基于TRIZ理论的城市防污治霾措施及效益分析

田华

摘 要：防污治霾已成为现代城市建设发展和人们健康生活的必然要求，而油烟排放是造成空气污染的重要因素之一。受TRIZ理论之局部质量原理的启发，使组成物体的每一部分都最大限度地发挥作用，利用在UV高效油烟光解净化器上加装涡流式无动力风机，发明烟道终端无动力油烟净化器，能有效地对油烟进行分解，防污治霾，具有安装方便、经济、高效、成本低廉等优点，有良好的市场前景及推广价值。

关键词：TRIZ理论；分解油烟；防污治霾；

中图分类号：TB472 文献标志码：A 文章编号：1673-291X（2017）32-0109-02

引言

空气污染物严重地影响着人类、植物及动物的生存环境，危害着人类的身体健康。防污治霾已成为现代城市建设发展和人们健康生活的必然要求。空气污染的主要因素有燃煤、机动车、工业、扬尘及餐饮污染、油烟排放等。济南市环境监测中心站大气自动科科长吕波介绍，济南市PM2.5来源中本地污染排放贡献占68%—80%，燃煤、扬尘、工业生产、机动车为主要来源，分别占27%、24%、18%、15%，餐饮、汽车修理、畜禽养殖、建筑涂装等其他排放约占PM2.5的16%[1]。中科院对京津冀雾霾天气进行专项研究结果表明，空气中检测出的大量氮氧有机颗粒物中，局地烹饪排放的油烟型有机颗粒物占21%；汽车尾气和燃煤产生的烃类有机颗粒物占18%。此项监测结果表明，餐饮产生的油烟对大气造成的污染超过汽车尾气[2]。

一、治理厨房油烟的紧迫性和必要性

人们普遍认为空气污染的“四大元凶”是燃煤、机动车、工业及扬尘，却忽视了厨房油烟排放对大气造成的污染。从上面的监测数据可知，厨房油烟对雾霾的贡献确实不小。未经处理的油烟直接排放到大气中，致使油烟中含有的各种短链、酮、酸、醇等有害气体及燃烧所产生的气态污染物（SO2、NO2、CO、CO2）及颗粒物（PM2.5、PM10）的浓度均超过室内空气质量标准规定的濃度限值，天然气的PM2.5、PM10超标倍数分别是117.0、145.5[3]。这些都严重影响了空气质量及居民的生活环境。

我国肺癌发病率已跃升为各类癌症之首。据美国哈佛大学公共卫生学院的研究表明，未来30年，中国将有8 300万人死于肺脏疾病，其中3 800万人直接死于肺癌。这意味着，我国每分钟就有2.4人死于肺癌。研究明确指出，被动吸烟和烹饪时吸进油烟是主要原因[2]。油烟的主要成分脂肪烃类虽然不是致癌物，但其中含大量的促癌物及大量导致基因突变的物质，都与肺癌的发生关联密切。检测出的多环芳烃是公认的强致癌物，它直接损伤人的生殖系统，导致皮肤癌、肺癌、上消化道肿瘤、动脉硬化、不育症等。在加拿大和英美等国的病例对照研究中发现，餐饮业厨师患肺癌、鼻咽癌和食管癌的危险性较大；香港卫生署给出毒理依据是，主妇在烹饪时会吸入比室外高出188倍的多环芳烃[4]。有关资料显示，在致癌因素中，烹调油烟是仅次于“深度吸烟”烟雾到达呼吸道深部的危险因素。研究还发现，烹调油烟还严重影响机体的免疫细胞、巨噬细胞、抗肿瘤效应、免疫监视等功能，从而使机体的免疫下降甚至遭到破坏。

油烟不仅严重影响着居民的身体健康，还给环境带来了巨大的污染。油烟是由微小的油滴、水气及燃料分解物混合而成的气溶胶，未经处理就向大气中排放时便会与空气中的灰尘粘合在一起，形成极其黏腻而不易清理的油污。这些油污会附着在烟道壁、墙壁及周围的建筑物上，会严重影响市容，而且会造成火灾隐患。

可见，治理油烟污染是防污治霾工作不可忽视的一个方面，是一件非常紧迫和必要的关系人们生活健康和居住环境的大事。

二、治理油烟污染迫切需要新技术和新成果

由于油烟的排放比较分散，排放后再想有效治理就比较困难，而且成本高。因此，选择合理有效的净化技术对油烟进行治理，已成为环保工作的一项迫在眉睫的大事。如何防治油烟对大气的污染？第一，可以建议有关部门制定严格的油烟排放标准和油烟净化产品的认证标准；第二，加大对厨具节能环保的资金投入，鼓励节能环保产品的开发；第三，建立起严格执法与社会监督相结合的管理体制。目前净化油烟的方法种类较多，有物理法（机械法、等离子体法、静电沉积法、过滤和吸附法、水处理法）、化学法（洗涤吸收法、热氧化焚烧和催化净化），生物法等。单纯使用某一种方法，要么效率不高，要么应用受限，要么成本太高，要么还需要提供安装场地，产生二次污染。这些方法也都不能从根本上消除油烟对大气的污染。我国市场上目前主流油烟净化产品为静电式油烟净化机，采用单纯的静电技术，难以从根本上消除油烟污染，而且因国内大多数抽油烟机是直排式的，油烟排放会受到雨水的影响。面对油烟净化这一世界性难题，国外也没有先进的技术可以借鉴，因而治理油烟迫切需要一些新技术和新成果被开发出来。

三、TRIZ理论在油烟净化技术上的应用

TRIZ（theory of Inventive Problem Solving）含义是发明问题的解决理论，是一整套系统化解决问题、发明问题的理论和方法体系。TRIZ理论之局部质量原理指出，使组成物体的每一部分都最大限度地发挥作用，例如，橡皮铅笔是在铅笔上加装一个橡皮，自动笔是笔芯上做一对耳朵，再加一个弹簧，于是产生了新的功能[5]。受这一理论的启发，在UV高效油烟光解净化器上加装一个涡流式无动力风机，发明了烟道终端无动力净化器，通过uv净化模型的紫外线光束照射油烟，将油脂高分子结构降解成低分子化合物，使其转化为水和二氧化碳，通过排烟管道排出室外。同时，该油烟净化器安装于烟道终端，无需动力抽吸油烟，主风道入口与组片配合形成向上的涡流，源源不断地将室内的油烟吸入该装置进行净化，节能环保[6]。

四、烟道终端无动力油烟净化器的优点

第一，净化效率高。UV光解式油烟净化器的分解净化能力可达到95%以上，油烟等有机污染物在紫外线光束、臭氧的协同作用下，被完全光解氧化，油烟排出风道前全部转变为二氧化碳和水，同时去除了油烟中98%的刺激性气味。endprint

第二，安装方便，维护成本低廉。本产品可安装在楼顶烟道出口，不涉及任何机械运作，也不产生任何噪音，运行稳定可靠。安装好后，无须进行清洗，只须每年进行一次检修，维护费用低廉。

第三，无污染，无动力。UV光解式油烟净化器出风口周围，不会对建筑物造成熏黑、滴油等观瞻性二次污染。本产品利用自然界风力及空气对流的原理，将任何平行方向的空气流动，加速并转变为由下而上垂直的空气流动，因而无需采用动力设备。

五、效益分析

据估算，一个家庭厨房油烟机每小时产生油烟800m3左右，按烟机每天运行2小时计算，则一个家庭灶每天会向大气排放1600 m3的油烟；一个1000万人口的城市，家庭总量在250万左右，总的油烟排放量便可达40億m3左右，这个数字相当可观，相当于一个长20公里、宽20公里、高度为100米（30层楼）的空间全部充满油烟。

如果能对这么大的空气污染量进行源头治理，则能从根本上解决防污治霾的一大问题，这也是现代城市建设环境治理所亟待解决的问题，国家每年都会花费大量的资金来治理环境污染。而这么大的污染量一旦排放到空气当中再去治理，则治理难度更大，花费的成本更高。

现在以一个1000万人口的城市来计算一下对油烟进行源头治理大概所需的费用。以4人为一户，则大概有250万套灶具，假设都以高层30层来计算，那么30个用户共用一个排烟道，则需要8.3万套油烟净化装置，整个城市安装烟道终端无动力净化器则需要人民币约8 000万—9 000万元，便可使该城市的家庭厨房油烟污染得到治理，居住环境的空气质量得到改善，治理污染成本低，效率高。

如果新增居民小区在建设初期就进行预装，以一个2 000户的小区（30层）为例，则需要66套净化设备，每套以1 500元计，则投入10万元就可以使整个小区的油烟排放得到有效治理，平均到每套房子上，则每套房子的建造成本仅需增加50元。可见其实施性好、便于安装，有极好的市场前景和推广价值，其社会效益也显而易见。

结语

以创新求发展，建设创新型国家是国家发展的战略核心。实践证明，运用TRIZ理论，可大大加快人们创造发明的进程而且能得到高质量的创新产品。一项新技术的发明是时代发展的必然产物，必将产生巨大的社会效益，也将对其他新技术的发明起到推动作用。endprint