油煙廢氣危害及其凈化設備探討 A Discussion on Toxicity of Oil Fume and Oil Fume Eliminator 上海七○四研究所環境工程部 白韜光 張奕舲 1 前 言 隨著經濟的發展和人們生活水平的提高，餐飲 業飛速發展，而由此帶來的油煙廢氣污染問題也越 來越突出。油煙廢氣除了危害人體健康，對周圍的 公共環境衛生也產生嚴重的影響。油煙已經成為影 響空氣質量的主要公害之一。 油煙是食用油及食品在高溫下經過熱氧化、熱 裂解和米拉德反應產生的大量揮發性物質，含有許 多有毒有害成分。不同種類的食用油在高溫下的熱 解產物有兩百多種，主要是醛類、酮類、烴、脂肪 酸、芳香族化合物及雜環化合物等[1]。 油煙對呼吸道和肺部有一定的刺激作用。據報 道：小鼠吸入油煙3 個月后，肺部出現散在細胞性 結節[2]。吸入油煙對人的肺功能也有明顯影響，吸 入者會出現咳嗽、胸悶、氣短等癥狀，對呼吸道也 有刺激作用。Henderson 在1976 年報道：油煙是鼻 咽癌的一項危險因素。另外，油煙廢氣對基因突變、 DNA損傷、染色體損傷的危害也多有報道。 國家對餐飲業外排油煙廢氣污染十分重視， 1995 年2 月國家環保局、國家工商局發布的《關于 加強飲食娛樂服務企業環境管理的通知》規定：城 市飲食服務企業的經營者必須采取措施防治油煙氣 對附近居民居住環境的污染；1996 年國務院頒布的 《中華人民共和國大氣污染防治法》第三十六條規 定，必須設置收集油煙、異味的裝置，消除油煙氣 對空氣的污染；1997 年《餐飲業油煙排放標準》征 求意見稿出臺；2000 年國家環保總局又頒發了《飲 食業油煙排放標準-GWPB5-2000》；上海市于2002 年1 月1 日開始執行的《上海市實施〈大氣污染防 治法〉辦法》對油煙污染排放也作了明確的規定。 另據報道：目前國內許多大城市居民對餐飲業 油煙污染的投訴已占環境污染投訴的40%。由此可 見，油煙廢氣危害日趨嚴重，研究開發油煙凈化設 備已迫在眉睫。 2 油煙凈化設備 目前，國內外油煙廢氣處理技術主要有以下幾 種：（1）機械分離法：利用慣性碰撞原理或旋風分 離原理對油煙進行分離去除；（2）濕式處理法：采 用水或其它洗滌劑，以噴頭噴灑的方式形成水膜、 水霧來吸收油煙，使油煙由氣相轉移到液相中，從 而達到凈化的目的；（3）織物過濾法：油煙廢氣通 過纖維等織物被擴散和截留，從而被脫除；（4）活 性炭吸附法：利用活性炭多孔吸附特性吸附去除油 煙顆粒；（5）靜電處理方法：通過高壓電場使油煙 離子荷電，利用電場力對帶電粒子的吸引作用分離 污染物；（6）催化劑燃燒法：在高溫燃燒過程中通 過催化劑將油煙污染物轉化為無害物質。 油煙處理技術多種多樣，環保工作者在研究開 發凈化設備方面做了大量的工作，部分應用上述技 術的油煙凈化設備已經在市場上出現并得到了實際 應用。 2.1 機械分離凈化設備 油煙從切線方向進入凈化設備，由于強烈旋轉 的離心力，油煙粒子被拋出，積聚成油珠后向下流 至底部。這種設備投資少、運行費用低、無二次污 染、維修管理方便；但阻力大、占地也大。 旋流式機械分離油煙凈化器應用實例[3]：某油 霧排放濃度比較大的中型餐館安裝的旋流式機械分 離油煙凈化器配用了三個柴油灶，風機為后抽風式， 經過9 個月的運行，除油效果一直良好，實測參數 如下： 風量：6615 m3/h； 凈化器壓降：300Pa； 煙氣格林曼黑度：0 級； 平均凈化效率：92%； 異味大部分去除（憑嗅覺，沒實測）。 2.2 濕式凈化設備 油煙粒子與噴嘴噴出的水霧、水膜相接觸，經 過相互的慣性碰撞、滯留、細微顆粒的擴散和相互 凝聚等作用，隨水滴流下，從而使油煙離子從氣流 中分離出來。這種設備結構簡單、投資少、占地小、 運行費用低、維修管理方便；但存在阻力大、產生 油污水二次污染的缺點。凈化效率一般在82%左右。 濕式凈化設備有水浴、沖激式、臥式旋風水膜、 立式旋風水膜、文氏管等很多種類。 濕式液膜過濾凈化器應用實例[4]：某賓館廚房 位于市中心居民生活區，廚房內有8 個柴油氣化爐， 平均每天150 人進餐，月需食用油量400~500kg， 月耗柴油1000~1500kg，使周圍居民受到嚴重污染。 該廚房安裝的濕式液膜過濾凈化器技術參數如下： 風管內煙氣速度：12m/s； 煙氣速度：6m/s； 噴頭：選用環形液膜噴頭，相向布置距離 20~30cm； 濾網：由金屬絲制成，網目尺寸為0.8×0.8mm； 脫水板：采用傾斜布置的折疊板形式，板間距 離20mm； 風機：流量16000~20000 m3/h； 全壓600~750Pa； 功率4.5kW； 凈化效率：82%； 運行費用：電費4.2元每小時（按0.7 元每度計）； 液體吸收劑0.98 元每小時。 2.3 過濾凈化設備 油煙廢氣首先經過一定數目的金屬格柵，大顆 粒污染物被阻截；然后經過纖維墊等濾料后，顆粒 物由于被擴散、截留而被脫除。通常選用的濾料材 料為吸油性能高的高分子復合材料。這種設備投資 少、運行費用低、無二次污染、維修管理方便；但 有阻力大、占地大、需要經常更換濾料的缺點。凈 化效率一般在80～92%。 由于濾料阻力很大，如玻璃纖維濾料的凈化器 壓降可達1500Pa，且濾料需經常更換，使過濾法凈 化設備的應用受到局限。但羌寧[5]等人采用過濾法 凈化設備治理油煙已經取得了成功。 過濾法凈化設備應用實例[6]：上海某酒家安裝 的此種設備運行情況如下： 處理油煙廢氣量：1116m3/h； 進氣濃度：18.4mg/m3； 出氣濃度：1.406mg/m3； 凈化器壓降：372Pa； 凈化效率：92.3%。 設備凈化效果較好，在不更換濾料的情況下， 運行3 個多月基本正常。 2.4 活性炭吸附凈化設備 用粒狀活性炭或活性炭纖維氈吸附油煙中的污 染物粒子。這種設備的特點與過濾凈化設備相似， 但去除油煙異味分子的效果較好。主要缺點是活性 炭成本較高。 2.5 高壓靜電凈化設備 電場在外加高壓的作用下，負極的金屬絲表面 或附近放出電子迅速向正極運動，與氣體分子碰撞 并離子化。油煙廢氣通過這個高壓電場時，油煙粒 子在極短的時間內因碰撞俘獲氣體離子而導致荷 電，受電場力作用向正極集塵板運動，從而達到分 離效果。這種設備的投資少、占地小、無二次污染、 運行費用（主要表現為電費）低。由于易于捕捉粒 徑較小的粉塵，凈化效率高，可達85～95%。它的 凈化機理與其它方法的區別在于：分離力是靜電力， 直接作用在粒子上，而不是作用在氣流上，因此具 有能耗低，阻力小的特點。缺點是結構比較復雜， 清洗不方便。 靜電油煙凈化器應用實例[7]：杭州某飯店采用 靜電型油煙凈化裝置，其使用情況的監測數據如下 （由上海市環境監測中心監測）： 進氣流量：880m3/h； 進氣濃度：50.4 mg/m3； 進口油煙排放量：0.0398kg/h； 出氣流量：810Nm3/h； 出氣濃度：8.12mg/m3； 出口油煙排放量：0.00593kg/h； 凈化效率：85.1%。 2.6 催化燃燒凈化設備 燃燒凈化法的原理是利用高溫燃燒所產生的熱 量進行氧化反應，把油煙廢氣中的污染物質轉化為 CO2 和H2O 等物質，從而達到凈化目的。 在燃燒過程中，讓油煙廢氣通過自凈化催化劑 （Self-cleaning catalyst），催化劑的催化反應有利于 污染物的轉化。據報道，日本已經開發出應用于烹 調廢氣處理的催化劑，主要形式有由低熔點Li 玻璃 粘合的γ-MnO2、分子篩和鐵氧體及由有機粘合劑 粘合的金屬氧化物。這些催化劑除了具有催化作用 外，還有熱滲透性遠紅外發射功能，能夠改善烹調 速度和菜肴味、色。 這類油煙凈化設備的成熟產品在國內還未見報 道。 3 油煙凈化設備的發展 油煙廢氣治理是隨著經濟的發展、人民生活水 平的提高和環保意識的增強而形成的一個新興環保 領域。油煙廢氣治理技術的研究、凈化設備的開發 應考慮以下幾個因素：投資、運行費用、壓降與能 耗、維護管理、占用空間、凈化效率、有無二次污 染等。研究開發投資小、凈化率高、能耗低、占用 空間小、維護管理方便的油煙凈化設備是環保產業 市場一個潛在的需求點，有著廣闊的發展前景。 既要從環保角度考慮所要求的高去除率、無二 次污染等因素；又要從用戶角度考慮所期望的投資 少，能耗低，占地小等因素，顯而易見，單一的治 理方法已經不能滿足。今后開發研制的油煙凈化設 備必將對以上基本凈化技術進行組合，充分發揮各 自的優勢。如：機械碰撞與靜電法的結合、過濾法 與濕法的結合、旋風分離法與活性炭吸附法的結合、 旋風分離法與水霧或水膜濕法的結合、過濾法、靜 電法和活性炭吸附法的結合等等。 另外，由于城市土地的日益緊張，許多餐飲業 油煙大戶已經沒有過多的場地來安裝體積龐大的油 煙凈化設備，因此，小型的管道（臥式）結構的油 煙凈化器將會越來越得到用戶的青睞。 4 結論及建議 （1）機械分離凈化設備凈化效率不高，只適用于預 處理或凈化效率要求較低的場合；濕法洗滌凈化設 備對亞微米級顆粒物的凈化率很低，還需要對產生 的洗滌液進行處理；過濾凈化設備需經常更換濾料， 能耗很大；活性炭吸附凈化設備成本太高；催化燃 燒凈化設備的開發還不十分成熟；靜電法凈化設備 以其高凈化效率、低壓降、運行穩定、維護管理方 便等特點越來越顯示出它的優越性，具有很強的市 場競爭力。 （2）綜合技術的應用、投資、運行費用、壓降與能 耗、維護管理、占用空間、凈化效率、二次污染等 是決定今后油煙凈化設備發展方向的主導因素。 （3）在保證高凈化效率的同時，如何使設備所占空 間盡可能的小，甚至不占地面空間（如安裝在煙氣 管道上），是需要環保科研工作者共同探討的課題。 5 參考文獻 [1] Aun Hopiu. Margaring, Butter and Vegetable Oils as Sources of Polycyclic Aromatic Hydrocarbons. J Am Oil Chem. Soc,1986, 63: 889～893 [2] 劉占琴等.廚房煎炸油煙對試驗動物肺部影響研究.環境 與健康雜志，1985，5（5）：34 [3] 徐方成等.旋流式餐飲業廚房油煙凈化器的實驗研究.環 境污染與防治，2000，(4):12～13 [4] 劉祖文等.用液膜過濾法治理廚房油煙和火煙.環境工程， 1999.(2)：41～42 [5] 羌寧等.實用廚房油霧凈化設備研制.環境工程，1998，16 （1）：26 [6] 鄭仙玨等.餐飲業油煙凈化設備探討.環境污染與防治， 1999.(10)：23～24 作者簡介：白韜光 男（1976—），助理工程師，從事環境 工程領域的防污染工程設計研究、產品開發。