淺談家庭油煙污染物測試標(biāo)準(zhǔn)及解決方案

張娟

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(jī)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(jī)污染物排放標(biāo)準(zhǔn)》，選用水滴油實驗方法作為標(biāo)準(zhǔn)方法，對吸油煙機(jī)固態(tài)污染物凈化效率進(jìn)行測試。結(jié)果表明，在以油脂凈化效率表征的吸油煙機(jī)對固態(tài)污染物去除效果的實驗數(shù)據(jù)與實際烹飪菜品的實驗數(shù)據(jù)存在著較好的一致性，因此可以采用水滴油實驗方法作為標(biāo)準(zhǔn)方法，對吸油煙機(jī)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；水滴油實驗；安科瑞；餐飲油煙監(jiān)測云平臺

 

       隨著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(yán)重的油煙污染問題，引起了社會各界的關(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)過吸油煙機(jī)等設(shè)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，無法進(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，目前無法通過油煙凈化設(shè)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(jù)資料統(tǒng)計，國內(nèi)絕大部分的家庭用吸油煙機(jī)，它們大多沒有油氣分離功能，僅僅是簡單的將排煙管與風(fēng)機(jī)連接起來，實現(xiàn)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，造成常見的“油鼻涕”現(xiàn)象。

       《飲食業(yè)油煙排放標(biāo)準(zhǔn)》（GB18483-2001）是我國關(guān)于油煙方面的現(xiàn)行標(biāo)準(zhǔn)，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(biāo)準(zhǔn)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(biāo)準(zhǔn)的基礎(chǔ)上，隨后又有山東、上海、天津等地分別出臺了嚴(yán)于國家標(biāo)準(zhǔn)的飲食業(yè)油煙排放地方標(biāo)準(zhǔn)，但這些標(biāo)準(zhǔn)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(yīng)的排放限值標(biāo)準(zhǔn)。

 

1.1測試平臺

       測試平臺由兩個灶臺組成，如圖1所示，其中一個灶臺安裝集氣罩收集并排放油煙，另一個灶臺安裝吸油煙機(jī)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(jī)的灶臺用于測定經(jīng)過吸油煙機(jī)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位沒有特殊要求。為了保證烹飪油煙通過集氣罩排放和通過吸油煙機(jī)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，測試平臺通過在排煙管的尾部設(shè)置引風(fēng)機(jī)，通過變頻器調(diào)節(jié)電機(jī)工頻，使尾部風(fēng)機(jī)引風(fēng)量和吸油煙機(jī)的排風(fēng)量相同，保證原始排放的污染物沒有被稀釋或者濃縮，保證凈化前后污染物濃度的可比性。

1.2實驗方法

       實驗裝置由溫控系統(tǒng)和滴液系統(tǒng)組成。溫控系統(tǒng)通過測試平臺上設(shè)置的電爐為試驗鍋加熱，電爐發(fā)熱盤直徑應(yīng)與試驗鍋直徑相等，用熱電偶來檢測鍋底溫度，并通過溫控系統(tǒng)的自動監(jiān)測，使實驗過程中鍋底溫度始終保持在（170±10）℃；試驗鍋為表面無涂層的平底鐵鍋，直徑（200±20）mm、高度125mm，鍋底厚度不小于8mm。滴液系統(tǒng)用于定時、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(nèi)勻速滴完，計量結(jié)束20s平底鍋中的混合液應(yīng)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(nèi)的油煙廢氣5min，將油脂顆粒吸附于金屬濾筒內(nèi)，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(shù)分別為2930cm-1（CH2基團(tuán)中C-H鍵），2960cm-1（CH3基團(tuán)中C-H鍵），3030cm-1（芳香環(huán)中C-H鍵）譜帶處的吸光度，由以上三個譜帶吸光度計算樣品清洗液中油脂的含量，再通過采集到的標(biāo)準(zhǔn)干煙氣流量推導(dǎo)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(nèi)的油煙廢氣5min，采用雙層濾膜對油煙中的顆粒物進(jìn)行過濾截留，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(xì)玻璃纖維濾膜，孔徑為0.3μm，樣品采集前后對濾膜進(jìn)行恒溫恒濕后稱量，以去除濾膜中的游離水分對測定結(jié)果的影響，之后由經(jīng)過恒溫恒濕的濾膜采樣前后的質(zhì)量差，以及過采集到的標(biāo)準(zhǔn)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(biāo)準(zhǔn)規(guī)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(yīng)的除甲烷外的碳?xì)浠衔锟偭?，以碳計?

 

       利用已搭建好的家庭吸油煙機(jī)污染物排放測試平臺進(jìn)行水滴油實驗，對7種吸油煙機(jī)油脂、顆粒物、VOCs排放特征以及固態(tài)污染物凈化效果開展測試與評估，驗證該方法是否可以對不同吸油煙機(jī)固態(tài)污染物凈化效率進(jìn)行區(qū)分，作為一種具體的、可操作的標(biāo)準(zhǔn)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(jī)水滴油實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(jī)的污染物排放濃度以及凈化效率具有顯著差別。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(jī)對油脂的凈化效果要優(yōu)于對顆粒物的凈化效果，這與實際烹飪菜品實驗所得結(jié)果一致，因此該方法具有一定的代表性。

圖2水滴油實驗油脂凈化效率

圖3水滴油實驗顆粒物凈化效率

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，通過集氣罩收集后直接排放油煙中非甲烷總烴的測定結(jié)果為6.37mg/m3。根據(jù)實驗結(jié)果分析，導(dǎo)致非甲烷總烴測試結(jié)果在一定范圍內(nèi)波動主要由于以下兩個原因：

一是由于實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(shè)定爐溫，但通過熱電偶測試得到的鍋底溫度變化幅度較大，在實驗中需要不停地對電爐加熱檔位進(jìn)行調(diào)整以滿足（170±10）℃的溫度要求，因此發(fā)煙過程不是一個恒定的工況；另一個原因是由于所測試的吸油煙機(jī)類型（側(cè)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(dǎo)致NMHC污染物濃度在一定范圍內(nèi)波動的原因。

圖4水滴油實驗NMHC排放情況

2.3 數(shù)據(jù)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(shù)據(jù)存在一定程度的偏差。對實驗過程進(jìn)行分析可知，實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(dāng)一部分是食物中有機(jī)質(zhì)熱氧化或熱裂解產(chǎn)生的固態(tài)顆粒物；而水滴油實驗所排固態(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驗數(shù)據(jù)在理論上要比稱重法測得的數(shù)據(jù)相對更為可靠。因此，在對水滴油實驗和實際烹飪菜品兩種工況所測數(shù)據(jù)進(jìn)行比較時，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。通過以上結(jié)論，在制定《家用吸油煙機(jī)污染物排放標(biāo)準(zhǔn)》時可以考慮將水滴油實驗方法作為標(biāo)準(zhǔn)方法，對吸油煙機(jī)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(shù)據(jù)比較

圖6不同工況下顆粒物凈化效率數(shù)據(jù)比較

 

       為了彌補(bǔ)現(xiàn)存餐飲行業(yè)在煙油監(jiān)測上的漏洞，同時便利監(jiān)管部門的監(jiān)察，安科瑞油煙監(jiān)測云平臺應(yīng)運而生。油煙監(jiān)測模塊通過2G/4G與云端平臺進(jìn)行通信和數(shù)據(jù)交互，系統(tǒng)能夠?qū)ζ髽I(yè)餐飲設(shè)備的開機(jī)狀態(tài)、運行狀態(tài)進(jìn)行監(jiān)控；實現(xiàn)開機(jī)率監(jiān)測，凈化效率監(jiān)測，設(shè)施停運告警，待清洗告警，異常告警等功能；對采集數(shù)據(jù)進(jìn)行統(tǒng)計分析、排名等統(tǒng)計功能；較之傳統(tǒng)的靜電監(jiān)測方案，更具實效性。平臺預(yù)留與其他應(yīng)用系統(tǒng)、設(shè)備交互對接接口，具有很好的擴(kuò)展性。

3.1平臺結(jié)構(gòu)

       平臺GIS地圖采集餐飲油煙處理設(shè)備運行狀態(tài)和油煙排放的濃度數(shù)據(jù)，自動對超標(biāo)排放及異常企業(yè)進(jìn)行提示預(yù)警，監(jiān)管部門可迅速進(jìn)行處理，督促餐飲企業(yè)整改設(shè)備，并定期清洗、維護(hù)，實現(xiàn)減排環(huán)保，不擾民等目的?，F(xiàn)場安裝監(jiān)測終端，持續(xù)監(jiān)測油煙凈化器的工作狀態(tài)，包括設(shè)備運行的電流、電壓、功率、耗電量等等，同時結(jié)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(biāo)，系統(tǒng)會發(fā)出異常信號。

       ■油煙監(jiān)測設(shè)備用來監(jiān)測油煙、顆粒物、NmHc等數(shù)據(jù)

       ■凈化器和風(fēng)機(jī)配合對油煙進(jìn)行凈化處理，同時對凈化設(shè)備的電流、電壓進(jìn)行監(jiān)測

       ■設(shè)備通過4G網(wǎng)絡(luò)將采集的數(shù)據(jù)上傳至遠(yuǎn)程云端服務(wù)器

3.2 平臺主要功能

(1)在線監(jiān)測

       對油煙排污數(shù)據(jù)的監(jiān)測，包括油煙排放濃度，顆粒物，NmHc等數(shù)值采集監(jiān)測;同時對監(jiān)控風(fēng)機(jī)和凈化器的啟停狀態(tài)、運行數(shù)據(jù)進(jìn)行監(jiān)測。

(2)告警數(shù)據(jù)監(jiān)測

       系統(tǒng)根據(jù)采集的油煙數(shù)值大小，產(chǎn)生對應(yīng)的排放超標(biāo)告警;對凈化器的運行數(shù)據(jù)分析，上傳凈化設(shè)備對應(yīng)的運行、停機(jī)、故障等告警事件。

(3)數(shù)據(jù)分析

       運行時長分析，離線分析；告警占比、排名分析；歷史數(shù)據(jù)統(tǒng)計等。

(4)隱患管理

       系統(tǒng)對采集的告警數(shù)據(jù)分析，產(chǎn)生對應(yīng)的隱患記錄，派發(fā)、處理隱患，及時處理告警，形成閉環(huán)。

(5)統(tǒng)計分析

       包括時長分析、超標(biāo)分析、歷史數(shù)據(jù)、分析報告等模塊。

(6)基礎(chǔ)數(shù)據(jù)維護(hù)

       個人信息、權(quán)限維護(hù)，企業(yè)信息錄入，對應(yīng)測點信息錄入等。

(7)數(shù)據(jù)服務(wù)

       數(shù)據(jù)采集，短信提醒，數(shù)據(jù)存儲和解析。

3.3 油煙監(jiān)測主機(jī)

       油煙監(jiān)控主機(jī)是現(xiàn)場的管理設(shè)備，實時采集油煙濃度探測器和工況傳感器的信號，進(jìn)行數(shù)據(jù)處理，通過有線或無線網(wǎng)絡(luò)通訊將數(shù)據(jù)傳輸?shù)椒?wù)器平臺。同時，對本地數(shù)據(jù)進(jìn)行存儲，監(jiān)控現(xiàn)場設(shè)備狀態(tài)，提供人機(jī)操作界面。

具體技術(shù)參數(shù)如下：

3.4 設(shè)備選型方案

注：雙探頭適合雙排煙通道的場合，每路探頭監(jiān)測1路排煙通道。

 

       在以油脂凈化效率表征的吸油煙機(jī)對固態(tài)污染物去除效果的實驗數(shù)據(jù)與實際烹飪菜品的實驗數(shù)據(jù)存在著較好的一致性，因此可以采用水滴油實驗方法作為標(biāo)準(zhǔn)方法，對吸油煙機(jī)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(yīng)制定一個目前大多數(shù)廠商及其所屬機(jī)型都能夠滿足的濃度排放和凈化效率標(biāo)準(zhǔn)，并且應(yīng)該兼顧新機(jī)及正在使用的吸油煙機(jī)，同時淘汰老舊高污染排放機(jī)型，使得企業(yè)進(jìn)行低污染排放機(jī)型的研發(fā)，根據(jù)以上原則及測試結(jié)果，將家庭吸油煙機(jī)油脂的排放標(biāo)準(zhǔn)制定為2.0mg/m3，凈化效率為85%；顆粒物的排放標(biāo)準(zhǔn)制定為5.0mg/m3，凈化效率為80%。

       關(guān)于氣態(tài)污染物標(biāo)準(zhǔn)的說明，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，由于目前市場上所售機(jī)型均沒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(biāo)準(zhǔn)的確定，所采取的辦法是根據(jù)目前國內(nèi)主要家庭吸油煙機(jī)廠商在此方面產(chǎn)品的開發(fā)情況，以及近期通過努力研發(fā)普遍能夠達(dá)到的一個凈化效果水平作為標(biāo)準(zhǔn)制定的主要參考依據(jù)，根據(jù)對老板電器、方太、海爾等主要家庭吸油煙機(jī)廠商的調(diào)研和座談，認(rèn)為50%以上的凈化效率是一個合理的水平，將家庭吸油煙機(jī)非甲烷總烴的排放標(biāo)準(zhǔn)制定為4.0mg/m3。

 

【參考文獻(xiàn)】

［1］蘇仕軍,蔣文舉,楊志山. 餐飲業(yè)外排烹調(diào)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(shè)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(xiàn)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(shè)備, 2002(11):67-69.

［4］韓東梅，郭浩.家庭油煙污染物測試標(biāo)準(zhǔn)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(jiān)測云平臺.2020.05版.

 

作者簡介：

張娟，女，現(xiàn)任安科瑞電氣股份有限公司，主要從事餐飲油煙監(jiān)測的研發(fā)與應(yīng)用