饮食业油烟净化设备检验技术优化探讨
2017-03-03赵启超朱浩然
郁 岩，赵启超，朱浩然
（1.国家环保产品质量监督检验中心，石家庄 050091；2.石家庄市鹿泉区环境保护局，石家庄 050051）
饮食业油烟净化设备检验技术优化探讨
郁 岩1，赵启超1，朱浩然2
（1.国家环保产品质量监督检验中心，石家庄 050091；2.石家庄市鹿泉区环境保护局，石家庄 050051）
根据对目前普遍使用的几种油烟净化设备的检测实践，分析了《饮食业油烟净化设备技术要求及检测技术规范（试行）》（HJ/T 62-2001）中检验方法常见的问题，提出了优化建议。
饮食业油烟；净化设备；检测规范；监测方法优化
导语
饮食业油烟（Cooking Oil Fumes, COFs），是指食物在烹饪、加工过程中挥发的油脂、有机质及其加热分解或裂解产物[1]。是一种成分极其复杂的气溶胶，形态为气、液、固三态混合悬浮物，包含NOx、SO2、烟尘颗粒物、挥发性有机物（VOCs）、油烟废气废液等，对人体组织危害极大。饮食业油烟污染早已引起我国政府的高度重视，在《大气污染防治法》第44条中明确规定：城市饮食服务业的经营者必须采取措施防止油烟对附近居民的居住环境造成污染。目前，油烟净化设备已成为治理油烟污染的首要武器，其需求量逐年增高，而高效的油烟净化方法也成为研究的热点。但我国现行的国家标准在油烟净化设备产品质量检测方面尚存在不易操作、测试精度低、数据重现性差等缺陷。
本文根据实际工作经验，对现行的油烟净化设备检验方法进行了分析，提出优化建议，以便更好地为饮食业油烟净化情况的监测和监管提供精确的数据支撑。
1 饮食业油烟净化设备现状
我国饮食种类丰富，烹饪方式繁多，相对于西餐等其他形式，烹饪时产生的油烟浓度较高，成分复杂。目前，国内餐厅采用的油烟净化设备大多技术水平不高，投资成本较低。采用的油烟净化设备主要有以下几种：
（1）机械物理法净化设备
应用过滤、惯性碰撞、吸附或其他机械分离原理去除油烟的方法。其原理简单、成本低、易维护，多用于油烟净化的预处理。
（2）高压静电法净化设备
应用静电沉积去除油烟的方法。油烟颗粒物进入设备后进行荷电，在电场力和重力作用下沉积于极板，此方法技术成熟，运用范围较广，是现在油烟净化设备普遍采用的方法之一。
（3）湿式电晕等离子法净化设备
此法是在传统静电法基础上发展起来的高效油烟净化方法，相比传统静电法大大简化了后期维护和清洗的成本。但此法对设备要求高，放电极电流强度、雾化装置流量及水滴雾化直径都直接影响荷电和捕集效率，原理复杂，很难达到最优的净化效果。
（4）湿式喷淋法净化设备
应用水膜、喷雾、冲击等液体吸收原理去除油烟的方法。此方法虽然有较高的处理效率，且能去除烟气和大部分有机污染物，但净化过程能耗高，易造成环境二次污染，逐渐被其他方法取代。
（5）复合净化法净化设备
是采用两种或两种以上净化方式，进行组合共同进行油烟净化的方法。现今净化设备多数不只使用单一的净化方法，如运用高压静电法的同时，采用过滤或吸附等物理法提升设备整体的净化能力，故此方法在油烟净化设备上运用较多。
采用上述净化原理的油烟净化设备净化，效率各不相同，故不能根据采用的方法直观判断其净化效率的高低。为了加强对油烟污染的监管，科学有效的检测方法是验证油烟净化设备的净化性能和保证油烟净化设备能够满足排放标准的重要手段。
2 现行油烟净化设备的检测方法分析
目前，我国针对油烟净化设备的检测方法参照《饮食业油烟净化设备技术要求及检测技术规范（试行）》（HJ/T 62-2001）和《饮食业油烟排放标准（试行）》（GB 18483-2001）进行。
2.1 检测技术规范简介
标准要求，油烟净化设备的进出风连接管道内风速应小于20m/s，进出风连接管道应各有一段4.5倍直径（或当量直径）的直管段。在距弯头、变径管等管件下游3倍直径（或当量直径）处设采样口。油烟发生装置应能满足10min平均油烟浓度变化小于5%，并且油烟发生量可调，以适应不同处理油烟气量和浓度的要求。
配合标准要求的测试系统，采用能自动跟踪烟气流速、实现等速同步采样的采样设备进行油烟采集，油烟经过等速采集吸附在采集枪内的滤芯中，将收集了油烟的滤芯置于带盖的聚四氟乙烯套筒内，在实验室用四氯化碳作溶剂进行超声清洗，移入带盖的石英比色皿定容，用红外分光光度法测定油烟的含量[2]，并计算出采样过程中标准状态下干烟气的体积，经过运算得出油烟排放浓度。
另外，在油烟采样过程中，通过油烟净化设备进出风道内流量和气体全压的比较，可以得出此设备的漏风率和本体阻力。标准要求油烟净化设备本体漏风率应小于5%，湿式、静电式设备本体阻力不应大于300Pa，机械式、复合式不应大于600Pa。
2.2 检测过程中易出现的问题
按照标准中的检测系统进行采样，油烟气体在4.5倍直径的风道内很难达到层流的稳定状态，而且未对风机类型进行规定，在实际操作中，轴流风机易在风道中形成漩涡，严重影响流量测定和油烟采集。实验室分析中，萃取液的选择也会严重影响油烟浓度分析的准确度和精确度。
在油烟浓度实时监测方面，现有的探测装置易受其他气体的干扰，数据的精度低、重现性差，影响准确判别被测设备的净化效率，检测结果的可比性差，不能成为监管部门对饮食业油烟排放监管的有效技术支撑。
3 油烟净化设备的检测方法优化建议
随着“零排放”和“超低排放”要求的进一步推进，标准中要求的检测和分析方法虽基本上可以满足对现有净化设备去除率、本体阻力、漏风率等性能指标的检测和分析，但在检测系统、采样、取样分析等方面，均有可进一步优化的空间，以达到精测的目的。
3.1 优化采样条件，提高采样的稳定性
实际操作中，现有的采样设备等速采样的实时同步效果差，需要测试系统风道内油烟气流为层流状态。但在工况下，气流长度在3倍直径的风道内很难达到层流状态，特别是在设备入口端的风道内，因为集风罩效果的差异，极易形成旋转的湍流，从而影响采样设备的等速采集。建议参照《固定污染源排气中颗粒物测定与气态污染物采样方法》（GB/T 16157-1996）中对采样条件的规定，将采样口开设在弯道或变径管下游直径6倍处，而且采用离心风机，尽可能减小气流变化带来的不良影响，实现较高的等速同步重现率。
3.2 优化萃取液选择，提高实验精度
在实验室采用红外分光光度法分析时，国家标准要求使用四氯化碳作为萃取剂，分析过程中需进行多次移液至比色管中，四氯化碳易挥发且有毒，移液过程中极易发生损耗，对实验数据的精确度产生严重影响。在实际操作中，作为四氯化碳代替品的试剂有六氯四氟丁烷（S-316）、四氯乙烯等。S-316毒性低，萃取率高，不易挥发，是理想的萃取剂，但生产工艺复杂，价格昂贵；四氯乙烯虽然较S-316相对便宜，但仍具有较高毒性；故寻找易萃取油类且难挥发无毒性的溶剂取代四氯化碳是提高实验室分析精度的当务之急。建议有条件的单位使用六氯四氟丁烷（S-316）作为萃取剂。
3.3 优化测试风道，减小其对漏风率的影响
在进行漏风率的检测中，没有考虑风道本身的密封性问题，各种净化设备大小不一，形态各异，有直接安装在灶台的净化装置，也有安装在外部风道的净化设备，故测试系统中的风道与待测设备的连接成为实验室检测系统的难题，建议采用变径、胶带等密封物品，在
确认密封后再进行测试。
3.4 优化测试系统，确保被测油烟完全净化
在标准规定的整个测试系统中，并没有考虑如果被测净化设备效果未达标，处理后的烟气浓度超过标准要求2.0mg/m3的情况，因此，应该在实验室检测系统内配置自带的油烟处理装置，确保油烟烟气完全净化后排放，避免实验过程中对实验室或外界环境的污染，保证实验人员的健康和安全。
改进后的油烟净化设备测试系统尽可能实现层流气流，确保整体的气密性，提高实验室分析准确度和精度，更真实地体现待测油烟净化设备的性能指标。改进后的油烟净化设备测试系统如下图。
改进后的油烟净化设备测试系统示意图
4 油烟排放浓度实时监测仪器的适用性分析
目前，对颗粒物和气态污染物的快速检测方法有光散射法、β射线法和电化学法，这些方法对湿度及工况的要求较高，且油烟中既有颗粒物，又有油滴液体，还有气态烟气，成分复杂，为固、液、气三态混合物，即使同时进行颗粒物和气态烟气的检测，由于油烟中污染物的权重值未知等原因，仍无法对含油量进行在线分析，故油烟浓度实时监测仪器的精度仍有待商榷。
上述问题，为油烟净化设备的检测和油烟排放监管带来重重障碍，因此，提高检验方法的精确度，保证检验的重现性和可比性，才能对油烟净化设备的质量快速做出综合全面的评价，达到对饮食业油烟实施有效监管的目的。
5 结语
公众对饮食业油烟污染问题的关注，提高了企业对油烟净化设备研发、使用的重视。高效科学地检测方法是检验净化设备各项性能指标的重要保障，是制订科学排放标准的重要依据。通过对饮食业油烟现有检测方法的分析，从采样、测试到实验室分析均有优化改进，即如何尽可能地使烟气气流达到匀速稳定的层流状态时采样，寻找高效无毒的萃取剂，提高颗粒物快速检测方法的精确度等。提高对饮食业油烟污染监测数据的精确度和重现性，可对评价饮食业油烟净化设备的质量和净化效果的分析提供精准数据，为开发新型高效的净化方法，满足“零排放”和“超低排放”监测要求，提供科学严谨的技术支撑。
[1] 马永亮，徐富康，贺克斌，等.HJ/T 62-2001饮食业油烟净化设备技术要求及检测技术规范（试行）[S]. 中国环境科学出版社，2000.
[2] 国家环境保护总局，国家质量监督检验检疫总局. GB 18483-2001饮食业油烟排放标准（试行）[S]. 中国环境科学出版社，2000
Discussion on Testing Technology Optimization for Cooking Oil Fumes Purifying Equipment in Catering Trade
YU Yan1, ZHAO Qi-chao1, ZHU Hao-ran2
(1.China National Center for Quality Supervision and Test of Environmental Protection Products, Shijiazhuang 050091; 2. Shijiazhuang Luquan District Environmental Protection Bureau, Shijiazhuang 050091, China)
Based on the testing and practice for the cooking oil fumes (COFs) purifying equipment, the paper analyzes the common problems of testing method in the
cooking oil fumes of catering trade; purifying equipment, testing criterion; optimization of monitoring method
X701
A
1006-5377（2017）02-0061-03
