韓歡慶

安科瑞電氣股份有限公司 上海嘉定 201801

摘要：本文對5種家常菜烹制過(guò)程排放油煙中固態(tài)和氣態(tài)污染物的排放濃度，以及4種不同型號吸油煙機對固態(tài)污染物的凈化效率進(jìn)行了測試，為制定《家用吸油煙機污染物排放標準》，選用水滴油實(shí)驗方法作為標準方法，對吸油煙機固態(tài)污染物凈化效率進(jìn)行測試。結果表明，在以油脂凈化效率表征的吸油煙機對固態(tài)污染物去除效果的實(shí)驗數據與實(shí)際烹飪菜品的實(shí)驗數據存在著(zhù)較好的一致性，因此可以采用水滴油實(shí)驗方法作為標準方法，對吸油煙機固態(tài)污染物凈化效率進(jìn)行測試。

關(guān)鍵詞：家庭油煙；油脂；凈化效率；水滴油實(shí)驗；安科瑞；餐飲油煙監測云平臺

 

       隨著(zhù)國人生活水平的不斷提高，飲食水平的逐漸提高，餐飲業(yè)的迅速發(fā)展，不可避免地造成了日益嚴重的油煙污染問(wèn)題，引起了社會(huì )各界的關(guān)注。而家庭烹飪油煙量大、面廣、高度分散的排放特征，也勢必加大了治理和管控的難度。

       家庭烹飪油煙經(jīng)過(guò)吸油煙機等設備的初級處理，大部分的顆粒態(tài)物質(zhì)被吸附或收集起來(lái)，無(wú)法進(jìn)入人體，對人體健康危害相對較小。而其中的氣態(tài)污染物，主要是VOCs，目前無(wú)法通過(guò)油煙凈化設備獲得處理，從而直接排入大氣或吸入人體中，對大氣環(huán)境和人體健康造成危害。據資料統計，國內絕大部分的家庭用吸油煙機，它們大多沒(méi)有油氣分離功能，僅僅是簡(jiǎn)單的將排煙管與風(fēng)機連接起來(lái)，實(shí)現抽煙排煙的功能，對油煙及揮發(fā)性（VOCs）等大氣污染物幾乎沒(méi)有凈化效果，從而造成油污直接排到室外，不僅對大氣造成一定的污染，而且污染建筑外墻，造成常見(jiàn)的“油鼻涕"現象。

       《飲食業(yè)油煙排放標準》（GB18483-2001）是我國關(guān)于油煙方面的現行標準，但由于其使用的萃取溶劑（四氯化碳）被確定為全球禁止使用試劑，所以對該標準進(jìn)行修訂或者尋求四氯化碳的替代試劑勢在必行。在國家標準的基礎上，隨后又有山東、上海、天津等地分別出臺了嚴于國家標準的飲食業(yè)油煙排放地方標準，但這些標準中仍均未考慮到油煙污染中VOCs的控制需求，且對家庭廚房油煙的排放缺乏相應的排放限值標準。

 

1.1測試平臺

       測試平臺由兩個(gè)灶臺組成，如圖1所示，其中一個(gè)灶臺安裝集氣罩收集并排放油煙，另一個(gè)灶臺安裝吸油煙機收集油煙。安裝集氣罩的灶臺用于測定家庭烹飪油煙中污染物的原始排放濃度，安裝吸油煙機的灶臺用于測定經(jīng)過(guò)吸油煙機處理后的烹飪油煙中污染物的排放濃度。

圖1測試平臺示意圖

       油脂、顆粒物的樣品采集點(diǎn)位于排煙管水平管段，距彎頭、變徑管下游方向不小于3倍直徑，上游方向不小于1.5倍直徑處；非甲烷總烴樣品采集點(diǎn)位沒(méi)有特殊要求。為了保證烹飪油煙通過(guò)集氣罩排放和通過(guò)吸油煙機處理后污染物排放濃度的測試條件相同，為同一風(fēng)速條件下的排放濃度，測試平臺通過(guò)在排煙管的尾部設置引風(fēng)機，通過(guò)變頻器調節電機工頻，使尾部風(fēng)機引風(fēng)量和吸油煙機的排風(fēng)量相同，保證原始排放的污染物沒(méi)有被稀釋或者濃縮，保證凈化前后污染物濃度的可比性。

1.2實(shí)驗方法

       實(shí)驗裝置由溫控系統和滴液系統組成。溫控系統通過(guò)測試平臺上設置的電爐為試驗鍋加熱，電爐發(fā)熱盤(pán)直徑應與試驗鍋直徑相等，用熱電偶來(lái)檢測鍋底溫度，并通過(guò)溫控系統的自動(dòng)監測，使實(shí)驗過(guò)程中鍋底溫度始終保持在（170±10）℃；試驗鍋為表面無(wú)涂層的平底鐵鍋，直徑（200±20）mm、高度125mm，鍋底厚度不小于8mm。滴液系統用于定時(shí)、定量向電爐上加熱至（170±10）℃的試驗鍋滴液。滴頭與鍋底的距離為（225±25）mm。滴液為（100±1）g的室溫蒸餾水和（4±0.1）g丁酮（分析純）的混合液。全部混合液需在10min±5s內勻速滴完，計量結束20s平底鍋中的混合液應全部蒸發(fā)完畢。

1.3樣品采集及分析

1.3.1 油脂

       以37.5L/min的流速等速采集排煙管內的油煙廢氣5min，將油脂顆粒吸附于金屬濾筒內，用四氯化碳溶劑對金屬濾筒進(jìn)行超聲清洗，移入25mL比色管中定容，用紅外分光光度法測定波數分別為2930cm-1（CH2基團中C-H鍵），2960cm-1（CH3基團中C-H鍵），3030cm-1（芳香環(huán)中C-H鍵）譜帶處的吸光度，由以上三個(gè)譜帶吸光度計算樣品清洗液中油脂的含量，再通過(guò)采集到的標準干煙氣流量推導出油煙中油脂的濃度。

1.3.2 顆粒物

       以37.5L/min的流速等速采集排煙管內的油煙廢氣5min，采用雙層濾膜對油煙中的顆粒物進(jìn)行過(guò)濾截留，并用封口膜將采樣后的濾芯采樣口密封好，雙層濾膜一層為聚丙烯濾膜，孔徑1.0～2.0μm，二層為超細玻璃纖維濾膜，孔徑為0.3μm，樣品采集前后對濾膜進(jìn)行恒溫恒濕后稱(chēng)量，以去除濾膜中的游離水分對測定結果的影響，之后由經(jīng)過(guò)恒溫恒濕的濾膜采樣前后的質(zhì)量差，以及過(guò)采集到的標準干煙氣流量計算出油煙中顆粒物的濃度。

1.3.3 非甲烷總烴

       參照《固定污染源排氣中非甲烷總烴的測定氣相色譜法》（HJT38-1999）的方法測定，在本標準規定的條件下所測得的NMHC，是于氣相色譜氫火焰離子化檢測器有明顯響應的除甲烷外的碳氫化合物總量，以碳計。

 

       利用已搭建好的家庭吸油煙機污染物排放測試平臺進(jìn)行水滴油實(shí)驗，對7種吸油煙機油脂、顆粒物、VOCs排放特征以及固態(tài)污染物凈化效果開(kāi)展測試與評估，驗證該方法是否可以對不同吸油煙機固態(tài)污染物凈化效率進(jìn)行區分，作為一種具體的、可操作的標準方法。

2.1 固態(tài)污染物凈化效率測試

       圖2和3分別為7臺吸油煙機水滴油實(shí)驗油脂和顆粒物的排放情況和凈化效率，可以看出，不同吸油煙機的污染物排放濃度以及凈化效率具有顯著(zhù)差別。其中油脂的凈化效率在66.9%～83.2%之間，顆粒物的凈化效率在64.9%～79.3%之間，吸油煙機對油脂的凈化效果要優(yōu)于對顆粒物的凈化效果，這與實(shí)際烹飪菜品實(shí)驗所得結果一致，因此該方法具有一定的代表性。

圖2水滴油實(shí)驗油脂凈化效率

圖3水滴油實(shí)驗顆粒物凈化效率

2.2 氣態(tài)污染物排放特征

       從圖4中可以看出所測定的NMHC污染物濃度范圍在4.95～7.32mg/m3之間，通過(guò)集氣罩收集后直接排放油煙中非甲烷總烴的測定結果為6.37mg/m3。根據實(shí)驗結果分析，導致非甲烷總烴測試結果在一定范圍內波動(dòng)主要由于以下兩個(gè)原因：

一是由于實(shí)驗需要將油溫控制在（170±10）℃，用于加熱試驗鍋的電爐雖然可以設定爐溫，但通過(guò)熱電偶測試得到的鍋底溫度變化幅度較大，在實(shí)驗中需要不停地對電爐加熱檔位進(jìn)行調整以滿(mǎn)足（170±10）℃的溫度要求，因此發(fā)煙過(guò)程不是一個(gè)恒定的工況；另一個(gè)原因是由于所測試的吸油煙機類(lèi)型（側吸式、歐式、中式），以及額定排風(fēng)量不同，因此對水滴油發(fā)煙中污染物的收集效果有所差別，這也是導致NMHC污染物濃度在一定范圍內波動(dòng)的原因。

圖4水滴油實(shí)驗NMHC排放情況

2.3 數據比較

       從圖5和圖6可以看出，兩種工況下所測得的油脂凈化效率一致性較好，而顆粒物凈化效率的數據存在一定程度的偏差。對實(shí)驗過(guò)程進(jìn)行分析可知，實(shí)際烹飪菜品所排固態(tài)污染物中，除油脂小液滴以外，有相當一部分是食物中有機質(zhì)熱氧化或熱裂解產(chǎn)生的固態(tài)顆粒物；而水滴油實(shí)驗所排固態(tài)物中主要為油脂小液滴，其它顆粒物所占比重很小。因此，在油煙中油脂含量較高的情況下，采用紅外紅外分光光度法測得的實(shí)驗數據在理論上要比稱(chēng)重法測得的數據相對更為可靠。因此，在對水滴油實(shí)驗和實(shí)際烹飪菜品兩種工況所測數據進(jìn)行比較時(shí)，以油脂凈化效率表征的固態(tài)污染物凈化效果顯示出更好的一致性。通過(guò)以上結論，在制定《家用吸油煙機污染物排放標準》時(shí)可以考慮將水滴油實(shí)驗方法作為標準方法，對吸油煙機固態(tài)污染物凈化效率進(jìn)行測試。

圖5不同工況下油脂凈化效率數據比較

圖6不同工況下顆粒物凈化效率數據比較

 

       為了彌補現存餐飲行業(yè)在煙油監測上的漏洞，同時(shí)便利監管部門(mén)的監察，安科瑞油煙監測云平臺應運而生。油煙監測模塊通過(guò)2G/4G與云端平臺進(jìn)行通信和數據交互，系統能夠對企業(yè)餐飲設備的開(kāi)機狀態(tài)、運行狀態(tài)進(jìn)行監控；實(shí)現開(kāi)機率監測，凈化效率監測，設施停運告警，待清洗告警，異常告警等功能；對采集數據進(jìn)行統計分析、排名等統計功能；較之傳統的靜電監測方案，更具實(shí)效性。平臺預留與其他應用系統、設備交互對接接口，具有很好的擴展性。

3.1平臺結構

       平臺GIS地圖采集餐飲油煙處理設備運行狀態(tài)和油煙排放的濃度數據，自動(dòng)對超標排放及異常企業(yè)進(jìn)行提示預警，監管部門(mén)可迅速進(jìn)行處理，督促餐飲企業(yè)整改設備，并定期清洗、維護，實(shí)現減排環(huán)保，不擾民等目的?，F場(chǎng)安裝監測終端，持續監測油煙凈化器的工作狀態(tài)，包括設備運行的電流、電壓、功率、耗電量等等，同時(shí)結合排煙口的揮發(fā)性物質(zhì)、顆粒物濃度等進(jìn)行對比分析，一旦排放超標，系統會(huì )發(fā)出異常信號。

       ■油煙監測設備用來(lái)監測油煙、顆粒物、NmHc等數據

       ■凈化器和風(fēng)機配合對油煙進(jìn)行凈化處理，同時(shí)對凈化設備的電流、電壓進(jìn)行監測

       ■設備通過(guò)4G網(wǎng)絡(luò )將采集的數據上傳至遠程云端服務(wù)器

3.2 平臺主要功能

(1)在線(xiàn)監測

       對油煙排污數據的監測，包括油煙排放濃度，顆粒物，NmHc等數值采集監測;同時(shí)對監控風(fēng)機和凈化器的啟停狀態(tài)、運行數據進(jìn)行監測。

(2)告警數據監測

       系統根據采集的油煙數值大小，產(chǎn)生對應的排放超標告警;對凈化器的運行數據分析，上傳凈化設備對應的運行、停機、故障等告警事件。

(3)數據分析

       運行時(shí)長(cháng)分析，離線(xiàn)分析；告警占比、排名分析；歷史數據統計等。

(4)隱患管理

       系統對采集的告警數據分析，產(chǎn)生對應的隱患記錄，派發(fā)、處理隱患，及時(shí)處理告警，形成閉環(huán)。

(5)統計分析

       包括時(shí)長(cháng)分析、超標分析、歷史數據、分析報告等模塊。

(6)基礎數據維護

       個(gè)人信息、權限維護，企業(yè)信息錄入，對應測點(diǎn)信息錄入等。

(7)數據服務(wù)

       數據采集，短信提醒，數據存儲和解析。

3.3 油煙監測主機

       油煙監控主機是現場(chǎng)的管理設備，實(shí)時(shí)采集油煙濃度探測器和工況傳感器的信號，進(jìn)行數據處理，通過(guò)有線(xiàn)或無(wú)線(xiàn)網(wǎng)絡(luò )通訊將數據傳輸到服務(wù)器平臺。同時(shí)，對本地數據進(jìn)行存儲，監控現場(chǎng)設備狀態(tài)，提供人機操作界面。

具體技術(shù)參數如下：

3.4 設備選型方案

注：雙探頭適合雙排煙通道的場(chǎng)合，每路探頭監測1路排煙通道。

 

       在以油脂凈化效率表征的吸油煙機對固態(tài)污染物去除效果的實(shí)驗數據與實(shí)際烹飪菜品的實(shí)驗數據存在著(zhù)較好的一致性，因此可以采用水滴油實(shí)驗方法作為標準方法，對吸油煙機固態(tài)污染物凈化效率進(jìn)行測試。

       關(guān)于固態(tài)污染物的排放要求，應制定一個(gè)目前大多數廠(chǎng)商及其所屬機型都能夠滿(mǎn)足的濃度排放和凈化效率標準，并且應該兼顧新機及正在使用的吸油煙機，同時(shí)淘汰老舊高污染排放機型，使得企業(yè)進(jìn)行低污染排放機型的研發(fā)，根據以上原則及測試結果，將家庭吸油煙機油脂的排放標準制定為2.0mg/m3，凈化效率為85%；顆粒物的排放標準制定為5.0mg/m3，凈化效率為80%。

       關(guān)于氣態(tài)污染物標準的說(shuō)明，家庭烹飪油煙中以非甲烷總烴表示的VOCs濃度分別為1.33～9.04mg/m3和1.91～7.46mg/m3，由于目前市場(chǎng)上所售機型均沒(méi)有集成對家庭烹飪油煙中VOCs等氣態(tài)污染物進(jìn)行處理的凈化單元，關(guān)于VOCs凈化效率標準的確定，所采取的辦法是根據目前國內主要家庭吸油煙機廠(chǎng)商在此方面產(chǎn)品的開(kāi)發(fā)情況，以及近期通過(guò)努力研發(fā)普遍能夠達到的一個(gè)凈化效果水平作為標準制定的主要參考依據，根據對老板電器、方太、海爾等主要家庭吸油煙機廠(chǎng)商的調研和座談，認為50%以上的凈化效率是一個(gè)合理的水平，將家庭吸油煙機非甲烷總烴的排放標準制定為4.0mg/m3。

 

［1］蘇仕軍,蔣文舉,楊志山. 餐飲業(yè)外排烹調油煙氣的危害及凈化方法研究進(jìn)展[J].環(huán)境污染治理技術(shù)與設備, 2000(03):77-81.

［2］張楷,馬永亮,徐康富.飲食業(yè)油煙控制技術(shù)現狀分析[J].重慶環(huán)境科學(xué), 2003(04):55-58.

［3］段玉環(huán),謝超穎,方恒.餐飲業(yè)油煙污染及治理技術(shù)淺議[J].環(huán)境污染治理技術(shù)與設備, 2002(11):67-69.

［4］韓東梅，郭浩.家庭油煙污染物測試標準方法及建議排放限值研究.[J]研究，2021.

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

 

韓歡慶，女，現任安科瑞電氣股份有限公司，主要從事餐飲油煙監測的研發(fā)與應用。