众所周知,油烟是指食物烹饪、加工过程中挥发的油脂、有机质及其加热分解或裂解产物。烹调时,食用油和食物在高温条件下,产生的大量热氧化分解产物,主要由细颗粒物和气态物质(挥发性和半挥发性有机化合物)组成,其中部分分解产物以烟雾形式散发到空气中,形成油烟。当温度达到食用油的发烟点170℃时,出现初期分解的蓝烟雾,随着温度继续升高,分解速度加快,当温度达250℃时,出现大量油烟,并伴有刺鼻的气味。
污染源主要来自燃料的燃烧和炒菜锅内的油烟气,产生的有害物种类多,毒性大,像CO、SO2、CO2、NOx、丙烷、丙烯、丁烷、丁烯、戊烷、硫化氢、烟尘、臭气、热气、多环芳烃及强致癌物(如苯并蓖、氡等),即使用些电炊具,也会产生大量的氮氧化。这些有害物的浓度大大超过规定的居民区大气卫生标准,少则3-5倍,多则100倍之多。
油烟污染物成分比较复杂,既有油脂、蛋白质和原料等在受热条件下进行物理化学反应产生的有机烟气,也有加热操作过程中,油料物料液滴溅裂所分解、氧化、聚合的高分子化合物,再与燃烧烟气混合,形成气态、液态和固态的三类污染。
研究表明,油烟气组成化合物至少有300多种,其中含有多种有害化合物。油烟中主要有脂肪酸、烷烃、烯烃、醛、酮、醇、酯、芳香化合物和杂环化合物等,具体随所选用的烹调油种类、操作条件、操作规模及操作温度等的不同有很大差异。除此之外,厨房燃料在燃烧或不完全燃烧时也会产生大量的有害气体,如CO、CO2、NOx、SO2及颗粒物等。
目前各地对餐饮油烟污染的环境监测,大多数仍停留在手工监测阶段,时间覆盖率低,监测范围有限,难以反映较大区域内城市环境污染连续变化的情况,也难以达到实时监测、实时超标报警、无人值守的要求,且费工费时,严重影响了环保部门的办事效率和快速反应能力。
同时油烟净化器安装率不高,很多餐饮业没有严格通过环保行政机关环评。已成为社会难点问题,扰民问题特别严重,有利进一步督促和监管。
(1)早期油烟浓度在线监控系统:(属称代油烟浓度在线监控系统)
核心方法主要是监控风机和净化器的开关状态,只要风机和净化器是正常开启的,就简单的认为油烟排放也是正常达标的。
(2)当今的油烟浓度在线监控系统:(属称**代油烟浓度在线监控系统)
核心方法是监控油烟净化器的运行电压、电流、功率、状态,以及油烟排放浓度是否超标,同时辅以监控风机和净化器的开关状态,根据这些参数的变化,以判别油烟净化设备的净化率和洁净程度,从而估算设备是否需要进行清洗,以及油烟排放是否达标。
(3)环保专家论证,代油烟浓度在线监控系统的优点描述,简单有效,防止餐饮企业不开启净化设备。能行之有效现场监控净化器的运行效率,通过监控净化器的运行电压、电流等参数,可判断净化器的运行状态并估算净化效率,及时提醒清洗和报警。
(4)环保专家论述,代油烟浓度在线监控系统缺点或不足,由于这些方法实际上采用的是设备监控和动力监控的原理,都不能测量油烟浓度,不能判别油烟浓度是否超标,因而不能有效的解决油烟扰民的监管问题,导致环保行政执法成本增加,不能解决油烟污染的根本问题。
在油烟的传感器测量方面,和多家国外专业气体传感器厂家进行了深入合作。根据提供的研究数据,对相关气体传感器的参数配置提出了特别的要求,生产厂家对气体传感器的参数配置进行了优化设计。同时,采用多个气体传感器一起协同工作,而每个气体传感器都针对油烟的一部分特性做了特别优化,当多个传感器一起协同工作时,就能有效测量油烟内包含的各种成分,从而保证了油烟浓度测量结果的准确可靠。RTU模块对油烟浓度探测仪采集到的各种油烟信号进行综合计算和分析,并根据国标测量结果进行校准后得到终油烟浓度,结果准确可靠。
根据研究结果,各种不同菜系所生成的油烟浓度范围各不相同,油烟成分有很大区别,为了能够有效的测量油烟浓度,需要采用多个气体传感器进行协同工作,通过对多个气体传感器的采样结果进行综合分析,建立相对应的数学模型,才能够比较准确的计算出油烟浓度。实际应用中,需要根据不同的地域特色,针对不同的典型油烟特点,选用不同的传感器组合,以及对传感器的参数做不同的调校配置,配以不同的分析方法和数学模型,才能够得到准确的计算结果。
根据GB 18483-2001《饮食业油烟排放标准》,油烟浓度的标准测量方法为红外分光光度法。此标准规定了油烟的含量测量方法主要是监测油烟中的有机成分,油烟浓度在线监控系统对油烟的研究都是以此标准为依据。
图4-1为示意图,以蓝色代表实际油烟各种成分和综合总量,红色代表标准油烟测量方法能够测量的范围,红色与蓝色的交集代表了标准测量方法的测量结果,绿色和黄色分别代表气体传感器,绿色和黄色各覆盖一部分蓝色,表示各能测量一部分油烟成分,同时也各与红色有一部分交集,表示各自的测量结果都与标准测量结果有相关性。终得到的油烟浓度才能够更准确。