5 桂林理5 - 大学硕士学位论文 用网上资源平台，直接让全国的群众来参与，树立好环保意识，尤其是饮食中的油烟污染 的意识。 1 3 油烟废气净化处理技术现状与发展趋势 1 3 1 油烟废气净化处理技术现状 国内油烟污染还是比较严重的，但现在处理的油烟的家电产品一抽油烟机早被认为排 放不干净的场面，目前的油烟机主要是依靠电机抽水能力，将厨房的油烟，直接排放到大 气中，这样就污染了大气，严重影响了环境，对环境造成很很大的破坏。我国很长一段时 间，在餐饮油烟方面没有达到环保局的标准，绿色厨房的标准已经降低到只有废气排放到 大气中，由于国家没有清洁吸油烟机的硬性要求，有很多技术专门是专注于油烟排放的功 能，而更高层次的清洁技术没有得到重视，导致此功能已经停留在排气扇的水平。抽油烟 机只排不净带来的另一个问题是积累了大量的油脂，没有得到及时的清洗，导致大量的烟 雾的排放。其实大多数抽油烟机使用半年后，它是需要清洗的，但拆除维护的工作量，一 些核心部件是难以清除的油脂，这样就会导致噪音刺耳和更多的污垢。随着环保局的要求 不断的提高，我国先后已经研究了4 0 多种的处理油烟的技术和非常多多的新设备，从中 可以看出我国的环保水平的确得到了飞快的发展。 从存粹的技术观点来看，油烟净化技术团l ，如高频静电、湿式吸收、机械分离、过滤 ( 干法) 等，虽然在不同程度上，可以去除油雾粒子，但它确实能够适应工业化。 ( 1 ) 机械式技术：机械式技术主要是采用过滤、旋风离心、活性炭吸附等方法，其 目的是收集一系列的油烟雾。设备的设计、和控制好各种条件下参数以及这种技术的材料 会直接影响到机械式技术的处理效果。 我们所说的机械式技术所采用了过滤的方法，其过滤的方法主要是用来处理油烟雾， 是通过采取油雾网罩来改变气体的方向，由于油烟雾和颗粒由于具有一定的质量，通过油 烟雾和颗粒之间内部互相碰撞后，使得分离出来了并且流入到油槽中。不过过滤的方法所 采用的材料都是为高分子材料，成本相对比较廉价。由于高分子材料对油的吸附性比较强， 一般是在l o 倍以上，并且不含有氮的化合物，因为那些含氮的化合物在燃烧以后会产生 有毒的物质。这种过滤的方法用起来比较方便，而且还是比较便宜，很多家庭都会选择用 这种方法。不过，过滤式方法也有其缺点，因为油烟雾存的使用时问比较长，消耗能量比 较多，处理起来比较麻烦。在1 9 9 8 年，羌宁等1 2 4 - 2 5 通过实验找到了较合适的滤料，并建 立了一种新型的油烟气过滤净化方法：滤料的布置采用与气流平行的布置方式，此方式所 用的阻力相对较小，比传统的降低了两倍多。用过滤方式来处理油烟的最大问题是它无法 判断什么时候要换漏料的，只能靠自己的经验，对初始用的家庭来说，这也是一个难题。 而且过滤式方法也无法除掉一些辣椒味的油烟雾，这也是过滤式的一个缺陷。 机械式技术除了过滤外，还有一个就是旋风分离方法，此方法与过滤有很大的区别， 因为旋风分离式主要是将油烟雾进入旋风筒，并且要强烈发生旋转，沿着筒壁做旋转运动， 在重力的作用下，慢慢的就下降，下降到筒底部，根据物理知识，油烟雾在旋转的过程中 所产生的离心力，油烟雾在离心力的作用下，被抛到简体里面，这样一来就形成了大量的 油滴，然后定期排放。这样油烟雾净化的效果非常好。油烟雾在旋风分离式的过程中，大 部分都被排除去了， 杨杰 2 6 1 在1 9 9 8 年设计了一个叫三级冲击折射式油烟净化装置，这种装置主要是采用 下排烟式，也就是说当油烟雾经过高速的旋转后进行了一次删选，然后到炉渣层表面，和 进行多次的撞击后，油烟雾即可以从气体中分离，这样一来，对挥发性气体进行吸附有吸 6 桂林理工大学硕士学位论文 附净化的作用。 机械式技术除了过滤和旋转式分离方法外，还有一个就是活性炭吸附方式。活性炭吸 附方式主要是根据物理知识来的，因为油烟雾通过吸附层后，这层就会有大量的油烟雾中 的小颗粒停在吸附层，这就是活性炭吸附方式。这种方式对气体的吸收率大约在4 0 - 7 0 左右，对辣椒味的油烟雾的效果比较好，这就补充了旋转式分离方法的不足。不过活性炭 吸附方式使用的寿命不长，因为这种设备刚开始安装时候效果非常好，但是随便油烟雾在 这种设备的积累，吸收油烟雾的能力就会慢慢减弱，只要一个办法来解决就是引入大风， 但又有噪声污染，并且额外增加了一些费用。 机械式技术的优点是设备简单，投资也比较小，又因为维护方便，所以比较适合家庭 用。缺点是对油烟雾的颗粒污染物降解能力较小，寿命不长。 ( 2 ) 洗涤去除技术1 1 9 j ：油烟雾处理技术除了机械式技术外，还有洗涤去除技术。这 种技术是利用油烟与吸收液进行接触，那么油烟雾的污染物就可以从原来的气相转换成液 相，从而可以将油烟雾清理掉。它的效果直接和洗涤液的物理性质有关，也和颗粒的大小 也有关系，这也就是用到物理变化。该技术操作起来比较简单，并且才成本低，占用面积 小，还比较容易修复。最大的优点是可以除去油烟中的易于溶于水的有毒气体。洗涤式的 缺点是阻力比较大，要很多的能量来消耗，还要进行二次污染。因为洗涤式的原理就是要 用到气体和液体进行接触，根据它们接触的方式不同，又可以分为三种技术，这三种技术 分别为冲击式、液膜式和喷淋式。其中效果最好的就是喷淋式，因为喷淋式可以完全净化 油烟雾，不用进行第二次处理。在1 9 9 2 年和1 9 9 9 年，郑展飞1 2 刀、刘祖文等i 凋先后分别 研制出来了油烟和火烟净化器，他们是利用液膜来净化油烟，所用到的原理都是根据餐饮 或厨房排放出来的油烟，让这些油烟进入到排风管处，再进入净化器，这样就进去的油烟 和油雾就可以溶解在水中，最后被那些网所拦截，然后那些污染物就可以从净化器底部排 出来，整个过程就起到了净化的效果。在1 9 9 9 年，由林斌【2 9 j 领导出来的团队开发出了集 排烟，这个技术的原理就是利用厨房里面的油烟来清除装置，该装置安装非常方便并且投 资非常小，非常适合我国来净化油烟问题，很适合群众家庭，尤其适用于中小饭店。陈喜 山p o 】等也用了一些技术来净化油烟，其原理是应用补偿原理来净化油烟的。在油烟净化中， 当在餐饮中烹饪出来的油烟的速度远远高于溶液表面层时，结果会使得油烟雾到处飞溅， 会对人体造成一定的安全问题，这样就可以充分接触并且溶解，达到了我们所需要的净化 过程。在洗涤式方法中，其应用和推广的关键是吸收液的净化效果和范围。居德金b 等通 过各种实验找到了一种多功能高效吸收液，对有毒气体二氧化硫的吸收具有很高的吸收作 用。 ( 3 ) 静电技术i l 川：油烟雾处理技术除了机械式技术外、洗涤去除技术外，还有静电 技术。静电技术也是利用物理知识可以来解释的，是在高电压电场作用下，所发出来的电 子与空气中的分子发生碰撞，这样就可以使得油雾产生电荷，在电场力的作用下，油烟雾 就可以被吸收。这种技术的缺点是投资大，结构非常复杂，并且对排放出来的有毒气体的 的降解力非常差。静电技术的优点是所安装后的设备所占有的地面积少，没有噪声污染， 并且消耗的能量少，有利于节约能j 妻。静电技术最本质是利用电场所产生的电场力直接对 颗粒物质起作用，所以降解效率可以达到8 5 - - 9 5 ，尤其是赢径比较小的微细颗粒的去除 效率比较高。对于范围不大的餐饮实业单位，大部分都是选择静电技术的。孙作达等【3 2 j 在 2 0 0 2 年分析了传统的静电技术与高频静电作用下由烹饪油烟所产生的颗粒的去除效率的 缺陷，在电极化的作用下，也根据同性电位相互排斥，异性电位互相i 吸引的特性来净化油 7 桂林理工大学硕士学位论文 烟，达到了非常好的净化效果。 ( 4 ) 复合技术：油烟雾处理技术除了机械式技术、洗涤去除技术、静电技术外，还 有复合技术。大家都知道，普通的油烟治理技术都有很大的的缺点，并且这些缺点比较难 克服。近年来我们国家采用了开发复合方法，在基本净化技术方面有了一定的趋势。开发 复合方法是将两种或两种以上的油烟处理技术一起来使用，采用优势互补原则，来提高整 个过程的治理效果，比如说旋风分离与过滤分离结合、过滤与洗涤结合、离心分离与静电 沉积结合等。一般来说复合技术净化油烟雾的效果一般很高。复合技术净化油烟雾的缺点 是占地面积大，并且结构非常复杂，而且操作维护非常难。复合技术最大的特点是将不同 的油烟处理技术特点可以组合在一起使用，组成一个投资小，净化效率非常高的系统。 李中山先生1 3 4 j 等根据物理里面的吸附原理，发现了一个装置系统就是冲击式折射式油 烟气过滤装置，该系统的优点是成本小，外界力也比较小，并且安装比较简单，这样一来 可以减少能量的消耗。邓九兰【3 5 】等是通过采用吸附过滤和旋风分离相结合的原理来去除油 烟和一些害气体，通过此原理已经制作成了一个除去有害气体的装置。此装置的优点是具 有结构比较紧凑、更换材料比较容易、并且没有系统噪声的污染等优点。刘祖文阿j 等通过 用金属网过滤的方法和液膜法相结合的方法来净化油烟，通过大量的实验观察，结果显示 取得了较好的效果，通过这个方法来净化后的油烟中所含的气体和一系列的污染物都基本 上被清除了，在此过程中所排放出来的气体非常小了，效果非常好。 在2 0 0 1 年、2 0 0 3 年，马春生【3 6 1 和袁昌明吲分别先后利用物理知识中的流体力学原理 和分子碰撞理论来研究出来一套物理和化学相结合的新一代的餐饮饮食油烟去除装置，这 套装置的主要原理是根据在电压的作用下，油烟进入饮食油烟净化装置后，油烟与此套装 置发生碰撞，并且在此装置中旋转，并且在此装置中放入洗涤液，这样一来油烟在此装置 中就会溶解在洗涤液中，然后与滚筒发生第一次激烈碰撞和分离，就在这个时候油烟就会 进入滚筒，然后再一次的与旋转滚筒的另一侧发生第2 次激烈碰撞与分离，根据物理知识， 经过两次的激烈碰撞后，分离的后的油烟会在洗涤液的作用下被处理出来，经过处理后的 烟气，就会脱水并且发生化学反应，此化学反应是中和反应，生出来的新物体就水，然后 再从此装置排出来。不过放在此装置中的洗涤液要经常更换，这样效果会更好。一般来说 此装置的平均净化效率可以达到8 8 4 。并且该装置具有非常好的通风效果与油烟净化效 果，非常方便使用，并且不需要经常维修。此装置的优点非常明显，比如消耗水量非常小， 这样就可以给我们国家节省一部分水资源。但是该装置的缺点是在工作当中要消耗很多的 电，而且还要放很多的化学药品到该装置里面去。对于复合式技术，目前来说，还处于研 究阶段【3 8 l 。 ( 5 ) 等离子体油烟净化技术【3 9 】：油烟雾处理技术除了机械式技术、洗涤去除技术、 静电技术、复合技术外还有最后一种等离子体油烟净化技术，此技术在目前来说是最新开 发的，有比较好的研究空间和市场。等离子技术的原理也是根据物理知识，主要是用物理 中的高压静电的方法，利用高能量所产生的许多的活性自由能来对油烟粒子进行净化，这 样就可以使得油烟的粘度下降；这就是等离子体油烟净化技术。 通过上述油烟治理技术的介绍，国内的油烟净化技术存在一定的缺点洲，清洁工业的 光明未来。 烟尘污染严重，清洁产业市场前景广阔。尽管目前市场上抽烟烟机只排不净，但购买 者仍然会去购买。抽烟烟机只有抽烟这些功能，室内的油烟直接排放到室外环境中，也没 有油烟净化功能。我国环保局介绍，每年的厨房设旌的规模从2 0 亿到3 0 亿元，但一个不 2 桂林理工大学硕士学位论文 可缺少的厨房电器抽油烟机，市场潜力非常大。从厨房油烟污染的重要组成部分来说，油 烟污染分为煤烟污染和烹饪食物混合煤烟污染。研究人员还对烹饪肉所产生的烟雾进行了 分析和发现，肉在加热过程中能产生几十种化合物，如烃类、类困醇、硬脂酸、油酸等等。 这些污染细小的颗粒会释放到空气中，会污染空气。由于是小颗粒，那么容易悬浮在空气 中，并且能保留几天的时间，这就是细颗粒空气中的有机颗粒的重要来源。 美国环境科学证实，洛杉矶地区的烟雾的形成和这些有机气溶胶有一个重要关系，空 气污染微粒中，碳占4 0 ，飞尘占1 1 3 ，其余的有机颗粒占1 1 5 ，这个数字比其他任何一个 污染源，如清理一些地面，森林火灾。还有就是有机化工厂的生产，比如喷气飞机和香烟 烟雾在空气中的比例上的飞尘。国内的油烟净化技术存在一定的缺点，其包括火烟问题、 系统设计问题、风量与净化系统配置问题、风阻与排油烟系统技术性能、净化效率决定处 理程度、净化技术的二次污染问题。各种油烟净化设备先后出现，对油烟的处理起到了一 定的作用，对地沟油的进入市场，起到了不可磨灭的效果。主要有以下几个方面： ( 1 ) 应引起重视火烟问题：火烟与油烟的成分是不同，火烟主要是指家里的炉熠燃烧 后的烟尘，而油烟是餐饮在烹饪过程中所排放的污染物，目前许许多多单位把火烟和油烟 并入在一起来进行处理，由于温度比较高，并且还有明火，所以非常容易造成火灾，这样 一来就对油烟的排风系统和处理与净化系统造成一定的影响。在我国有研究者开发出来了 火烟净化处理器来处理火烟。 ( 2 ) 系统设计问题：不管采用哪种净化技术来处理油烟问题，我们都应该把净化技 术处理系统当做一个整体，这样就可以保持餐饮行业当中的饮食业油烟的排放系统的功能 能正常工作，又可以保证排放油烟达到国家的标准。现在有很多人认为只要安装一台设备 就可以处理饮食油烟的污染，但他们并没考虑到灶眼多少和排风系统的风量风压，还要考 虑到噪声污染带来的危害和排风系统等等问题，否则就会造成安装的设备不能用或不能达 到国家的标准。 ( 3 ) 风量与净化系统匹配问题：存在排风系统风机风量和灶眼数不匹配的、的问题和 设计的净化系统处理和排风系统的这两大问题，这样就导致排放没有达到国家的标准，并 且他们还想方设法减少投资问题。 ( 4 ) 风阻与排油烟系统技术性能：除了上述讲的那三个问题外还存在风阻与排油烟系 统技术性能的问题，风阻也是描述的一个重要的技术指标，也就是说是油烟净化系统中除 净化效率就得到了风阻。在饮食业油烟净化设备技术中就有风阻这项标准，比如说机械吸 附式净化设备与复合式净化设备技术中风阻就要小于6 0 0 p a 和高压静电式净化设备与湿式 油烟净化设备风阻就要小于3 0 0 p a 。然而在实际生活多中，排风系统就要大于此阻力的， 这样就不会影响排风功能的正常使用，前提是要安装净化器。实际上，我们不进行系统设 计，有些酒店的排风系统就不会出现余压，如果安装净化器后就会导致整个系统瘫痪了。 ( 5 ) 净化效率决定处理程度：现在我们来看下净化效率处理的程度，国家已经明确规 定了净化效率是和油烟排放溶度，不管什么样的饮食行业，油烟的排放流量都是2 o m g l m 3 ， 这样就可以算到饮食行业当中的油烟的去除效率，其油烟的去除效率分别为8 5 、7 5 、6 0 。 ( 6 ) 净化技术二次污染问题：饮食行业排放出来的油烟和在净化过程当中会比较容易 的产生二次污染物，二次污染物包括了