簡婷

安科瑞電氣股份有(you)限公(gong)司  上海(hai)嘉定  201801

摘 要：介紹了(le)烹飪油煙的組成及危害，著重概述了(le)家庭烹飪油煙污(wu)染特點以及凈(jing)化技術(shu)的研(yan)究進展，對各技術(shu)特點及存在(zai)的問題進行了(le)分(fen)析，初步探討了(le)新近發展的靜電催(cui)化耦合技術(shu)在(zai)烹飪排放污(wu)染控(kong)制中的應用，分(fen)析了(le)現行的吸油煙機(ji)技術(shu)標準(zhun)及發展趨(qu)勢。 

關鍵詞：油(you)煙污(wu)(wu)染；家用吸油(you)煙機；環境污(wu)(wu)染；防治對策 

0 引言

       烹(peng)飪(ren)油煙(yan)( cooking oil fumes，COFs) ,是指采(cai)用食(shi)用油煎、炒、烹(peng)和炸食(shi)物(wu)后發生(sheng)劇烈化學(xue)變化而產(chan)生(sheng)的(de)油煙(yan)霧(wu)，包含多(duo)種有(you)毒化學(xue)成分，已成為(wei)(wei)危害烹(peng)飪(ren)者(zhe)健康(kang)的(de)重要(yao)因素。不僅如此，分散在千家萬戶的(de)廚(chu)房(fang)烹(peng)飪(ren)油煙(yan)未經處理直排至(zhi)室外，在城(cheng)市大(da)(da)(da)氣(qi)中不斷累積(ji)，成為(wei)(wei)引起城(cheng)市大(da)(da)(da)氣(qi)霧(wu)霾(mai)的(de)重要(yao)排放源之［1］，甚至(zhi)被認為(wei)(wei)是繼工業排放、機動車(che)尾(wei)氣(qi)排放之后，空氣(qi)污染的(de)三“元兇(xiong)”［2］。由此可見，烹(peng)飪(ren)油煙(yan)的(de)凈化對保(bao)(bao)護大(da)(da)(da)氣(qi)環境和保(bao)(bao)障(zhang)人類的(de)健康(kang)具有(you)重要(yao)意義。

       近十幾年來(lai)，人們(men)比較關(guan)注餐飲業的(de)油煙(yan)(yan)凈(jing)化技術的(de)研(yan)(yan)發，而對分散(san)式的(de)家庭(ting)烹(peng)飪(ren)污(wu)染治理研(yan)(yan)究報道較少(shao)。因此，本論(lun)文在介紹烹(peng)飪(ren)油煙(yan)(yan)的(de)危害以及主要技術發展的(de)同時，對家庭(ting)烹(peng)飪(ren)污(wu)染特點、技術現(xian)狀、未(wei)來(lai)發展以及法規標準等方面作(zuo)了的(de)分析和論(lun)述。

1 烹飪油煙的組成及危害

1.1 烹飪(ren)油煙的主(zhu)要成分

       烹飪過程中會產生(sheng)可(ke)見的(de)煙霧，這些(xie)煙霧是(shi)(shi)由(you)油、水蒸氣(qi)、液滴、燃燒產物(wu)(wu)以及冷(leng)凝的(de)有機物(wu)(wu)組(zu)成的(de)微米級別的(de)粒(li)(li)子。這些(xie)顆(ke)粒(li)(li)物(wu)(wu)屬于超細微粒(li)(li)，總體直徑處(chu)于100nm到2.5μm之間［4］。從(cong)形態組(zu)成上看，主要(yao)由(you)顆(ke)粒(li)(li)物(wu)(wu)和氣(qi)態物(wu)(wu)質組(zu)成，氣(qi)態污染物(wu)(wu)主要(yao)是(shi)(shi)些(xie)揮發(fa)性有機化合(he)物(wu)(wu)( volatile organiccompounds，VOCs)，是(shi)(shi)異(yi)味的(de)主要(yao)來源。

       油煙(yan)的組成十分復雜(za)，成分有300 多種(zhong)，主要包括(kuo)(kuo)脂肪(fang)酸、烷烴(jing)(jing)、烯烴(jing)(jing)，以及(ji)氧化(hua)裂解后的短鏈(lian)醛(quan)(quan)(quan)(quan)(quan)類、酮(tong)、醇、酯、芳香化(hua)合物和雜(za)環化(hua)合物。蔣燕等采用(yong)低溫預濃縮儀和氣相色譜-質譜聯(lian)用(yong)的分析(xi)技術對(dui)川(chuan)菜(cai)館排(pai)放的油煙(yan)廢氣進行檢測，共(gong)檢測出14 種(zhong)VOCs，其中苯系物6 種(zhong)( 43%，體積分數，下同) 、烷烯烴(jing)(jing)4 種(zhong)( 29%) 、鹵代烴(jing)(jing)2 種(zhong)( 14%) 、酮(tong)類2種(zhong)( 14%) 。Sjaastad 等［8］通過(guo)研究發現(xian)，在煎牛排(pai)的過(guo)程中會產生大量揮(hui)發性的醛(quan)(quan)(quan)(quan)(quan)類，包括(kuo)(kuo)甲醛(quan)(quan)(quan)(quan)(quan)、乙醛(quan)(quan)(quan)(quan)(quan)、丙醛(quan)(quan)(quan)(quan)(quan)、異(yi)丁醛(quan)(quan)(quan)(quan)(quan)、丁醛(quan)(quan)(quan)(quan)(quan)、異(yi)戊(wu)醛(quan)(quan)(quan)(quan)(quan)、戊(wu)醛(quan)(quan)(quan)(quan)(quan)、庚(geng)醛(quan)(quan)(quan)(quan)(quan)、辛醛(quan)(quan)(quan)(quan)(quan)、壬醛(quan)(quan)(quan)(quan)(quan)和癸醛(quan)(quan)(quan)(quan)(quan)。

1.2 家(jia)庭(ting)烹飪油煙的特點(dian)及危害

       外(wai)的(de)(de)(de)(de)烹(peng)(peng)(peng)飪方式(shi)(shi)與我差異很大，食物(wu)多(duo)為生(sheng)食或加(jia)工為半(ban)成品，廚(chu)房污(wu)染(ran)程(cheng)度(du)較低; 而我家庭烹(peng)(peng)(peng)飪的(de)(de)(de)(de)溫度(du)高、油(you)量(liang)大，同時加(jia)入各種(zhong)油(you)、鹽(yan)、醬、醋，在高溫下(xia)這些醬料(liao)也發(fa)生(sheng)化(hua)學(xue)變化(hua)，因此中(zhong)式(shi)(shi)廚(chu)房的(de)(de)(de)(de)污(wu)染(ran)程(cheng)度(du)很高。些研究表明，亞洲的(de)(de)(de)(de)烹(peng)(peng)(peng)飪方式(shi)(shi)產生(sheng)的(de)(de)(de)(de)PM2. 5 要多(duo)于西式(shi)(shi)烹(peng)(peng)(peng)飪，分別為30～1400和(he)20～535μg/m3。Li 等分析了(le)中(zhong)餐、西餐和(he)日餐的(de)(de)(de)(de)廢氣來研究排放中(zhong)的(de)(de)(de)(de)多(duo)環(huan)芳烴，發(fa)現中(zhong)式(shi)(shi)烹(peng)(peng)(peng)飪產生(sheng)高的(de)(de)(de)(de)致癌(ai)物(wu)質—苯并芘(bi)，其中(zhong)，西式(shi)(shi)烹(peng)(peng)(peng)飪是中(zhong)式(shi)(shi)烹(peng)(peng)(peng)飪的(de)(de)(de)(de)1 /7，而日式(shi)(shi)的(de)(de)(de)(de)烹(peng)(peng)(peng)飪和(he)快餐幾乎都不產生(sheng)苯并芘(bi)。

       我居(ju)民(min)平均每人(ren)每天食用(yong)油的(de)(de)(de)消耗(hao)量(liang)(liang)是(shi)40g，3口之家1天消耗(hao)食用(yong)油120g，1年(nian)43200g，按(an)照目(mu)市場(chang)上家用(yong)吸油煙(yan)(yan)機的(de)(de)(de)油脂去除率95%來(lai)計算，每年(nian)每戶排(pai)放(fang)油煙(yan)(yan)顆粒物(wu)2160g，計為2 kg，按(an)上海現有900余萬戶家庭計算，全(quan)年(nian)全(quan)市的(de)(de)(de)排(pai)放(fang)量(liang)(liang)就(jiu)有18000多t的(de)(de)(de)油煙(yan)(yan)顆粒物(wu)，記者調查報告也與上述結果相(xiang)符。數(shu)量(liang)(liang)如此(ci)巨(ju)大的(de)(de)(de)分散式點源(yuan)排(pai)放(fang)出來(lai)的(de)(de)(de)油煙(yan)(yan)廢氣量(liang)(liang)是(shi)相(xiang)當驚人(ren)的(de)(de)(de)。然而(er)，目(mu)我對家庭廚房油煙(yan)(yan)排(pai)放(fang)的(de)(de)(de)管理和(he)控制還處于(yu)真空狀態。

       在(zai)紐約市(shi)項研究中(zhong)，研究者使用了高分辨率氣(qi)溶膠飛行時(shi)間質(zhi)譜儀，發(fa)現烹(peng)飪(ren)和(he)交通具有(you)相(xiang)同(tong)比(bi)重的(de)有(you)機氣(qi)溶膠的(de)排放(fang)(fang)量，其(qi)所產生(sheng)的(de)有(you)機氣(qi)溶膠占到了30% 的(de)總有(you)機氣(qi)溶膠排放(fang)(fang)量。大規(gui)模的(de)烹(peng)飪(ren)已(yi)被確定(ding)是(shi)個重要的(de)有(you)機碳和(he)碳元素的(de)貢獻者，包括城市(shi)環(huan)境(jing)中(zhong)通過有(you)機光(guang)化學，二次有(you)機氣(qi)溶膠形成的(de)縮合的(de)氣(qi)態反應(ying)產物(wu)。

       油(you)煙中含有的(de)(de)(de)(de)VOCs大(da)部分為有毒(du)有害物質，而苯系(xi)物、多(duo)環芳烴類等為致癌物質，對人體健康造成大(da)的(de)(de)(de)(de)危害。研究表明，在中、香港及新加坡，烹飪(ren)頻率(lv)越高的(de)(de)(de)(de)女(nv)性(xing)(xing)，患(huan)肺癌的(de)(de)(de)(de)幾率(lv)越大(da)，這與她們經常暴(bao)露在充滿油(you)煙的(de)(de)(de)(de)廚房環境(jing)中有很大(da)關系(xi)。與其他家相(xiang)比(bi)，盡管亞(ya)洲的(de)(de)(de)(de)女(nv)性(xing)(xing)吸(xi)煙率(lv)很低，但(dan)是患(huan)肺癌的(de)(de)(de)(de)比(bi)例卻(que)高于(yu)男性(xing)(xing)。

2 各種烹飪油煙凈化技術

       外的烹飪(ren)方式產生的油煙濃度低(di)，大飯(fan)(fan)店般是采用(yong)熱氧(yang)化(hua)(hua)焚(fen)燒(shao)法，即利用(yong)熱氧(yang)化(hua)(hua)反(fan)應將油煙中(zhong)的有毒有害成(cheng)分轉化(hua)(hua)成(cheng)無毒狀(zhuang)態; 中(zhong)小飯(fan)(fan)店般采用(yong)催化(hua)(hua)劑凈化(hua)(hua)法，通過催化(hua)(hua)氧(yang)化(hua)(hua)燃燒(shao)將油滴(di)轉化(hua)(hua)為CO2和(he)蒸汽(qi)，從而消除污染和(he)異味。

       目我(wo)家庭廚(chu)房(fang)所廣泛采用的(de)吸油(you)煙機，其凈(jing)化原(yuan)理是先采用機械過濾除(chu)去大顆粒(li)的(de)油(you)滴和水滴，再經(jing)過葉輪(lun)的(de)旋(xuan)轉，方面(mian)利用離心力(li)產(chan)生慣性分(fen)離，另方面(mian)產(chan)生氣力(li)輸(shu)送(song)作(zuo)用，通過過濾對油(you)煙起到定的(de)凈(jing)化作(zuo)用。但吸油(you)煙機只是將(jiang)廚(chu)房(fang)污染轉移到室外，在排放口仍然可見明顯的(de)煙霧，污染大氣。

       現(xian)在普遍采(cai)用的(de)油(you)煙凈化(hua)(hua)技術主要有以下幾(ji)種: 機械(xie)式(shi)凈化(hua)(hua)、吸附式(shi)凈化(hua)(hua)、靜電式(shi)凈化(hua)(hua)、洗滌法凈化(hua)(hua)等。

2.1 機械式油煙凈化

       機械式凈(jing)化(hua)法主要包括慣性碰撞、旋風分(fen)離(li)和過濾。機械式凈(jing)化(hua)法設備簡(jian)單、運(yun)行費用低、維修管(guan)理方便，但由于去除效(xiao)率比(bi)較低等缺點，般只應用于預(yu)處(chu)理或者是復合(he)處(chu)理法中。

2.2 吸附式油煙凈化

       吸附(fu)法是利用活(huo)性(xing)(xing)炭或(huo)其他多孔材料的(de)吸附(fu)特性(xing)(xing)，吸附(fu)去(qu)除大部分的(de)顆粒(li)物和(he)VOCs。這種方式對氣(qi)溶膠的(de)去(qu)除率為40%～70%，且對氣(qi)味的(de)凈化有(you)較明顯(xian)作用，但隨著(zhu)油煙霧(wu)的(de)附(fu)著(zhu)，吸附(fu)能力(li)會逐(zhu)漸減弱(ruo)，需要經常換濾料，因此維護成(cheng)本較高，且細菌、霉菌還可能在活(huo)性(xing)(xing)碳上繁殖、發臭，從而造成(cheng)二次污染。

2. 3 靜電(dian)式油煙(yan)凈化

       靜(jing)電(dian)式(shi)油(you)煙凈化(hua)設(she)備的(de)主要原理(li)是利用陰極(ji)在高壓電(dian)場發出來(lai)的(de)電(dian)子與油(you)煙顆粒(li)(li)碰撞，使顆粒(li)(li)荷電(dian)，再利用電(dian)場力使帶(dai)電(dian)顆粒(li)(li)在捕(bu)(bu)集區(qu)被捕(bu)(bu)集，從而實現凈化(hua)分(fen)離。與其他技術例如噴淋(lin)、洗滌相(xiang)比，靜(jing)電(dian)式(shi)凈化(hua)技術在收集和去(qu)除油(you)煙方面加(jia)有效(xiao)。李家(jia)勝報道，當靜(jing)電(dian)式(shi)油(you)煙凈化(hua)設(she)備風速控制在0.6～1.6 m/s，電(dian)極(ji)電(dian)壓為2.5 kV 時，1～10μm 的(de)顆粒(li)(li)物(wu)去(qu)除率(lv)(lv)在90%以(yi)上(shang)。雖(sui)然靜(jing)電(dian)技術可以(yi)捕(bu)(bu)集顆粒(li)(li)物(wu)并(bing)在定程(cheng)度(du)上(shang)降低了異味，但運(yun)行(xing)效(xiao)率(lv)(lv)受些因(yin)素的(de)影響，例如運(yun)行(xing)參數，烹飪(ren)過程(cheng)和天氣(qi)條件。

2. 4 濕式油煙凈(jing)化

       濕式(shi)油煙(yan)(yan)凈(jing)(jing)(jing)化(hua)(hua)法是將吸收凈(jing)(jing)(jing)化(hua)(hua)液(ye)( 水、化(hua)(hua)學藥劑) 通過(guo)特殊(shu)的裝(zhuang)(zhuang)(zhuang)置形成液(ye)膜或液(ye)霧，通過(guo)氣液(ye)接(jie)觸使污染物從(cong)氣相(xiang)向液(ye)相(xiang)轉(zhuan)移，從(cong)而洗(xi)(xi)滌(di)吸收顆(ke)粒物和有害氣體。李剛等(deng)(deng)提出“水幕式(shi)公共廚房油煙(yan)(yan)凈(jing)(jing)(jing)化(hua)(hua)裝(zhuang)(zhuang)(zhuang)置”，處理效率(lv)在75%～90%左(zuo)右; 邵偉慶等(deng)(deng)發明的“組合式(shi)油煙(yan)(yan)洗(xi)(xi)滌(di)凈(jing)(jing)(jing)化(hua)(hua)裝(zhuang)(zhuang)(zhuang)置”，凈(jing)(jing)(jing)化(hua)(hua)效率(lv)可達到80%。洗(xi)(xi)滌(di)法對(dui)于(yu)去(qu)除油煙(yan)(yan)中SO2，NOx等(deng)(deng)廢氣很(hen)有效，但(dan)此方(fang)法耗水、耗電(dian)，運(yun)行費用較高; 如果采用循環水，噴淋裝(zhuang)(zhuang)(zhuang)置容易(yi)堵塞，不易(yi)清洗(xi)(xi); 而且設備(bei)龐大，對(dui)于(yu)場地比較狹窄(zhai)的廚房則(ze)無法安(an)裝(zhuang)(zhuang)(zhuang)。

       濕(shi)式(shi)凈化法需要對洗滌(di)液進行無害化處理。顯(xian)然，這種技術可以用于(yu)餐飲烹飪的(de)排(pai)放(fang)凈化，卻(que)難以適(shi)用于(yu)家庭烹飪油煙(yan)排(pai)放(fang)的(de)凈化。

2. 5 催(cui)化凈化法

       催(cui)(cui)化(hua)(hua)(hua)(hua)凈化(hua)(hua)(hua)(hua)法(fa)的(de)原理是在催(cui)(cui)化(hua)(hua)(hua)(hua)劑(ji)的(de)作用(yong)(yong)下(xia)，在烹調過程產生的(de)污染物在定溫(wen)度(du)下(xia)被催(cui)(cui)化(hua)(hua)(hua)(hua)氧(yang)化(hua)(hua)(hua)(hua)燃(ran)燒或分解，轉(zhuan)化(hua)(hua)(hua)(hua)為二氧(yang)化(hua)(hua)(hua)(hua)碳和(he)水蒸氣，消除污染和(he)臭味。張(zhang)大偉(wei)等(deng)［27］采用(yong)(yong)浸漬(zi)法(fa)制備La0.8Sr0.2MnO3負載型納米(mi)催(cui)(cui)化(hua)(hua)(hua)(hua)劑(ji)，經800℃焙燒的(de)催(cui)(cui)化(hua)(hua)(hua)(hua)劑(ji)形成了鈣鈦礦晶粒(li)，當負載量達到10% 時，催(cui)(cui)化(hua)(hua)(hua)(hua)劑(ji)對油(you)(you)(you)煙(yan)低溫(wen)燃(ran)燒的(de)催(cui)(cui)化(hua)(hua)(hua)(hua)活性(xing)較高(gao)，起燃(ran)溫(wen)度(du)為198℃，300℃下(xia)催(cui)(cui)化(hua)(hua)(hua)(hua)效率(lv)高(gao)，達到90%。Yang 等(deng)以Al2O3為載體、MnO2 /CuO 為活性(xing)組分，在650℃下(xia)焙燒制成球形催(cui)(cui)化(hua)(hua)(hua)(hua)劑(ji)，對油(you)(you)(you)煙(yan)進行催(cui)(cui)化(hua)(hua)(hua)(hua)，催(cui)(cui)化(hua)(hua)(hua)(hua)溫(wen)度(du)200～600℃，能(neng)將PAHs、硝基多環芳烴等(deng)氧(yang)化(hua)(hua)(hua)(hua)為CO2和(he)H2O，在200℃對油(you)(you)(you)煙(yan)的(de)催(cui)(cui)化(hua)(hua)(hua)(hua)效率(lv)達到了96%。

       以上結果(guo)表明，雖然催(cui)化燃(ran)燒法(fa)對(dui)油煙的去除效率(lv)較高，但需要(yao)在高溫(wen)環境( 300℃左右(you)) 才(cai)能進行催(cui)化反(fan)應，能耗高、危(wei)險性大，家庭廚(chu)房難以應用(yong)。

       各種凈(jing)化技術(shu)的(de)(de)缺點對比總結在表1中。可以預見，未(wei)來該領域的(de)(de)研究在于尋(xun)找能(neng)夠(gou)同時(shi)去除顆(ke)粒物(wu)與VOCs、總體造價與能(neng)耗都較低、尺(chi)寸小、適用于家庭廚房的(de)(de)復合式油煙凈(jing)化技術(shu)。

表1 常見(jian)油煙(yan)凈(jing)化技術(shu)對比 

3 高壓靜電催化耦合凈化技術

       高(gao)壓靜(jing)電(dian)的(de)(de)原理決定了(le)它具有捕捉細(xi)小顆(ke)粒(li)物的(de)(de)特性(xing)，以(yi)及對烹飪油煙的(de)(de)凈化(hua)能力(li)。在定范圍內(nei)，電(dian)壓越(yue)高(gao)則(ze)顆(ke)粒(li)物捕集效(xiao)率(lv)也越(yue)高(gao)，同時產生多臭(chou)(chou)氧(yang)。臭(chou)(chou)氧(yang)污染環(huan)境，單獨的(de)(de)臭(chou)(chou)氧(yang)對有機污染物和異(yi)味的(de)(de)去除能力(li)很有限。我們的(de)(de)研究表明(ming)，在催(cui)化(hua)作(zuo)用下O3能實現對VOCs的(de)(de)有效(xiao)凈化(hua)，并在靜(jing)電(dian)催(cui)化(hua)耦合同時凈化(hua)室內(nei)PM和VOCs方面取得了(le)進展。

       將這原理(li)用于凈化烹(peng)飪油煙，主要面臨以下挑戰: 1) 如(ru)何減輕大量油污對高(gao)壓靜(jing)電(dian)產生的負擔; 2) 如(ru)何提高(gao)靜(jing)電(dian)模塊(kuai)對PM 和油煙的去除(chu)效率(lv)，保護(hu)催化劑不(bu)受污染。

       根據該原理設計了新型油煙凈化模塊，凈化過程如圖1所示。

       該(gai)凈化模塊采(cai)用(yong)(yong)三段(duan)凈化處理，段(duan)油(you)(you)煙(yan)(yan)分(fen)(fen)(fen)離單(dan)元(yuan)采(cai)用(yong)(yong)機(ji)械(xie)式過(guo)濾(lv)(lv)格(ge)柵(zha)，使(shi)油(you)(you)煙(yan)(yan)氣(qi)(qi)體(ti)流經過(guo)濾(lv)(lv)格(ge)柵(zha)時，由于慣性作用(yong)(yong)產(chan)生變向、加(jia)速，形成湍流和(he)漩渦(wo)，使(shi)顆粒(li)(li)物(wu)與過(guo)濾(lv)(lv)格(ge)柵(zha)充分(fen)(fen)(fen)碰撞，去除(chu)油(you)(you)煙(yan)(yan)氣(qi)(qi)體(ti)中大(da)顆粒(li)(li)的(de)油(you)(you)滴和(he)水滴。二段(duan)靜(jing)電(dian)單(dan)元(yuan)采(cai)用(yong)(yong)靜(jing)電(dian)捕(bu)集原理，分(fen)(fen)(fen)為高壓放(fang)電(dian)區(qu)和(he)低壓捕(bu)集區(qu)，通過(guo)高壓電(dian)離作用(yong)(yong)使(shi)油(you)(you)煙(yan)(yan)顆粒(li)(li)荷電(dian)，在通過(guo)捕(bu)集區(qu)域時由于電(dian)場作用(yong)(yong)力而發(fa)生偏轉，從而收集在捕(bu)集極板上。再經過(guo)三段(duan)催(cui)化單(dan)元(yuan)，將油(you)(you)煙(yan)(yan)氣(qi)(qi)體(ti)中的(de)異(yi)(yi)味及有害氣(qi)(qi)體(ti)催(cui)化分(fen)(fen)(fen)解(jie)，去除(chu)油(you)(you)煙(yan)(yan)中的(de)異(yi)(yi)味及有害氣(qi)(qi)體(ti)。

       本課題組建立的脫排油煙機凈化性能評價試驗臺如圖2所示，測試方法基本按照GB /T 17713-2011標準進行。

圖2 家庭油(you)煙凈(jing)化器油(you)脂(zhi)分離度測試平(ping)臺(tai)

       圖3為采用激光顆粒(li)計數(shu)器(qi)在油煙凈化模塊出口端(duan)采樣(yang)進行顆粒(li)物(wu)去除(chu)效(xiao)率測試得到(dao)的實驗結果，其中藍色棒狀(zhuang)數(shu)值(zhi)為空氣中的PM數(shu)值(zhi)。

圖3 顆粒物(wu)去除效率測試結果

       從顆(ke)(ke)(ke)(ke)粒(li)(li)(li)(li)物測試的結果(guo)可見，未經(jing)過(guo)凈化的烹飪油煙中(zhong)含有大(da)量顆(ke)(ke)(ke)(ke)粒(li)(li)(li)(li)物，數(shu)值遠遠大(da)于干凈空(kong)氣(qi)中(zhong)的顆(ke)(ke)(ke)(ke)粒(li)(li)(li)(li)物數(shu)量，且多是1μm以下的超細微(wei)粒(li)(li)(li)(li); 經(jing)凈化后，粒(li)(li)(li)(li)徑(jing)為(wei)0.3～0.5μm 的顆(ke)(ke)(ke)(ke)粒(li)(li)(li)(li)物數(shu)量有所下降，粒(li)(li)(li)(li)徑(jing)為(wei)1μm的顆(ke)(ke)(ke)(ke)粒(li)(li)(li)(li)物數(shu)量基(ji)本去(qu)除(chu)半，粒(li)(li)(li)(li)徑(jing)為(wei)3μm的顆(ke)(ke)(ke)(ke)粒(li)(li)(li)(li)物去(qu)除(chu)率(lv)超過(guo)80%，粒(li)(li)(li)(li)徑(jing)為(wei)5～10μm的顆(ke)(ke)(ke)(ke)粒(li)(li)(li)(li)物的去(qu)除(chu)率(lv)接近99%。由此可見，該凈化模塊對(dui)于大(da)顆(ke)(ke)(ke)(ke)粒(li)(li)(li)(li)有很好的去(qu)除(chu)效(xiao)(xiao)(xiao)果(guo)，顆(ke)(ke)(ke)(ke)粒(li)(li)(li)(li)物越(yue)大(da)，去(qu)除(chu)效(xiao)(xiao)(xiao)果(guo)越(yue)好，對(dui)1μm以下顆(ke)(ke)(ke)(ke)粒(li)(li)(li)(li)物的去(qu)除(chu)效(xiao)(xiao)(xiao)果(guo)不大(da)明顯。

       采用便攜式總揮發(fa)性有(you)機物(wu)測(ce)試儀在凈化模(mo)塊(kuai)出(chu)口端采樣進行(xing)TVOC去除效率測(ce)試可發(fa)現，未凈化的烹飪油煙中(zhong)總揮發(fa)性有(you)機物(wu)的濃度約為7849×10－ 9，凈化后其體積分數降至2647×10－ 9，去除率接(jie)近70%。

       研究表明，高壓靜(jing)(jing)電(dian)(dian)(dian)(dian)催(cui)化(hua)耦合具有以下(xia)技(ji)(ji)術勢: 1)靜(jing)(jing)電(dian)(dian)(dian)(dian)與(yu)催(cui)化(hua)耦合，高壓靜(jing)(jing)電(dian)(dian)(dian)(dian)產生的(de)(de)(de)(de)(de)臭氧(yang)在催(cui)化(hua)劑表面快速分解(jie)，因而(er)能(neng)(neng)防止臭氧(yang)的(de)(de)(de)(de)(de)溢出;2)由于能(neng)(neng)實現(xian)對臭氧(yang)的(de)(de)(de)(de)(de)控制，為高壓靜(jing)(jing)電(dian)(dian)(dian)(dian)的(de)(de)(de)(de)(de)設計(ji)提(ti)供了(le)大的(de)(de)(de)(de)(de)技(ji)(ji)術空間，所設計(ji)的(de)(de)(de)(de)(de)靜(jing)(jing)電(dian)(dian)(dian)(dian)模塊能(neng)(neng)實現(xian)對PM2.5和(he)小顆粒物的(de)(de)(de)(de)(de)去除;3)利用靜(jing)(jing)電(dian)(dian)(dian)(dian)所釋(shi)放出的(de)(de)(de)(de)(de)具有高能(neng)(neng)量的(de)(de)(de)(de)(de)活(huo)性(xing)物種(O3等)驅動催(cui)化(hua)反應(克(ke)服勢壘(lei)) ，使得在室溫下(xia)能(neng)(neng)有效對油煙排(pai)放中的(de)(de)(de)(de)(de)VOCs 和(he)異(yi)味等進行(xing)有效、持(chi)久催(cui)化(hua)凈化(hua)。

       該項技術具有應用于家庭廚(chu)房的潛力(li)，但是要成(cheng)為產(chan)品，仍然面臨諸如成(cheng)本與價格、安裝與維護等許多挑戰(zhan)。 

4 技術標準現狀及發展趨勢

       從20世紀90年代始，我(wo)相關部(bu)門開始著手制定(ding)吸油煙(yan)機的行業(ye)標準。1999年4月(yue)2 日，家(jia)質(zhi)量(liang)技術監督發布了《吸油煙(yan)機》( GB /T17713-1999) ，并于當年10月(yue)1日起實施。該《標準》對吸油煙(yan)機的定(ding)義、產品分類(lei)、試驗要(yao)求、技術方法(fa)、檢驗規則及(ji)標志等做了具體的規定(ding)。

       2011年(nian)10月31日，家(jia)質(zhi)量監督檢驗(yan)(yan)檢疫(yi)總發布了《吸油(you)(you)煙(yan)(yan)(yan)機》( GB /T 17713-2011) ，用(yong)于替代GB /T 17713-1999《吸油(you)(you)煙(yan)(yan)(yan)機》。該(gai)標(biao)(biao)準(zhun)所(suo)涉及污染(ran)與排放控制(zhi)的(de)(de)(de)(de)特點變(bian)(bian)化主(zhu)要(yao)有以下(xia)方(fang)面: 1)將標(biao)(biao)準(zhun)的(de)(de)(de)(de)《氣(qi)(qi)味降(jiang)(jiang)(jiang)低度》與《油(you)(you)脂分(fen)離度》的(de)(de)(de)(de)等級從(cong)“提性附錄(lu)”提升為“規范(fan)性附錄(lu)”; 2)氣(qi)(qi)味降(jiang)(jiang)(jiang)低度區分(fen)為“瞬時氣(qi)(qi)味降(jiang)(jiang)(jiang)低度”和(he)“常(chang)態氣(qi)(qi)味降(jiang)(jiang)(jiang)低度”，兩個指(zhi)標(biao)(biao)同時進行考量，并規定: 外排式(shi)油(you)(you)煙(yan)(yan)(yan)機的(de)(de)(de)(de)常(chang)態氣(qi)(qi)味降(jiang)(jiang)(jiang)低度應不(bu)小于90%，瞬時氣(qi)(qi)味降(jiang)(jiang)(jiang)低度應不(bu)小于50%; 3)《油(you)(you)脂分(fen)離度》標(biao)(biao)準(zhun)實(shi)驗(yan)(yan)變(bian)(bian)化之(zhi)處為: ①實(shi)驗(yan)(yan)油(you)(you)由48 mL白色石(shi)蠟油(you)(you)變(bian)(bian)為400 mL玉米油(you)(you); ②實(shi)驗(yan)(yan)油(you)(you)的(de)(de)(de)(de)溫度由20±5℃變(bian)(bian)為290±5 ℃; ③模(mo)擬油(you)(you)煙(yan)(yan)(yan)發生的(de)(de)(de)(de)方(fang)式(shi)由壓縮空氣(qi)(qi)噴射石(shi)蠟油(you)(you)變(bian)(bian)為滴(di)(di)水(shui)控制(zhi): 69mL水(shui)在30min±15s內均(jun)勻(yun)滴(di)(di)入(ru)油(you)(you)鍋中; ④稱(cheng)質(zhi)量: 吸油(you)(you)煙(yan)(yan)(yan)機上的(de)(de)(de)(de)油(you)(you)網、油(you)(you)杯和(he)獨立濾網烘干后分(fen)別稱(cheng)質(zhi)量; ⑤標(biao)(biao)準(zhun)規定: 外排式(shi)油(you)(you)煙(yan)(yan)(yan)機的(de)(de)(de)(de)油(you)(you)脂分(fen)離度應不(bu)小于80%。

       新標(biao)準(zhun)考慮了實際(ji)家庭烹(peng)飪過程中油煙(yan)(yan)集(ji)中、量(liang)大的(de)(de)(de)特點，并且(qie)提高了獨立濾網對(dui)油煙(yan)(yan)外(wai)排(pai)(pai)限(xian)制(zhi)作用(yong)標(biao)準(zhun)。該標(biao)準(zhun)的(de)(de)(de)不足之處在于: 1) 油脂分離度(du)在定程度(du)上限(xian)制(zhi)了油煙(yan)(yan)機向室外(wai)大氣(qi)排(pai)(pai)放(fang)(fang)的(de)(de)(de)油煙(yan)(yan)量(liang)，但是對(dui)其排(pai)(pai)放(fang)(fang)的(de)(de)(de)PM10或PM2.5 沒有(you)具體(ti)要(yao)求; 2) 標(biao)準(zhun)中的(de)(de)(de)“氣(qi)味(wei)降(jiang)低度(du)”標(biao)準(zhun)實驗是測評油煙(yan)(yan)機排(pai)(pai)放(fang)(fang)能力帶(dai)來的(de)(de)(de)室內環境的(de)(de)(de)要(yao)求，對(dui)VOCs的(de)(de)(de)外(wai)排(pai)(pai)放(fang)(fang)濃度(du)卻沒有(you)任何限(xian)制(zhi)。

       PM和(he)VOCs是大氣污染(ran)和(he)導致霧(wu)霾的(de)(de)(de)(de)主要(yao)物質，其(qi)中(zhong)來自烹飪油(you)煙(yan)的(de)(de)(de)(de)貢獻(xian)度(du)不可(ke)低估。我們相信，今后吸油(you)煙(yan)機(ji)的(de)(de)(de)(de)標準中(zhong)增加PM和(he)VOCs的(de)(de)(de)(de)排放限值要(yao)求是必然的(de)(de)(de)(de)趨勢。

5 安科瑞AcrelCloud3500餐飲油煙監測云平臺

       為了彌補(bu)現存餐(can)飲行(xing)業在煙(yan)油監(jian)(jian)(jian)測(ce)上的(de)(de)漏洞，同時便利(li)監(jian)(jian)(jian)管(guan)部門的(de)(de)監(jian)(jian)(jian)察，安(an)科瑞油煙(yan)監(jian)(jian)(jian)測(ce)云平(ping)臺(tai)應(ying)運(yun)而生。油煙(yan)監(jian)(jian)(jian)測(ce)模塊通過2G/4G與云端(duan)平(ping)臺(tai)進行(xing)通信和數據(ju)交互(hu)，系統(tong)能(neng)夠對(dui)企業餐(can)飲設(she)備的(de)(de)開機狀(zhuang)態、運(yun)行(xing)狀(zhuang)態進行(xing)監(jian)(jian)(jian)控；實現開機率監(jian)(jian)(jian)測(ce)，凈化效(xiao)率監(jian)(jian)(jian)測(ce)，設(she)施停運(yun)告(gao)警(jing)，待清洗告(gao)警(jing)，異常告(gao)警(jing)等(deng)功(gong)能(neng)；對(dui)采(cai)集數據(ju)進行(xing)統(tong)計分析、等(deng)統(tong)計功(gong)能(neng)；較之傳統(tong)的(de)(de)靜電監(jian)(jian)(jian)測(ce)方案(an)，具實效(xiao)性。平(ping)臺(tai)預(yu)留(liu)與其他應(ying)用(yong)系統(tong)、設(she)備交互(hu)對(dui)接接口，具有很(hen)好的(de)(de)擴展性及融合性。

5.1平臺結構

平臺GIS地圖采集餐(can)飲油(you)(you)煙處理設備(bei)(bei)運(yun)(yun)行(xing)(xing)狀態(tai)和(he)油(you)(you)煙排(pai)放的(de)濃度數據，自動對(dui)(dui)超標排(pai)放及異常企(qi)業(ye)(ye)進(jin)行(xing)(xing)提示預警，監(jian)管部門可迅(xun)速(su)進(jin)行(xing)(xing)處理，督促餐(can)飲企(qi)業(ye)(ye)整改設備(bei)(bei)，并(bing)定(ding)期清洗(xi)、維護，實現(xian)減(jian)排(pai)環保，不擾民等(deng)(deng)目的(de)。現(xian)場安裝監(jian)測終端，持(chi)續監(jian)測油(you)(you)煙凈化器(qi)的(de)工作狀態(tai)，包括設備(bei)(bei)運(yun)(yun)行(xing)(xing)的(de)電(dian)(dian)流、電(dian)(dian)壓、功率(lv)、耗電(dian)(dian)量等(deng)(deng)等(deng)(deng)，同時結合排(pai)煙口的(de)揮發(fa)性物質、顆(ke)粒物濃度等(deng)(deng)進(jin)行(xing)(xing)對(dui)(dui)比分(fen)析，旦排(pai)放超標，系統會發(fa)出異常信號。

■ 油煙監測(ce)設備用來監測(ce)油煙、顆粒物(wu)、NmHc等數據

■ 凈(jing)化器和風(feng)機(ji)配合對油煙進(jin)行凈(jing)化處理，同時對凈(jing)化設備的電流、電壓進(jin)行監測 

■ 設備通過4G網絡將(jiang)采集的(de)數據(ju)上傳至遠程云端(duan)服務(wu)器(qi)

5.2 平臺(tai)主(zhu)要(yao)功能

(1)在線監測

       對油煙(yan)排污數據(ju)的(de)(de)監(jian)測(ce)(ce)，包括油煙(yan)排放(fang)濃度，顆粒物，NmHc等數值采集監(jian)測(ce)(ce);同時對監(jian)控風機和凈(jing)化器(qi)的(de)(de)啟(qi)停(ting)狀態、運行數據(ju)進行監(jian)測(ce)(ce)。

(2)告警數據監測

       系統根據(ju)采(cai)集的油(you)煙數值大小，產生對(dui)(dui)應(ying)的排放(fang)超標(biao)告警;對(dui)(dui)凈化(hua)器的運行數據(ju)分析，上(shang)傳凈化(hua)設備對(dui)(dui)應(ying)的運行、停機、故障等告警事件。

(3)數據分析

       運(yun)行時長分析，離線分析；告警占比、分析；歷史數(shu)據統計等。

(4)隱患管理

       系統對采集的告警(jing)數據分析，產生對應的隱患記錄(lu)，派發、處(chu)理隱患，及時處(chu)理告警(jing)，形成閉(bi)環。

(5)統計分析

       包括時(shi)長分(fen)析、超標分(fen)析、歷(li)史數據、分(fen)析報告等模(mo)塊(kuai)。

(6)基礎數據維護

       個人(ren)信(xin)息、權(quan)限(xian)維護，企業信(xin)息錄(lu)入(ru)，對應測點信(xin)息錄(lu)入(ru)等。

(7)數據服務

       數(shu)據采集，短信提醒，數(shu)據存儲和解(jie)析。

5.3油煙監測主機

       油煙監(jian)控主機(ji)是現(xian)場的管理設(she)備，實時(shi)采集油煙濃(nong)度探測器和(he)工況傳感器的信號，進行(xing)數(shu)據處理，通過有線或無(wu)線網絡通訊將數(shu)據傳輸(shu)到服務器平臺(tai)。同(tong)時(shi)，對(dui)本地數(shu)據進行(xing)存儲(chu)，監(jian)控現(xian)場設(she)備狀態，提(ti)供人(ren)機(ji)操作(zuo)界面(mian)。

具體技術參數如下：

5.4 設備選型方案

注：雙探頭適(shi)合雙排煙(yan)通(tong)道的場合，每路探頭監(jian)測1路排煙(yan)通(tong)道。

6 結論

       烹(peng)飪(ren)油煙是(shi)大(da)氣環(huan)境(jing)中(zhong)PM的(de)主要來(lai)源之。家庭(ting)烹(peng)飪(ren)油煙具有(you)量大(da)、面廣、高度分散的(de)特點，控(kong)制其排放對保護大(da)氣環(huan)境(jing)、減(jian)少霧霾產生具有(you)重要意義。

       目內油煙凈化(hua)技(ji)術都有(you)各自的(de)(de)點，但同(tong)時(shi)(shi)存在(zai)不足(zu)之處(chu)(chu)。實踐證明，高壓(ya)靜(jing)電催(cui)(cui)化(hua)耦合技(ji)術應用于烹(peng)飪(ren)油煙處(chu)(chu)理具(ju)有(you)很好的(de)(de)凈化(hua)效(xiao)(xiao)果(guo)，不僅對顆粒(li)物(wu)有(you)較高的(de)(de)去除效(xiao)(xiao)果(guo)，同(tong)時(shi)(shi)在(zai)室溫(wen)下能夠有(you)效(xiao)(xiao)地對VOCs及(ji)異味氣體等(deng)進行持久催(cui)(cui)化(hua)凈化(hua)。該技(ji)術具(ju)有(you)應用于家庭廚(chu)房的(de)(de)潛力。

       技術標準方面，現(xian)行油(you)脂分離度(du)標準沒(mei)有設(she)定(ding)排放限值，氣味(wei)降低度(du)標準對吸油(you)煙(yan)(yan)機的(de)(de)測評(ping)僅僅是評(ping)價將污染物轉移到室(shi)外的(de)(de)能力，因(yin)此(ci)很有必(bi)要(yao)增加(jia)對PM和VOCs的(de)(de)排放限值要(yao)求，在推進油(you)煙(yan)(yan)凈化(hua)技術水平提高的(de)(de)同時加(jia)強監管和執力度(du)。

【參考文獻】

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［2］黃丹雯． 烹飪油煙影響PM2.5［J］.環境，2013，(11):69－71

［3］姚鑫，陳(chen)猛(meng)，范澤云，陳(chen)銘夏，施建(jian)偉，上官文(wen)峰，曹亞裙，張旭東. 烹飪油(you)煙污(wu)染及其控制(zhi)技術研究進展.

［4］安科瑞AcrelCloud-3500餐飲(yin)油(you)煙監測(ce)云平臺. 2020.05版.

作者簡介：

簡婷，女，現任(ren)安科瑞電氣股份有限公司，主要(yao)從事餐飲(yin)油煙監(jian)測的研發與應用。  ;