餐饮业油烟净化技术探讨
摘要：分析了惯性分离法、普通过滤法、液体洗涤法、静电沉积法、复合法这五种油烟净化技术的工作原理及其优缺点，并对今后的油烟净化技术的发展趋势进行了展望。
关键词：餐饮油烟,环境污染,净化技术
由于我国的饮食习惯是将食用油加热至很高温度，再进行煎、炒、烹、炸，所以在烹饪过程中不可避免地产生大量的油烟。油烟中含有多种有毒化学成分，对人体具有吸入毒性、致突变性、致癌性、免疫毒性和生殖毒性等危害。油烟如未经处理就直接排放会对环境造成严重污染。伴随着我国经济的快速发展，餐饮业规模迅速的扩大，餐饮油烟的污染问题已受到越来越多的关注[1]。下面将国内5 种常见的净化油烟技术及特点比较和发展趋势加以介绍。
1 五种常见油烟净化技术
1.1 惯性分离法
惯性分离法的原理是通过惯性碰撞使油烟气流运动方向发生强烈转折，使油烟气体中的颗粒物在惯性作用下到达沉积面而从气流中脱离出来。主要设备为工业上惯用的惯性分离除雾设施，有金属网罩、格栅等，这些设备目前在家用厨房抽油烟机中被广泛采用，一些老式饮食业也在使用[2]。惯性分离法的主要优点是设备简单、压降较小（通常为50～ 100 Pa）；缺点是对粒径较小的颗粒去除率低，总去除率也较低，通常为50%～70%，而且由于油烟中颗粒物粘度很大，清洗维护工作量较大，故推广应用受到限制， 而且随着城市环保执法的要求越来越严，这一方法的应用越来越受到限制。
1.2 普通过滤法
普通过滤法的工作原理是使油烟气通过过滤材料，油烟颗粒物在滤料的碰撞、拦截和扩散作用下被捕集于滤料中得到净化。这种技术的关键是滤料的选择一般选用吸油性能较高的高分子复合材料，其中活性炭应用最广泛。当油烟气体通过油烟过滤层时， 过滤层能吸附油烟气中的小颗粒气溶胶，且对气味有明显净化作用。但一般刚开始安装时吸附效果好，随着油烟雾的附着，吸附能力会逐渐减弱[3，4]。总体来说，过滤法的优点是投资小、净化效率高，通常达80%以上，运行稳定可靠，但由于滤料捕集的颗粒物粘度较高，靠通常的重力自流或挤压清除都很难清洗，滤料易堵塞，且压降较大，如玻璃纤维床压降高达1500 Pa，且占地面积大，只能安装在室外，滤料需要定期更换，运行成本高，这些问题使过滤法的应用受到一定限制。
1.3 液体洗涤法
液体洗涤法的原理为将油烟气通过特殊的气体分布装置与吸收液接触，将油烟气中的颗粒物从气相脱除到液相，从而达到净化的目的。根据气液接触方式的不同，可以分为液膜式、喷淋式和冲击式三种。液膜式油烟净化装置，其原理是通过特制的喷嘴在罩内的空间形成水雾、水膜，油烟通过引风机负压吸到罩内后，油雾粒子与水雾、水膜充分接触，经过惯性作用、截留作用、扩散作用而粘附在水滴上， 水滴依靠本身的重力下降到罩的底档板上，底挡板向罩里边的沟槽倾斜，粘附了油珠的水流到沟槽后，通过回水管流到循环水箱，水箱做成特殊的形式兼起隔油池的作用。因为油的比重小于水，油珠依靠自身的浮力上升到水面，聚集成油层后撇除或自动流出加以回收。去除了浮油后的水再通过循环泵打到罩内循环使用。1999 年，林斌[5]等开发出了集油烟捕集与净化功能为一体的循环水定期更换的水雾水膜净化器。当液气比在1:500～1: 1000 之间时，其净化油烟粒子的效率为83%～94%。喷淋式是使油烟气通过喷淋产生的水雾而实现净化的，郑展飞[6]、刘祖文[7]等在1992 年和1999 年先后研制的油烟和火烟净化器，利用环形喷头和金属网形成的液膜来净化油烟或火烟。其原理是油烟气体由风管进入净化器，经过液膜的净化，油雾、油污溶于液体中，相互凝聚，最后被金属网阻载后随液体排出。液体中的污染物在净化器底部的储液池中被过滤清除，过滤后的液体进入液体循环器循环使用。冲击式油烟净化装置是依靠抽油烟机的动力，使油烟气冲击水体，来实现油烟净化。如陈喜山[8]等在2001 年开发的将含油烟气的气流通过净化装置的折返式通道，高速冲击溶液表明，使洗涤液翻腾飞溅和雾化，激起大量的泡沫和雾滴，与气流中的油烟雾滴充分接触，将其乳化和溶解，达到净化油烟的目的，在风速为15～25 m/s 内，洗涤液中吸收剂的质量浓度应在5%左右时，洗涤效率在85%～92% 之间，装置阻力位250～400 Pa 之间。湿式净化法的净化效果比较高， 而且能去除油烟中的SO2，CO2, NOx 等废气，但湿式除尘器对亚微米级的颗粒物净化效率较低[9]；洗涤废液未能较好解决，目前直接将洗涤废液排入下水道，产生二次污染；另外洗涤液的消耗常常造成运行费用的增高。
1.4 静电沉积法
静电沉积法的工作原理为将油烟引入高压电场， 在高压电场中发生电离而使油烟中颗粒物荷电，在电场力作用下向集尘极运动，并在集尘极凝聚沉积下来从油烟中脱除， 从而使气体得到净化。静电净化设备主要有两个工作区域，前区安装放电极，称为电离区，油烟颗粒进入后首先荷电，后区安装除尘极，称为收尘区，荷电颗粒在此区域被捕集。静电净化设备的优点是设备紧凑、占地面积小、净化效率高，通常可达90%以上，压降较小，噪音和能耗低，运行费用低；缺点是不能去除气态污染物，由于集尘极上油烟冷凝物粘度较高， 形成油膜层，阻碍电场放电，导致净化效率下降，而且集尘极清洗困难，维护工作量大，清除集尘极上的颗粒物时又易产生废液的二次污染，还存在火灾隐患[10]。另外，对中小型饮食业而言，静电沉积型油烟净化器设备投资费用较高。
1.5 复合法
复合法是指将两种或两种以上净化方法结合起来。从治理效果来看， 复合法是今后发展的方向。目前常见的有机械、静电相结合；湿式、静电相结合等方式。特别是湿式与静电结合居多，此法可以将静电沉积法语液体洗涤法的优势有机地结合起来。这两种除油方式的结合，不是简单的效果叠加，而是相互补充、相互加强且相互克制对方的二次污染。静电处理区能有效地去除油烟中的大颗粒污染物， 使处理后的烟气基本达到国标要求的排放标准， 静电处理虽然不能有效地清除小颗粒污染物和气味分子，但能将其充分荷电，大大加强了后级的水喷淋处理效果； 喷淋处理区充分利用了带电粒子和离子与零电位物体之间的电荷镜像力增强除尘效果，对一般净化器很难处理的烟气、气味等污染物，进行了比较彻底的净化；同时利用臭氧溶于水生成过氧化氢作为强氧化剂氧化被水滴及填料捕获的污染物， 减少了循环水的二次污染， 同时减轻了静电除尘器的必然产物———臭氧对大气的污染[11]。
2 技术特点比较及发展趋势
2.1 主要净化技术特点比较
以上5 种净化技术的本体阻力和造价见表1，净化效率以静电沉积法和复合法较高，但同时造价也较高，压降以静电沉积法最低。维护方面，惯性分离法和普通过滤法需要定期更换过滤和吸附材料，液体洗涤法由于需要定期添加吸收剂，静电沉积法需要定期清洗极板。
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2.2 油烟净化技术发展趋势
油烟净化技术的发展方向应该是在保证净化效率的基础上，尽可能的降低操作费用，并保证运行的稳定性。静电式技术由于有较高的净化效率，而且运行稳定，将会继续得到广泛的应用，机械式技术由于净化效率较低，更多的将作为预处理手段与其他技术组合使用，液体洗涤法由于能一定程度上除味，而且能去除柴油灶燃烧颗粒的功能等特点将更有针对性地应用于适当的场所，优化组合而成的经济高效的复合法在未来市场中也将得到更广泛的发展。
3 结论
烹饪在我国饮食文化中占有重要地位， 餐饮业油烟已经成为城市大气环境中的主要污染源之一。我国油烟净化治理起步较晚，目前油烟净化设备还存在较大的问题， 如运行费用高、使用范围窄、不易清洗、易堵塞、存在二次污染以及占地面积大等。因此开发处理效率高、运行稳定、投资少、占地面积小、运行管理费用低、操作维护简单的新型油烟净化技术和设备是当前油烟净化处理研究的重点。
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