淺析餐飲源VOCs組成特征及應(yīng)對措施

瀏覽次數(shù)：1157更新時(shí)間：2021-07-23

劉丹

安科瑞電氣股份有限公司上海嘉定 201801

摘要：烹飪排放是環(huán)境揮發(fā)性有機(jī)化合物(VOCs)的來源之一，嚴(yán)重威脅著環(huán)境空氣質(zhì)量和人類健康。結(jié)合餐飲油煙VOCs的組成特征，總結(jié)近幾年餐飲油煙VOCs凈化技術(shù)的研究現(xiàn)狀及其難點(diǎn)，同時(shí)闡述了油煙VOCs凈化組合工藝的優(yōu)勢和必要性。針對現(xiàn)有問題對油煙VOCs凈化組合工藝的發(fā)展做出了展望。

關(guān)鍵詞：餐飲油煙；組成特征；凈化技術(shù)；餐飲油煙監(jiān)測云平臺；安科瑞

0.前言

目前我國使用的油煙機(jī)，只能通過機(jī)械作用去除大顆粒的油滴，而顆粒物和VOCs則通過管道轉(zhuǎn)移到室外，并未進(jìn)行處理。餐飲油煙的成分復(fù)雜并包含較多有毒物質(zhì)，這些混合物若通過無組織排放，在大氣環(huán)境中逐漸積累，短期內(nèi)會對當(dāng)?shù)乜諝赓|(zhì)量和人類健康有顯著影響。因此，亟需發(fā)展綠色高效的凈化技術(shù)對餐飲油煙污染進(jìn)行控制。

? 油煙VOCs的形成、組成特征及危害

1.1 油煙VOCs的形成

油煙的形成主要有三個(gè)階段：當(dāng)加熱溫度為50℃–100℃時(shí)，油脂中所含低沸點(diǎn)物質(zhì)和水分發(fā)生汽化，小分子物質(zhì)散發(fā)；溫度為 100℃–260℃時(shí)，食用油所含沸點(diǎn)較高的物質(zhì)發(fā)生汽化并分解，形成小油滴（>10 μm）；加熱到 260℃以上，高沸點(diǎn)物質(zhì)急劇汽化，形成大量細(xì)顆粒物（0.1–10 μm）。當(dāng)各階段產(chǎn)生的混合氣體在上升過程中與空氣發(fā)生碰撞，溫度迅速下降，形成含冷凝物的氣溶膠，各種混合物散逸至大氣中。

1.2 油煙VOCs組成特征

餐飲油煙VOCs的化學(xué)成分較為復(fù)雜，其化學(xué)特性因烹飪風(fēng)格、烹飪原料、加熱溫度等不同而有很大差異。何萬清等[10]以菜籽油為例，對在不同溫度下加熱產(chǎn)生的油煙VOCs組分進(jìn)行分析，實(shí)驗(yàn)結(jié)果如圖 1 所示。當(dāng)加熱溫度從130℃上升到260℃時(shí)，葵花籽油排放的VOCs的種類和濃度水平都呈上升趨勢。其中，烷烴和醛酮類化合物隨著溫度的升高而升高，且濃度變化范圍較大。

1.3 油煙的危害

1.3.1 環(huán)境效應(yīng)

烹飪產(chǎn)生的 PM2.5等細(xì)顆粒物是城市環(huán)境霧霾污染和室內(nèi)污染的重要貢獻(xiàn)者。光化學(xué)煙霧事件并加快二次顆粒物的生成，對城市和區(qū)域環(huán)境質(zhì)量影響較大究表示，烹飪會釋放出 SOA 前體，例如烯烴(<C10)、初級半揮發(fā)性、中間揮發(fā)性有機(jī)化合物（primary semi-volatile and intermediate-volatility organic compounds，SVOCs 和 IVOCs）等。

汽車尾氣具有相同的 SOA 排放產(chǎn)量。

1.3.2 毒理學(xué)效應(yīng)。油煙污染的潛在健康風(fēng)險(xiǎn)往往會影響到長期烹飪的人。劉占琴等觀察大鼠吸入1ppm的油煙對肺部的影響。結(jié)果顯示，染毒24h后，巨噬細(xì)胞有明顯減少，乳酸脫氫酶等物質(zhì)含量增多，產(chǎn)生急性炎癥，對肺組織和機(jī)體造成損傷。實(shí)驗(yàn)和調(diào)查發(fā)現(xiàn)，烹飪被認(rèn)為是非吸煙亞洲婦女患有肺癌有關(guān)的主要因素之一，相對風(fēng)險(xiǎn)為 1.4-3.8。同時(shí)，油煙顆粒黏附在皮膚上會加速皮膚組織老化，生成皺紋，色斑等。

圖 3 餐飲油煙 VOCs 的環(huán)境效應(yīng)與健康風(fēng)險(xiǎn)示意圖

? 油煙 VOCs 凈化技術(shù)

餐飲油煙的凈化主要是針對 VOCs 廢氣的處理。VOCs 控制技術(shù)分為回收技術(shù)和破壞性技術(shù)。回收技術(shù)是對污染物進(jìn)行物理處理，主要包括吸附法、吸收法等；破壞性技術(shù)是用化學(xué)方法將VOCs氧化分解為CO2 和 H2O 等無污染的物質(zhì)，主要包括催化燃燒法、低溫等離子體法等。兩種控制技術(shù)的工作原理和性能對比如表 1。

表 1 油煙 VOCs 凈化技術(shù)工作原理與性能對比

2.1 回收技術(shù)

2.1.1 吸附法

吸附法的基礎(chǔ)是多孔性材料選擇性的從油煙廢氣中吸收一種或多種 VOCs。根據(jù)吸附劑的性質(zhì)不同，一般可分為無機(jī)吸附劑、有機(jī)吸附劑以及無機(jī)-有機(jī)混合吸附劑。表2對比

了用于VOCs處理的吸附劑性能和工作條件。

表 2 吸附劑的工作條件和吸附能力對比

2.2 破壞技術(shù)

2.2.1生物降解法

生物降解法是涉及氣、液、固三相及生化降解的過程，影響因素較多，國內(nèi)主要集中在優(yōu)勢高效菌種的篩選、填料性質(zhì)的研究及工藝的研究等，但其相關(guān)研究和實(shí)際應(yīng)用還并不多。在實(shí)驗(yàn)室規(guī)模上，馬紅妍利用生物降解法，從被油煙長期污染的土壤中篩選出混合菌株作為掛膜微生物，選用玉米芯為填料進(jìn)行油煙凈化實(shí)驗(yàn)。油煙監(jiān)控主機(jī)是現(xiàn)場的管理設(shè)備，實(shí)時(shí)采集油煙濃度探測器和工況傳感器的信號，進(jìn)行數(shù)據(jù)處理，通過有線或無線網(wǎng)絡(luò)通訊將數(shù)據(jù)傳輸?shù)椒?wù)器平臺。同時(shí)，對本地?cái)?shù)據(jù)進(jìn)行存儲，監(jiān)控現(xiàn)場設(shè)備狀態(tài)，提供人機(jī)操作界面。

4.結(jié)論

綜上所述，餐飲油煙VOCs凈化技術(shù)種類繁多且較為成熟，回收技術(shù)中以吸附法應(yīng)用較多，但該技術(shù)大多應(yīng)用于大型食品加工行業(yè)，并未在中小型餐飲業(yè)進(jìn)行推廣使用。破壞技術(shù)可大幅度提高 VOCs 的凈化效率，其中以催化燃燒法的應(yīng)用較多。催化燃燒是一種綠色、高效的凈化技術(shù)，但催化設(shè)備造價(jià)較高、占地較廣，并不適合低成本的餐飲油煙 VOCs的凈化。因此，為了實(shí)現(xiàn)多種VOCs的大范圍去除，通常采用多技術(shù)耦合，充分發(fā)揮各種 VOCs 凈化技術(shù)的優(yōu)點(diǎn)，實(shí)現(xiàn)高效降解。同時(shí)，為了踐行綠色環(huán)保的發(fā)展理念，選擇環(huán)保的油煙廢氣處理技術(shù)，也是未來研究的方向。

【參考文獻(xiàn)】

［1］胡永. 吸油煙機(jī)中靜電油煙凈化模塊的設(shè)計(jì)開發(fā)[D]. 成都：電子科技大學(xué), 2015.

［2］何永兵. 臭氧協(xié)同 TiO2 光催化氧化餐飲油煙中 VOCs 的研究[D]. 哈爾濱：哈爾濱工業(yè)大學(xué), 2014.

［3］鄭少卿. 餐飲業(yè)油煙中 VOCs 的排放特征及其治理技術(shù)的研究[D]. 河北：河北科技大學(xué), 2017.

［4］王亞琪，常甜，陳慶彩. 餐飲源 VOCs 組成特征及處理技術(shù)研究進(jìn)展.［J］環(huán)境工程.2021.

［5］安科瑞AcrelCloud-3500餐飲油煙監(jiān)測云平臺.2020.05版.

劉丹，女，本科安科瑞電氣股份有限公司，主要研究方向?yàn)橹悄茈娋W(wǎng)供配電

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