国内饮食业油烟净化技术的现状及发展预测

赵启超，朱浩然

（1.国家环保产品质量监督检验中心，石家庄 050091；2.石家庄市鹿泉区环境保护局，石家庄 050091）

国内饮食业油烟净化技术的现状及发展预测

赵启超1，朱浩然2

（1.国家环保产品质量监督检验中心，石家庄 050091；2.石家庄市鹿泉区环境保护局，石家庄 050091）

概述了饮食业油烟的危害，分析了目前常用或新兴的几种饮食业油烟净化技术及应用前景。关键词：饮食业油烟；净化方法；应用现状

1 引言

随着我国的经济飞速发展，饮食业也迅速崛起，其产生的油烟带来的污染已引起有关部门的关注。2013年中科院对京津冀雾霾天气的专项研究发现，局地饮食业油烟型有机颗粒物含量已超过汽车尾气中的有机物，成为当地PM2.5的主要来源。烹饪时燃料燃烧产生的烟气，如CO、SO2、NOx等，是常见的大气污染物，也是重点治理和监测对象。

有关研究表明，我国饮食业所产生的油烟浓度和成分都远多于西餐烹饪习惯或日式烹饪和快餐。我国烹饪习惯的温度高、油量大，同时加入各种配料，在高温环境下各种配料和食材都会发生不同的化学反应，如美拉德反应，会产生大量脂肪酸、烷烃、烯烃、醛类、羧酸类、固醇类、多醇类等中间产物，以及具有严重致癌能力和细胞毒性的苯系物、多环芳烃类[1]等，是室内挥发性有机物（VOCs）的主要来源（见下图）。水汽与油烟及颗粒物结合形成气溶胶，是室内空气主要污染物，长时间吸入油烟，会引起眼睛、呼吸道粘膜、皮肤的各种症状，如流泪、咳嗽、支气管炎、皮肤组织老化等，甚至损伤肺部组织细胞引发肺癌，具有对人体造成危害的潜在毒性。

油烟成分复杂多样，形态包括固、液、气三态，大大增加了油烟净化和实时监测的难度。同时，为合理有效监管和制订排放标准带来了困难，导致了油烟污染加剧和监管执行困难的恶性循环。因此，严格执行排放标准及安装有效的油烟净化装置，是解决油烟污染和危害的唯一途径。

我国饮食业油烟的主要成分和所占比重图

2 饮食业油烟净化方法及优缺点

西餐或日式料理的烹饪方法所产生的油烟成分较我国烹饪方法所产生的油烟，具有浓度相对较低，成分相对简单的特点，故较多地采用热氧化焚烧法或催化氧化燃烧法将油烟转化成安全状态，从而消除污染和异味。但上述方法技术难度和危险性较大，净化环境要求和能耗高，家庭和小规模酒店难以应用。

我国普通家庭厨房广泛采用的吸油烟机的工作原理为多叶轮旋转产生负压，将油烟吸入油烟机，通过滤网机械式滤留下油滴和大颗粒，剩余油烟通过烟道直排入大气环境中。故只是将室内油烟污染转移至室外环境，仍对大气产生容量负担及污染，不能称其为净化方式。针对我国饮食业油烟浓度高、成分复杂的特点，本文着

重讨论我国普遍采用的几种油烟净化技术。

2.1 机械物理法[2]

机械物理法是应用过滤、惯性碰撞、吸附或其他机械分离原理去除油烟的方法。惯性碰撞法是在油烟通过格栅、网罩或叶轮时改变气流方向，从而使油烟颗粒与气流分离。此法多用于油烟初步净化，净化效果差，产生大量油垢，但成本低廉，方法简单，维修方便。

过滤及吸附方式多采用亲油性的高分子复合材料作为滤料，孔隙密度高，配合活性炭等吸附性高的纤维材料进行油烟的过滤，此法初期过滤效果明显，能较高效去除颗粒物和VOCs，但会增加净化设备本体阻力，从而提高能耗，且需定期更换滤料，运行成本大大增加。

2.2 高压静电法

高压静电法是应用静电沉积去除油烟的方法。油烟被引入极板间的高压电场后，油滴和颗粒物进行荷电，在电场力、重力的作用下向集尘极板运动，从而实现净化分离。此方法设备体积较小，净化效率较高，但设备成本、维护费用较高，烟气异味无法清除，放电极板间会产生臭氧，极板易沉积油垢，降低荷电能力，后期难于清洁。

2.3 湿式喷淋法

湿式喷淋法是应用水膜、喷雾、冲击等液体吸收原理去除油烟的方法。此法将吸收净化液通过喷淋装置形成液膜或液雾，增加吸收液与油烟的接触面积，将污染物从气相向液相转化，进行吸收和净化。湿式喷淋法对异味和气态化学物如SO2、NOx等有较高的处理效果，并且降低了油烟温度，进一步提高了净化效率。但净化过程耗水、耗电、耗药剂，废液会造成二次污染，循环利用又易造成喷嘴堵塞，设备庞大，对场地要求高。

2.4 复合净化法

复合净化法是采用两种或两种以上净化方式，通过组合方式共同进行油烟净化的方法。复合式处理方法兼顾各种方法的优点，合理规避各种方法的不足，确保较高的油烟净化效率，而组合成性价比较高的油烟净化设备。但复合式净化方法往往设计复杂，循环流程冗长导致占地面积增大，安装和后期维护都较繁复，所以开发新型净化方法，提高净化效率，降低能耗，减小占地面积成为今后控制油烟污染的研究重点。

2.5 湿式电晕等离子法

湿式电晕等离子法是在传统静电法基础上发展起来的高效油烟净化方法。此法由设备供水系统连续供水，水滴被自由电子和离子进行电流体动力学雾化形成高度雾化的水雾，油烟颗粒同时通过静电凝并和动力凝并被雾化荷电液滴捕获[3]，并形成较大颗粒富集于收集极板。且放电极雾化电晕放电产生的等离子体可去除一定的气态污染物及一定程度的气味。另外，此法因为收集电极表面沉积的雾化液滴，其流动性强，避免了油垢沉积，相比传统静电法大大简化了后期维护和清洗成本。但此法对设备要求高，放电极电流强度、雾化装置流量及水滴雾化直径都直接影响荷电和捕集效率，且原理复杂，很难达到最优的净化效果。

3 新兴油烟净化方法

传统油烟净化方法即使多种配合，虽然能提高净化效率，且能规避一些单独应用的缺点，但并没有根本解决油烟污染和能耗增加的问题，并且增加了过程损耗和后期维护的成本。因此，研究新型高效的油烟净化设备迫在眉睫。

紫外光解法作为一种全新的利用物理和化学双重方式进行油烟净化的方法，已经得到越来越多的重视和研究。其原理为设备发生100～280nm特定波长的紫外光激发油烟中的油烟分子，将油烟分子链切断，形成激发态的油烟分子；这些物质与氧气和臭氧反应，形成微量无烟型固态粉末并生成二氧化碳和水，进行油烟光解净化。紫外光亦可产生臭氧，协同提高净化效果，紫外光与臭氧均可引发细菌等有机生物的DNA断裂，造成核酸和蛋白质的交联失活，进而达到灭菌效果。此方法原理简单，净化效率高，单独净化效率可达到96%以上，但需要配置专用挡板防止紫外光泄露，臭氧也会产生二次污染。使用环境要求也较高，因为紫外灯管工作环境温度一般为20℃～40℃，而实际厨房油烟温度往往高于灯管的最佳工作温度，会导致紫外线输出强度急剧衰减，严重影响净化效果。

惯性碰撞法作为最简单且应用最广的净化方法，其原理简单，价格低廉，维护成本低，可以说是最直接有效的净化方法，但因其净化能力有限，往往只作为初步净化的手段。但是如果提高碰撞的次数和碰撞面积，其净化效果可以比其他传统方式更为高效。如一种弯曲拐点分离油烟风叶，叶轮包括中心盘和以中心盘为中心呈辐射状分布的若干长条形叶片，叶片沿中心盘的径向方向的横截面设有至少一个弯折部分。此新型叶轮在高速旋转时，油烟可在相邻叶片上进行多次碰撞拦截，最终离心甩出，且叶轮上叶片分布密集，大大增加了油烟

与叶轮的接触面积，单独油烟净化效果可达到93%及以上，再配合后续的过滤吸附网，其整体净化设备的净化效率往往可达到99%甚至更高。纯机械式的油烟净化无二次污染，后期维护成本低廉，但高效的惯性碰撞法往往需要提高风机动力，产生噪声污染。

主要油烟净化方法比较表

4 油烟净化方法的发展预测

饮食业油烟早已成为城市污染的主要来源，对饮食业油烟净化设备的需求也在逐年增加，根据《2014～2019年油烟净化器行业市场调研报告》中对油烟净化器需求量做出的预测，2016年我国油烟净化设备的需求量将达到469.43万台，增长量将与上一年持平，保持将近15%的高增长速率，因此效果显著的油烟净化方法将成为今后研究发展的主要方向和目标。机械物理法原理简单，维护方便，但净化效果差，利用惯性碰撞法研发的新型净化设备，其净化能力得到了飞跃提升，具有其他方法无法比拟的优势；高压静电法技术成熟，运用广泛，但后期维护难度较大，费电耗能；湿式喷淋法处理效果好，并且能去除有机污染物，但设备能耗高，维护难，技术难度大等劣势影响了其应用范围；复合净化法效果好，取长补短，但无法明显降低能耗，损耗增大，占地面积大等问题无法规避；湿式电晕等离子法净化效率高，但对设备要求高，技术难度较大，净化流程中循环水亦会造成二次污染。紫外光解法效果明显，方法优越，但实现难度大，尚处于研发阶段，详见比较表。

5 结语

饮食业油烟是大气污染和室内环境污染的主要来源之一，其成分复杂，多含有潜在的危害性。而针对上述污染设计的油烟净化设备，其净化效果，能源消耗都需进一步优化。绝大多数油烟净化设备均未设计针对气态化学污染物进行净化，单单从提高油滴和颗粒物气溶胶的净化效果出发，并未真正全面地消除烹饪油烟对环境和人体的危害。现有油烟净化方法均未达到可持续发展的要求，研发可以真正将各种污染物无害化的新净化方法迫在眉睫。

[1] 马焕焕，王安．餐饮油烟污染危害及治理建议[J]．绿色科技，2015（1）．

[2] 姚鑫，陈猛，等．烹饪油烟污染及其控制技术研究进展[J]．化学工业与工程，2015（3） ．

[3] 王玉佳，许德玄，等．雾化电晕等离子体饮食业油烟净化技术与装置[J]．环境工程，2014（8）．

Status Analysis and Development Prospect on Purifying Technology of Cooking Oil Fumes in China Catering Services

ZHAO Qi-chao1, ZHU Hao-ran2
(1. China National Center for Quality Supervision and Test of Environmental Protection Products, Shijiazhuang 050091; 2. Shijiazhuang Luquan District Environmental Protection Bureau, Shijiazhuang 050091, China)

The paper summarizes the harms of cooking oil fumes (COFs) in catering services, analyzes the COFs purifying technology and application foreground in the common use or new catering services at present time.

cooking oil fumes of catering services; purifying measure; application status

X701

A

1006-5377（2016）11-0023-03