张星

安科瑞电气股份有限公司 上海嘉定 201801

摘 要：阐述了餐饮油烟污染的产生与危害，综合分析了油烟中颗粒物和挥发性有机物（VOCs）的净化技术现状，指出了现有油烟净化技术存在的主要问题，并对油烟治理技术进行了展望和建议。

关键词：餐饮油烟；颗粒物；VOCs；餐饮油烟监测云平台；安科瑞

0 前言

随着我国经济的飞速发展，人们对于美食追求 更加强烈。餐饮业油烟及VOCs的排放严重降低空气质量、危害人类身体健康，迫切需要寻求切实的治理方法控制油烟污染。一方面是饮食业迅速崛起，另一方面是家庭厨房、学校、单位食堂等烹饪量的增加，但是其带来的油烟污染问题也逐渐凸显［1］。烹饪过程产生的污染物以油烟气的形式排入大气环境，根据其形态一般可分为颗粒物质和气体物质2类［2］。其中，油烟颗粒物主要来源于烹饪过程中油脂的挥发凝结以及食材的分解、裂解等，统称油烟，气体物质主要指挥发性有机物（VOCs）。

1 餐饮油烟污染物的产生及危害

1.1油烟污染物的危害

油烟颗粒物和VOCs中包含大量有毒有害物质，如重金属、醛酮类和PAHs(多环芳烃) 等，长期暴露在餐饮油烟浓度较高的环境中，会给人体健康造成严重危害，增加呼吸系统病发生率，甚至可能引起基因突变、DNA或染色体损伤等。而“煎炒炸”式中国烹饪方式 产生的大量油烟颗粒物和VOCs也是增加我国非吸烟女性患支气管炎概率、中年失眠人群数量的主要原因之一。为此，近年来北京、深圳、河南等多个地市相继出台了更为严格的餐饮油烟治理标准和技术规范，而国家生态环境部2019年新修订的《餐 饮业油烟污染物排放标准》中也新增设非甲烷总烃作为VOCs污染控制项目，与居民生活密切相关的餐饮油烟排放逐渐成为空气污染治理的重要部分。

另一方面，烹饪过程排放的污染物主要是气、液、固三态混 合的油烟颗粒物和VOCs,其中油烟颗粒物包括液态和固态产物，粒径一般小于10μm,而PM2.5占到PM10的80%以上，是空气中PM2.5的重要排放源之一，与工业废气、机动车尾气共同被称作现代城市大气污染的“三大杀手”。气态污染物主要是VOCs，是指在常压下沸点低于260℃的各种有机化合物。VOCs的排放会使得大气0H自由基、O3和 二次有机气溶胶的生成，从而易导致光化学烟雾污染事件的发生。多个城市VOCs排放清单研究表明，餐饮源已成为城市大气环境中VOCs的重要来源之一。

1.2油烟污染物的产生

食物烹饪、加工过程中油脂、有机质的挥发及其加热过程中的产物，均是油烟及VOCs的主要来源。而在材料烹制的不同阶段，污染物排放种类有所不同。具体表现为:①炒锅加热,锅体表面油膜蒸发产生直径≤1μm的油烟颗粒物；②加入食油，温度上升至100℃，水和低沸点油料气化，散发出小分子物质，温度持续升高至260℃，高沸点油料气化，出现肉眼可见的油烟颗粒物（3-11μm；③食材入锅初期，伴随着剧烈的化学反应，油烟浓度达到峰值，产生的油烟气溶胶粒径在纳米至毫米之间，伴随着翻炒温度下降，产生油水混合的粗颗粒物，以及成分极为复杂的VOCs。 此外，气体离开锅体之后， 环境温度与湿度均发生变化，逐渐形成由各种冷凝物及气体物质构成的混合物。

2 餐饮油烟污染物净化技术

2.1 国外油烟净化技术

在国外，尤其是西方国家饮食以生吃或加工成半成品为主，使其厨房油烟浓度较低，采用的净化方法主要是氧化焚烧法和催化氧化法。

2.1.1催化氧化法

催化氧化法是在相对较低的温度环境下( 200-400 °C)利用有自净化功能的催化剂催化油烟污染物发生氧化还原反应，生成对环境无害的CO2 和H2O。催化氧化法净化油烟气目前在国内尚处于实验室研究阶段，该技术的关键在于开发低温高活性、良好稳定性的优良催化剂，在油烟净化中应用较多的是非贵金属氧化物催化剂，包括简单金属氧化物、复合氧化物、钙钛矿型和尖晶石型等，与贵金属类相比，非贵金属催化剂价格较便宜、催化性能较好。在国外，此方法多用于大型工业或商业集中处理烟气，由于催化氧化能耗高、反应时间长，应用 于家用小型化烟机比较难，且目前只能去除VOCs, 难以去除大分子的颗粒物。

2.1.2 氧化焚烧法

氧化焚烧法是在氧化反应的热推进作用下，将颗粒物和VOCs燃烧转换成无害物质。常见的是直燃式燃烧炉技术，主要是将污染物和其他气体混合后通入炉内进行充分燃烧，实现颗粒物减排。但是该技术进行油烟净化时，需确保通入氧气量的充足性，促使燃烧过程热量充分利用。目前氧化焚烧法的应用范围较小，适合大型油炸食品加工厂和西餐店，对于烹饪方式多种多样的中餐厅并不适用，而该技术设备庞大、造价较高的缺点也 限制了其在中小型餐馆的应用。

2.2 国内油烟净化技术

在我国的饮食习惯中，烹饪方式主要包括煎、炒、烹、炸等，这也是我国餐厨产生的油烟浓度要比国外高的原因，而多样的烹调方法也使得我国油烟组分复杂、治理难度增加。 目前国内常见的油烟废气净化方法主要有机械分离法、高压静电法、过滤 法、液体洗涤法、光解氧化法、生物降解法、等离子体法、 复合法等。

2.2.1 机械分离法

机械分离法是一种物理分离处理法，按照油烟 分离原理的不同又可分为重力分离法、惯性分离法、离心分离法。重力分离法即油烟颗粒在自身重力的作用下下沉，实现油烟净化的目的，如空气沉降器;惯性分离法常采用设置折板式、滤网式、蜂窝波纹式的滤油栅方法，通过改变气流方向，使油烟颗粒由于惯性与管道发生碰撞、黏附而从气流中分离；离心分离法是利用离心分离的原理净化油烟，常见的是旋风分离技术。

多数机械分离法设备都具有价格便宜、工艺流 程简单、耗电量小、阻力小的优点。但是机械分离的油烟净化设备实际应用于餐饮业的很少，主要原因是净化效率较低,只适用于去除10μm以上的油烟污染物，难以除去粒径较小的颗粒物，更无法去除VOCs。因此，此类的油烟机多用于家庭厨房油烟的排出，一般不适用于大型餐饮企业的废气净化。

2.2.2生物降解法

生物降解法是目前污染治理领域研究的热点， 受到水、气、固废各类学者的青睐。该技术主要将一些已经过特殊驯化的微生物进行批量培养，然后以挂膜的型式置于填料塔中，利用微生物将油烟 中的有机物分解。

生物法降解法对油烟颗粒物和VOCs均有较高去除率，且在处理过程中能够得到充分利用，不需要过高的处理成本，还避免了二次污染的产生。但是该技术中微生物分解效果受温度和气体成分影响较大，温度过高过低、气体成分改变都影响去除效果，使该技术工作状态不稳定；另外，由于操作相对复杂，生物分解作用时间较长，降低净化工作效率，不能够满足处理要求。 因此该技术的应用推广还具有一定的局限性，尤其是在国内间歇性、暴发式排出的油烟后端应用生物降解法处理的难度很大，目前没有实际应用。

2.2.3液体洗涤法

液体洗涤法是目前市场上运用较多的一种湿式净化法，该技术主要是利用添加了表面活性剂、碱 液、乳化剂等改变油水混合性的洗涤液吸收油烟中的油性颗粒物和部分气态污染物，达到污染物从气相转移到液相的目的。同时通过在净化设备内设置隔板、流化床等方式增加气液接触面积和接触时间，以达到更好的净化效果。常见的有运水烟罩、洗涤塔等净化设备。

液体洗涤法对油烟颗粒物、VOCs均有一定的去除效果，对直径大于2μm的油烟颗粒去除效率 可达90%以上f而对直径小于1 (xm的油烟颗粒净化效果较差，在洗涤液中加入适当的化学试剂可以去除辣椒、胡椒等刺激性味道。该净化技术设备占地面积小、运行费用低、易于操作维护且无消防隐患；但是洗涤废液若不能较好解决，直接排入下水道容易产生二次污染，洗涤液的消耗也会增加运行费用。

2.2.4 过滤法

过滤法又分为普通过滤法和过滤吸附法，普通过滤法的原理是采用亲油性的高分子复合材料，如海绵、无纺布、纤维垫等多孔或球型材料等作为滤层，使油烟颗粒物在碰撞、拦截和扩散作用下被捕集于滤料中得到净化。影响普通过滤技术去除效 率主要因素有滤料孔隙大小、厚度、颗粒物粒径以及过滤风速等。过滤吸附法是使用活性炭或其他吸附剂同时实现油烟的气味控制，需与其他净化装置配合使用。

过滤法净化设备具有投资小、装置简单易装卸的优点，与机械式相比净化率略高，能达到80%-90%。但在实际应用中也存在一些问题，例如长期使用导致滤层阻力逐渐变大，引发风机的噪声加重；频繁更换或吸附材料，增加运维成本，且滤料的处理还可能造成二次污染; 部分滤料如活性碳、 纤维滤料具有可燃性，易引发火灾。