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五種常見油煙凈化技術
1.1慣性分離法
慣性分離法的原理是通過慣性碰撞使油煙氣流運動方向發生強烈轉折,使油煙氣體中的顆粒物在慣性作用下到達沉積面而從氣流中脫離出來。主要設備為工業上慣用的慣性分離除霧設施,有金屬網罩、格柵等,這些設備目前在家用廚房抽油煙機中被廣泛采用,一些老式飲食業也在使用[2]。慣性分離法的主要優點是設備簡單、壓降較小(通常為50~100 Pa);缺點是對粒徑較小的顆粒去除率低,總去除率也較低,通常為50%~70%,而且由于油煙中顆粒物粘度很大,清洗維護工作量較大,故推廣應用受到限制,而且隨著城市環保執法的要求越來越嚴,這一方法的應用越來越受到限制。
1.2普通過濾法
普通過濾法的工作原理是使油煙氣通過過濾材料,油煙顆粒物在濾料的碰撞、攔截和擴散作用下被捕集于濾料中得到凈化。這種技術的關鍵是濾料的選擇一般選用吸油性能較高的高分子復合材料,其中活性炭應用最廣泛。當油煙氣體通過油煙過濾層時,過濾層能吸附油煙氣中的小顆粒氣溶膠,且對氣味有明顯凈化作用。但一般剛開始安裝時吸附效果好,隨著油煙霧的附著,吸附能力會逐漸減弱[3,4]。總體來說,過濾法的優點是投資小、凈化效率高,通常達80%以上,運行穩定可靠,但由于濾料捕集的顆粒物粘度較高,靠通常的重力自流或擠壓清除都很難清洗,濾料易堵塞,且壓降較大,如玻璃纖維床壓降高達1500 Pa,且占地面積大,只能安裝在室外,濾料需要定期更換,運行成本高,這些問題使過濾法的應用受到一定限制。
1.3液體洗滌法
液體洗滌法的原理為將油煙氣通過特殊的氣體分布裝置與吸收液接觸,將油煙氣中的顆粒物從氣相脫除到液相,從而達到凈化的目的。根據氣液接觸方式的不同,可以分為液膜式、噴淋式和沖擊式三種。液膜式油煙凈化裝置,其原理是通過特制的噴嘴在罩內的空間形成水霧、水膜,油煙通過引風機負壓吸到罩內后,油霧粒子與水霧、水膜充分接觸,經過慣性作用、截留作用、擴散作用而粘附在水滴上,水滴依靠本身的重力下降到罩的底檔板上,底擋板向罩里邊的溝槽傾斜,粘附了油珠的水流到溝槽后,通過回水管流到循環水箱,水箱做成特殊的形式兼起隔油池的作用。因為油的比重小于水,油珠依靠自身的浮力上升到水面,聚集成油層后撇除或自動流出加以回收。去除了浮油后的水再通過循環泵打到罩內循環使用。1999年,林斌[5]等開發出了集油煙捕集與凈化功能為一體的循環水定期更換的水霧水膜凈化器。當液氣比在1:500~1: 1000之間時,其凈化油煙粒子的效率為83%~94%。噴淋式是使油煙氣通過噴淋產生的水霧而實現凈化的,鄭展飛[6]、劉祖文[7]等在1992年和1999年先后研制的油煙和火煙凈化器,利用環形噴頭和金屬網形成的液膜來凈化油煙或火煙。其原理是油煙氣體由風管進入凈化器,經過液膜的凈化,油霧、油污溶于液體中,相互凝聚,最后被金屬網阻載后隨液體排出。液體中的污染物在凈化器底部的儲液池中被過濾清除,過濾后的液體進入液體循環器循環使用。沖擊式油煙凈化裝置是依靠抽油煙機的動力,使油煙氣沖擊水體,來實現油煙凈化。如陳喜山[8]等在2001年開發的將含油煙氣的氣流通過凈化裝置的折返式通道,高速沖擊溶液表明,使洗滌液翻騰飛濺和霧化,激起大量的泡沫和霧滴,與氣流中的油煙霧滴充分接觸,將其乳化和溶解,達到凈化油煙的目的,在風速為15~25 m/s內,洗滌液中吸收劑的質量濃度應在5%左右時,洗滌效率在85%~92%之間,裝置阻力位250~400 Pa之間。濕式凈化法的凈化效果比較高,而且能去除油煙中的SO2,CO2, NOx等廢氣,但濕式除塵器對亞微米級的顆粒物凈化效率較低[9];洗滌廢液未能較好解決,目前直接將洗滌廢液排入下水道,產生二次污染;另外洗滌液的消耗常常造成運行費用的增高。
1.4靜電沉積法
靜電沉積法的工作原理為將油煙引入高壓電場,在高壓電場中發生電離而使油煙中顆粒物荷電,在電場力作用下向集塵極運動,并在集塵極凝聚沉積下來從油煙中脫除,從而使氣體得到凈化。靜電凈化設備主要有兩個工作區域,前區安裝放電極,稱為電離區,油煙顆粒進入后首先荷電,后區安裝除塵極,稱為收塵區,荷電顆粒在此區域被捕集。靜電凈化設備的優點是設備緊湊、占地面積小、凈化效率高,通常可達90%以上,壓降較小,噪音和能耗低,運行費用低;缺點是不能去除氣態污染物,由于集塵極上油煙冷凝物粘度較高,形成油膜層,阻礙電場放電,導致凈化效率下降,而且集塵極清洗困難,維護工作量大,清除集塵極上的顆粒物時又易產生廢液的二次污染,還存在火災隱患[10]。另外,對中小型飲食業而言,靜電沉積型油煙凈化器設備投資費用較高。
1.5復合法
是指將兩種或兩種以上凈化方法結合起來。從治理效果來看,復合法是今后發展的方向。目前常見的有機械、靜電相結合;濕式、靜電相結合等方式。特別是濕式與靜電結合居多,此法可以將靜電沉積法語液體洗滌法的優勢有機地結合起來。這兩種除油方式的結合,不是簡單的效果疊加,而是相互補充、相互加強且相互克制對方的二次污染。靜電處理區能有效地去除油煙中的大顆粒污染物,使處理后的煙氣基本達到國標要求的排放標準,靜電處理雖然不能有效地清除小顆粒污染物和氣味分子,但能將其充分荷電,大大加強了后級的水噴淋處理效果;噴淋處理區充分利用了帶電粒子和離子與零電位物體之間的電荷鏡像力增強除塵效果,對一般凈化器很難處理的煙氣、氣味等污染物,進行了比較徹底的凈化;同時利用臭氧溶于水生成過氧化氫作為強氧化劑氧化被水滴及填料捕獲的污染物,減少了循環水的二次污染,同時減輕了靜電除塵器的必然產物———臭氧對大氣的污染。