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厨房油烟污染及净化方案探讨
日期:2016-5-15    来源:苏州奥于通风工程技术有限公司

 概述 :

  随着经济的发展和人民生活水平的日益提高, 居住环境和生活质量等问题日益突出地呈现在我们面前。各种传统的环境污染问题例如:水污染、垃圾、噪声、大气污染等对城市居民生活的影响越来越大。此外,近年来随着城市化的发展和产业结构的调整 , 第三产业得到快速发展,餐饮业发展尤其最为迅猛, 城市中逐渐出现了以烤羊肉串、烤肉、烤鸡翅等为主要营业的烧烤店,它们以焦碳、木炭为燃料,产生大量含尘的油烟气。 所以最近 厨房烟气问题已成为一个受人关注的热点,越来越多的人开始意识到厨房烟气对室内环境的不良影响。大量研究和实验表明,厨房烟气是室内污染的主要来源,它对室内活动人员十分不利,因此除了需要深入了解厨房烟气产生、危害的机理外,也还要大力研究采用措施来减少厨房烟气对室内环境的影响。
  一、 厨房油烟污染触目惊心
  厨房烟气主要是指厨房操作产生的热油烟气,这些烟气对人体的危害比香烟对人的危害更为严重
  油烟污染,触目惊心。有统计显示, 2004 年我国食用油消费量 1560 万吨,预计到 2010 年食用油消费量将达到 1900 万吨,这些油在烹饪过程中将产生大量的油烟。据建设部有关负责人介绍,目前我国家庭厨房拥有量已达 3 . 5 亿多个,并且正以每年 1300 万个厨房的速度递增。而有关资料显示,目前国内注册住宿型酒店和餐饮业法人单位约 10 万个,企业职工食堂约 460 . 9 万个,各类学校食堂约 10 万个。每天排放的油烟,已成大气污染不容忽视的重要源头。厨房中产生的油烟它不但会污染厨房空间,而且还可能对毗邻区域空间的室内环境带来不良的影响。目前,各大中小城市环保局接到的关于饭店厨房油烟排放影响居民起居生活的投诉事件,也是数之不尽;人们的怨言也是不绝于耳。
  1。1 厨房油烟的产生:
  厨房烟气主要由烹调油烟和燃料燃烧产物组成。
  烹调油烟是食用油或食物在高温条件下,发生一系列变化后而形成的。研究表明,烹调油烟是一组混合性污染物,成分极为复杂,有 200 ~ 300 种之多,其中包括挥发性亚硝胺等已知的致突变物和致癌物。在油温 270 度时,从菜油和豆油的油烟中能检测到微量具有致突变作用的巴豆醛和 丙酮浓缩气体 等。 同时,在烹调过程中,食物中水分急剧汽化膨胀,部分冷凝成雾,然后与油烟一起形成可见的油烟雾。可见,烹调油烟为食用油及食品在高温下的挥发物及其冷凝物的气溶胶水汽,是一组混合性污染物。此外,烹调油烟常带有一些刺激性气味。从形态上看,烹调油烟包括可吸入颗粒 PM10 和 PM2。5 、气态污染物两类。
  而且城市中逐渐出现了以烤羊肉串、烤肉、烤鸡翅等为主要营业的烧烤店,它们以焦碳、木炭为燃料,产生大量含尘的油烟气。这种油烟气中的油烟雾主要为多环芳烃、硝基芳烃、杂环胺等强烈致癌物质以及焦油、 CO 和 CO2 等。油烟气中的尘粒,主要为被气体带出的灰粒(即飞灰)及一部分未燃烬的碳粒,其中颗粒直径小于 10 μm 的称为飘尘,颗粒直径为 10 ~ 100μm ,可以很快落在地面的称为落尘。虽然木炭的固定碳的含量较高,但木炭燃烧过程中仍冒黑烟,主要是由于燃料不完全燃烧产生的。根据燃料燃烧理论及燃料的成分分析,在实际燃烧过程中要使不完全燃烧损失等于零是不可能的。即使可燃质 100% 燃烬,不可燃质(如灰分、不可燃硫等)依然存在,因此排出的烟尘呈白色。
  居室内的燃料燃烧产物因燃料的不同及其燃烧完全程度的不同而产生的废气也不同。燃料燃烧产物主要成分为 CO 、 NOX 、 SO2 与烟尘,均会对环境造成污染。据统计,煤的燃烧产物总计多达数百种化合物,它们主要可以分为以下七大类:碳氧化合物、含氧烃类、多环芳烃、硫氧化合物、氟化物、金属及非金属化合物和悬浮颗粒物等。天然气和液化石油气属于清洁燃料,且容易完全燃烧,颗粒物少,污染程度较轻,但仍可释放少量的 CO 、 CO2 、 NOX 、 SO2 等污染物,污染室内环境。研究表明,使用不同燃料的厨房产生的燃烧污染物的浓度均值和范围都不同(表 1 )

 1 不同燃料的厨房燃烧污染物的浓度均值和范围

季节

燃料

甲醛

氢氧化物

二氧化硫

一氧化碳

均值

范围

均值

范围

均值

范围

均值

范围

冬季

蜂窝煤

0.012

0。007 ~ 0。016

0。081

0。041 ~ 0。136

1.037

0。501 ~ 1。850

7.7

7.3 ~ 8.1

天然气

0.069

0.066 ~ 0.072

0。165

0.062 ~ 0.260

0.073

0。015 ~ 0。118

3.6

2.7 ~ 4.2

液化石油气

0.039

0.012 ~ 0.072

0.121

0.062 ~ 0.231

0。010

0.008 ~ 0.012

4。8

4.0 ~ 5.6

夏季

蜂窝煤

0。032

0。023 ~ 0。049

0。052

0.046 ~ 0.066

> 1

  

4.9

3.9 ~ 5.9

天然气

0.024

0.017 ~ 0.030

0。055

0.044 ~ 0.061

0.010

0。005 ~ 0。015

3.45

3.4 ~ 3.5

液化石油气

0.031

0.029 ~ 0.033

0.053

0.040 ~ 0.073

0.013

0.010 ~ 0.015

5。4

4.8 ~ 6.0

  1.2 厨房油烟的危害
  研究表明,常用食油加热到 270 ℃左右所产生的油雾凝结物,可导致人体细胞染色体的损伤,女性肺癌发病率增高可能就是其中一个重要的因素。此外在厨房油烟浓度高的环境下从事烹调作业的厨艺人员,油烟不仅易使其患肺癌,而且对其肠道、大脑神经等的危害也较为明显。厨房油烟中含有一种被称为苯并芘的致癌物,苯并芘可导致人体细胞染色体的损伤,长期吸入可诱发肺脏组织癌变。
  油烟对人体的伤害:
  对妇女: 油烟中含有致癌物苯并芘,长时间吸入油烟一是人体组织发生病变,长期接触油烟的 40-60 岁女性患病的比例将增加几倍。皮肤粗糙有皱纹、掉头发、色斑、发胖 油烟颗粒堵塞皮肤毛孔,导致女性皮肤粗糙干燥、出皱纹、色斑,使人更易发胖,油烟可损伤体内免疫系统,有 5 年下厨经历,便会有不同程度脱发。
  对儿童: 对儿童的危害巨大 小孩吸入油烟则会引起眼、鼻、呼吸道病变、影响正常的生长发育,少年儿童正处在长身体的阶段,油烟的污染是少年儿童容易患上结膜炎、鼻炎、咽喉炎、气管炎、肺炎等疾病,严重危害孩子的健康成长。
  对老人:更易引发老年病,油烟中的脂肪氧化物会引发心血管、脑血管疾病,尤其是老年人长年累月的油烟熏呛,更易患病。
  对家庭: 油烟入侵呼吸道,可引起食欲减退、心烦、精神不振、疲乏无力等症状;医学上称为 " 油烟综合症 " 。该病症候群是食欲减退,虽有饥饿感,却食之无味,心中烦腻,精神不佳,嗜睡,全身无力。平时饮食很少,但体重逐渐增加,成为大腹便便的肥胖者!油烟主要成分丙烯醛对眼、鼻、咽喉黏膜有强烈的刺激,可引起慢性角膜炎、鼻炎、咽喉炎、气管炎、肺炎等疾病,另外油烟中有 74 种化学物质,能使细胞发生变化,导致男性不育成为 " 家庭杀手 " 。
  二、中国厨房现状
  中国美味佳肴是世界知名。传统的烹调程序,包括煎,炒,炖等过程,它也释放大量油烟雾,已成为一个独特的中国厨房的场景。在国内,住宅用户一般采用液化石油气灶,在厨房操作过程中,与天然气灶和煤气灶相比,会产生更多的甲醛气体;一些家庭采用花生油作烹调油,烹调时也会产生更多的甲醛气体,而且厨房烟气中含有一些飘尘物,形成积尘,日积月累会粘附在物体表面;我国城市住宅的厨房设计隐蔽,空间狭小,中式传统烹饪的时间长,用油量大,厨房新风不足,会造成厨房烟气浓度高,滞留时间长。以上这些原因都会加重室内污染物颗粒的含量,进一步恶化室内环境。特别是在冬季门窗紧闭,厨房烟气对室内环境的影响尤为明显。
  在中国处理油烟的家电产品 - 抽油烟机长期停留在只排放不净化的尴尬层面。据业内人士介绍,目前的抽油烟机,主要依靠电机的抽排功能,将油烟从厨房抽出后直接排放到大气中,整个过程不涉及任何 “ 净化 ” 环节。而且中国传统的抽油烟机都是吊顶设计,为了炒菜的操作方便,其安装高度一般均在 700 毫米左右。而风机的有效作用半径一般在 400 毫米左右,这样油烟在锅面一产生,很大一部份就会四处漫延,进而污染厨房环境,侵害家人健康,若要提高其抽吸效果,只有大大降低其安装高度,但这显然就无法炒菜了 , 一般品牌的办法是加大输入功率,烟机耗电增大了,高度不降下来,吸力仍得不到有效的改善,相当于把吸尘器拉高地面吸尘的效果。八十年代引入吸油烟机至今二十多年的使用效果也证明了没有一款产品能把油烟抽干净,以至在消费者的头脑里已经形成了油烟机抽不干净是正常的,抽的干净反而怪了的观念。
  对于发展逾来逾迅猛的餐饮业来说,不管是大型的酒店还是一般的小餐馆,老板们为了获得更多的营业利润,一味的扩大营业面积,而忽视了厨房这个关键的地方,他们尽可能的去缩减了厨房的使用面积,所以致使大多数厨房都是面临着通风条件差,室内空气不能对流,污浊空气不能及时排放彻底,油腻严重的窘况。室内滞留的油烟会扩散至餐厅内或靠近厨房的房间。严重影响餐厅内食客的就餐环境,直接影响餐厅的经济效益。没有顾客会留在满屋油烟的餐厅内就餐吃饭。也没有顾客愿意到满屋油污卫生条件差的餐厅消费,尤其是风靡各地的烧烤店、火锅店,人们光顾时都必须将外套用衣罩罩住,走出来依旧是一身的油烟味。
  三、 国家标准
  对于饮食业的厨房油烟的排放国家为防治大气环境污染,国家逐步颁发了相应法律法规对油烟排放进行限制。 1995 年 2 月国家环保总局、国家工商总局发布的《关于加强饮食娱乐服务企业环境管理的通知》及 1996 年国务院颁布的《中华人民共和国大气污染防治法》第三十六条等规定 : 城市饮食服务企业的经营者必须采取措施防治油烟气对附近居民居住环境的污染;必须设置收集油烟、异味的装置,消除油烟气对空气的污染。 2000 年 7 月 1 日,经国家环境保护总局批准实施了《饮食业油烟排放标准》,规定了油烟排放标准限值 ( 最高允许排放的体积质量为 2。0 mg/m³ ) 和监测分析方法。 此浓度限值的含量可打个形象描述:一只洗净烘干的玻璃杯,用擦过护肤霜的手指抓了一下,玻璃杯外表面留下了两个指印,此时玻璃杯增重约为 2 mg ,在排放的 1 m 3 油烟尾气内只能达到这点重量的油烟尾气含量。从这一国家标准的规定限值,可见油烟尾气的排放浓度限制是十分严格的。 此标准中规定了饮食行业单位油烟的最高允许排放浓度和油烟净化设施最低去除效率,见下表 2:
 2 饮食业单位的油烟最高允许排放浓度和油烟净化设施最低去除效率

规模

小型

中型

大型

最高允许排放浓度 mg/m³

2。0

2。0

2.0

净化设施最低去除效率( % )

60

75

85

 

2000 年 9 月 1 日,国家施行修订后的《大气污染防治法》中,新增了“城市饮食服务业的经营者,必须采取措施,防治油烟对附近居民的居住环境造成污染”的条款并明确了排污业主的法律责任,真正做到了食业油烟污染防治有法可依,违法必究。
针对于近年来越来越严重的厨房油烟污染问题, 国家又相继出台了 << 饮食业油烟排放标准 >>(GB18483-2001) 和《饮食业油烟净化设备技术要求及检测技术规范》( HJ/T62-2001 ) 以及《室内空气质量标准》等相关控制法规。根据室内空气质量标准,油烟中所含化学性物质的标量,具体见表 3 :
 3 《室内空气质量标准》的数据参数

参数类别

参数

单位

标准值

备注

化学性

二氧化硫 SO2

mg/ 立方米

0.50

1 小时平均值

 

二氧化氮 NO2

mg/ 立方米

0.24

1 小时平均值

 

一氧化碳 CO

mg/ 立方米

10.00

1 小时平均值

 

二氧化碳 CO2

%

0.10

日平均值

 

氨 NH3

mg/ 立方米

0.20

1 小时平均值

 

臭氧 O3

mg/ 立方米

0.16

1 小时平均值

 

甲醛 HCHO

mg/ 立方米

0。10

1 小时平均值

 

苯 C6H6

mg/ 立方米

0.11

1 小时平均值

 

甲苯 C7H8

mg/ 立方米

0.20

1 小时平均值

 

二甲苯 C8H10

mg/ 立方米

0。20

1 小时平均值

 

苯并〔 a 〕芘〔 a 〕 P

mg/ 立方米

1.00

日平均值

 

可吸入颗粒 PM10

mg/ 立方米

0。15

日平均值

 

总挥发性有机物 TVOC

mg/ 立方米

0.60

8 小时平均值

 

  四、国内现有的油烟净化方式:
  权威专家认为,避免厨房油烟危害应该从关注厨房空气质量入手。
  第一,要改变烹饪习惯。不要使油温过热,炒菜时油温尽量不超过 200 ℃,这样不仅能减轻 " 油烟综合征 " ,从营养学角度上,下锅菜中的维生素也得到了有效保存。
  第二,一定要做好厨房的通风换气。 中国环境保护产业协会 专家推荐使用空气净化机,为了自己的健康,也为了后代子孙的健康。
  目前,国内外对厨房烟气已有一定的净化治理措施,相应的净化设备也得到开发与利用。净化的基本原理是运用颗粒的净化机理,即惯性分离、静电沉积、过滤及洗涤等,主要除去厨房烟气中的颗粒物。
  针对国内的几种油烟净化方式,我们总结并分析了各种净化方式的特点和使用范围,具体见表 4
 4 现有烟气净化设备比较表

设备类型

工作原理

现有形式

特点

使用范围

惯性分离式

在除尘室内设置各种形式大多挡板,当气流通过时, 遇到挡板而改变方向,烟气颗粒在惯性作用下到达挡板,进入尘斗而被捕集

烟气经过栅格和网罩

设备简单,阻力小,净化效率低,一般只有 20%

初级净化剂净化效果要求低的场合

静电沉积式

高压电场产生的静电力使烟气颗粒荷电,并在电场力的作用下向集尘极迁移,在集尘极上凝结成油滴,在通过清洗装置洗去。

双极电沉积,冲洗双极电除尘

净化效率高,可达 90% 以上,阻力小 . 目前生产厂家的静电式为最多,但其安全性(易着火)受到质疑

被吸附物黏度较小的场合

液体吸收式

液体与油滴颗粒接触时,油滴颗粒进入液相,从烟气中分离以达到净化目的

重力喷淋式,冲击式,文丘里洗涤塔

净化效率较高,一般可达 70%-80% ,可同时除去异味,但存在废液处理问题,设备易腐蚀。

气体除尘,气体吸收,降温、加湿等场合

过滤吸附式

烟气流通过过滤材料时,过滤材料对油烟颗粒的拦截、吸附、分子向力的作用,而使油烟颗粒被捕捉

滤布过滤,纤维垫过滤,高速碰撞过滤

视过滤材料、吸附性能而定,阻力大,净化效率高,可达 90% 以上,设备管理简单,无二次污染

被吸附物黏度较小的场合

 

  净化设备是现有的改善方法。 由表 4 可以看出, 国生产的油烟净化设备主要有四类:
   机械式油烟净化设备: 主要采用机械过滤、吸附或其他机械分离的原理去除油烟的净化设备。
   静电式油烟净化器: 机内设置高频高压电场,使油烟带上电荷,利用正极板的吸附作用去除油烟的净化设备。
   湿式油烟净化设备: 一般采用物理与化学相结合的方法,使用水喷淋进行洗涤、乳化、碰撞、溶解、冷凝转相等。循环水中适量加入油污净化药剂,以改善油烟雾的疏水性能,增加油水混合的乳化性能。因为湿法油烟净化设备制作,工艺、操作条件要求都比较严格。为此,此类净化设备生产厂家较少,其安全性能很难达到基本保障。
   复合式油烟净化设备: 以上介绍的三种不同处理方式的油烟净化设备,为保证油烟的去除达到认定标准的规定,基本上都采用了两种不同的形式(一般都增加了碰撞或过滤吸附的机理为多)结合制成一体,称为复合式。为此,以上介绍的三种不同类型油烟净化设备大多是制成复合式的产品。
  五、成功的厨房油烟解决方案。
  许多抽油烟机的厂家发现了油烟净化这块市场是非常庞大而且有潜力,所以众多抽油烟机厂家不断创新,开发新的抽油烟机,但是由于抽油烟机本身的局限性,即使是新开发的产品,根本达不到彻底的解决油烟污染的问题,实际是只是商家的唱出噱头。虽然有的抽油烟机确实可以抽到厨房内大部分的油烟,但却除不掉厨房内的难闻气味。
  特别是那些高档的酒店、高层的商务楼,许多餐厅也许就在办公楼的下一层,难闻的油烟气味影响了工作人员的心情,而且工作人员每天都无法专心工作,同时油烟气味对人体也有很大的伤害。而且到处弥漫着难闻的油烟味的写字楼也增加了物业公司出租的难度。
  所以许多专门做空气净化产品的厂家经过不懈的努力,经过长期的研究和开发,推出了既能去除油烟也可以消除难闻的油烟气味的产品,下面就以美国垂恩( Trion )产品为例,介绍一个成功的去除 油脂、烟雾、微粒和气味 的解决方案
  成功的厨房油烟机排气系统:
  
  此产品采用五个独立式组件,前置过滤器、 ESP 静电净化器、过滤组件、吸附组件和风机组件。大体的工作流程如下:
  第一步:挡板式过滤器:采用惯性原理, 当气流通过时, 遇到挡板而改变方向,烟气颗粒在惯性作用下到达挡板,进入尘斗而被捕集, 可安全地捕获大尺寸颗粒和凝聚的油雾,称为初级过滤器。可在油雾浓度高的现场(漂浮于油上的雾或混有粉尘的场合)等中,备有可减轻单元负荷的过滤网,同时,通过过滤网独立的气流作用,有效的
  捕捉、除去油等的污染物质,并向过滤网外部排放。这个步骤采用了惯性分离式的净化方式。
  
  ▲过滤网的气流特性
  第二步:两段式过滤器(电离段和集尘段)。 电离段是采用了离子箱,静电形式,通过高频高压直流电场,使油烟气体分子电离,油雾粒子带上荷电,荷电粒子在电场力的作用下向接地板运动,带电的油雾粒子被吸附、捕集在集尘板上并被炭化,使油雾分离。同时,由于集尘段极板面积达,除了实现净化效率 95 %以上的高效率之外,并可长时间捕捉更多的污染物质,因此可大幅降低清洁成本。并且在此过程中 产生少量臭氧,分解油烟、油雾和气味中的有机物质,消毒杀菌。 此步是采用静电沉积式的净化方式。
  
  第三步 : 经过媒介模块,再次吸收过滤,可安装多个机械式过滤器,双重过滤的效果,以达到最高净化效率。
  第四步:最后经过吸附组件,活性炭、高锰酸钾等对有机物具有极强的氧化作用,强力去除油烟及其气味。
  第五步:通过风机组件, 把已经除去油烟、油雾、油脂、气味等污染物的洁净空气送到室外。
  在此解决方案中,此种产品采用了国内现有的四种净化方式中的三种净化方式,运用了独特组合净化方式,高效地分离油烟,双重过滤再吸附气味, 达到最大效率的净化厨房油烟的效果。而且美国( Trion )的此种净化设备经过美国 UL 认证,依据标准为 UL867, 它的防火等级相当严格 , 达到 A0 级,所以您无需担心、质疑它的防火功能。
  对于大型酒店或大型的烧烤店, 美国的垂恩( Trion )产品还可以和中央空调相结合,作为一个独立的循环系统使用。空调设备和净化设备相结合,减少室内空气的排放,不仅可以防止污染物沉积在送风管内和空调器表面而导致的热交换率的降低。由于减少了空调室内空气的排放,意味着能量损失的减少,达到节能的效果。
  
  ▲餐厅内集中净化(与除味单元相结合的排风设备)
  六、去除厨房油烟,增强健康环保意识
  使用静电式除油烟净化机,并且适当改变烹调方式,餐饮业的环境污染问题将会得到很大的改善。厨艺人员、公众居民的身体健康问题也将随之解决,提高人类生活环境的质量。但对于如何最佳的去除厨房油烟及气味等污染物和如何减少二次污染,这仍然是一个很大的课题需要我们共同的去研究、解决。环境权利与义务是相辅相成的,环境保护人人有责,环境保护人人参与。
 

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