餐飲油煙一體化處理系統(tǒng)的制作方法
【專利摘要】本實用新型屬于環(huán)境保護應用領(lǐng)域，涉及一種餐飲油煙一體化處理系統(tǒng)，由雙極性預荷電裝置I、交流電場凝并捕集裝置II和等離子體催化凈化裝置III構(gòu)成；雙極性預荷電裝置I連通交流電場凝并捕集裝置II，交流電場凝并捕集裝置II連通等離子體催化凈化裝置III。1~10μm左右小粒徑油煙顆粒去除效率達到99%以上。油煙中殘留的1μm以下超細油煙氣溶膠和VOCs在強化的電暈放電下，大部分被生成的強氧化自由基和催化劑的協(xié)同作用下催化氧化分解成CO2和H2O，同時消除異味，凈化后的氣體直接排入大氣。滿足現(xiàn)行的《飲食業(yè)油煙排放標準》(GB18483-2001)和未來標準修訂后的更高要求。
【專利說明】餐飲油煙一體化處理系統(tǒng)
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本實用新型屬于環(huán)境保護應用【技術(shù)領(lǐng)域】，主要涉及一種餐飲業(yè)油煙一體化處理系統(tǒng)，是一種可以同時去除餐飲油煙中氣溶膠、VOCs和異味的有效凈化處理系統(tǒng)。
【背景技術(shù)】
[0002]現(xiàn)在人們幾乎“談PM2.5色變”，但殊不知PM2.5 一個重要排放源就在我們身邊，即餐飲油煙。餐飲油煙廢氣和工業(yè)廢氣、機動車尾氣被視為城市的三大“污染殺手”，對PM2.5的貢獻率超過10%。
[0003]食用油和食物在高溫條件下，會發(fā)生熱分解或裂解，形成一種氣態(tài)、液態(tài)和固態(tài)3種有機物形態(tài)的混合體，即油煙。根據(jù)形態(tài)不同，液態(tài)和固態(tài)顆粒物的混合體稱為油霧，粒徑在0.010?IOym之間；氣態(tài)部分則作為揮發(fā)性有機物(VOCs)排放。在餐飲油煙中，可檢測出的V0Cs300多種。餐飲油煙多屬于低空排放，對ΡΜ2.5等大氣顆粒物的貢獻良多，油霧排出后可直接形成ΡΜ2.5，而VOCs通過在空氣中的化學反應，也可以形成ΡΜ2.5。
[0004]餐飲油煙的成分復雜，具有一定的吸入毒性、免疫毒性和致變毒性。大量研究表明，餐飲油煙中存在著能使染色體損傷、DNA損傷等不同生物學效應的細胞遺傳毒性物質(zhì)，具有致突變性。英國一項研究報告稱，在通風系統(tǒng)差、燃燒效能極低的炊具上做飯I小時，對健康造成的損害，相當于每天吸兩包煙。上海中醫(yī)藥大學一項長達5年的肺癌流行病學調(diào)查也發(fā)現(xiàn)了同樣問題。而上海第二醫(yī)科大學一項針對女性肺癌的病例對照研究則發(fā)現(xiàn)，女性肺癌的誘發(fā)因素除吸煙外，與廚房小環(huán)境的空氣污染有密切關(guān)系，人群中51%的肺鱗癌和61%的肺腺癌的發(fā)生應歸因于家庭廚房油煙污染。
[0005]而餐飲油煙排放的量也很可觀。根據(jù)第一次全國污染源普查數(shù)據(jù)，2010年我國共有餐飲企業(yè)175.07X IO4家，其中規(guī)模以上餐飲業(yè)21595個，占總數(shù)1.2%。2010年我國精制食用植物油產(chǎn)量3878.54X 104t，其中城鎮(zhèn)居民平均每人每年購買食用植物油8.84kg，農(nóng)村為6.31kg，則居民每年消耗植物油1015.57X 104t，烹飪油煙VOCs排放因子為5.03g/kg則每年僅家庭烹飪可產(chǎn)生VOCs 5.lX104t。
[0006]與此同時，在餐飲油煙治理方面又存在諸多薄弱環(huán)節(jié)。在控制餐飲油煙污染方面，我國已經(jīng)出臺了一系列法律法規(guī)，包括《中華人民共和國環(huán)境保護法》、《中華人民共和國大氣污染防治法》以及從2002年I月I日起實施的《飲食業(yè)油煙排放標準》(GB18483-2001)，對于餐飲油煙排放都有明確規(guī)定。但我國餐飲油煙治理方面仍有諸多問題:
[0007]首先是監(jiān)管層面臨很大的挑戰(zhàn)。由于技術(shù)、資金以及環(huán)境意識薄弱等原因，一小部分飲食服務企業(yè)并未能按照要求安裝油煙凈化裝置，而已安裝油煙凈化裝置的部分飲食服務企業(yè)在日常的運行方面并不給力。
[0008]其次，在餐飲油煙排放標準方面也存在問題。據(jù)了解，目前我國一直沿用的2002年發(fā)布的《飲食業(yè)油煙排放標準》(GB18483-2001)規(guī)定了飲食業(yè)單位油煙的最高允許排放濃度為2.0mg/m3,但是并沒有規(guī)定VOCs的排放濃度。[0009]第三，家庭廚房的油煙排放不容忽視。盡管大多數(shù)家庭都安裝了抽油煙機，但抽油煙機的作用只是將油煙排出室外，并沒有達到凈化作用。專家認為，如此眾多的家庭油煙排放量也不容小覷。
[0010]目前，國內(nèi)外餐飲油煙處理技術(shù)主要有以下幾種:
[0011](I)機械凈化法
[0012]機械凈化法的原理是利用油煙顆粒的質(zhì)量大于空氣質(zhì)量，通過重力、離心力、慣性力等使油煙顆粒分離出來，以達到凈化的目的。機械凈化法使用設備簡單，壓降小，成本較小，但去除油煙的效率不高，通常只有50%~70%，對粒徑較小的成分往往難以達到分離效果，且分離的油煙污染物易堆結(jié)且不易清洗，一般只作為凈化工藝的預處理。
[0013](2)高壓靜電凈化法
[0014]高壓靜電凈化的原理是使油煙廢氣通過高壓電場，使油煙微粒荷電在電場力的作用下沉積下來，以達到凈化的目的。這種設備的投資少、占地小、阻力小、無二次污染。由于易捕捉粒徑較小的油滴，凈化效率高可達85、5%。但形成的油垢黏度較高，不易清洗；若用清洗劑清洗會導致二次污染，長期使用會在集塵極表面形成一層油膜層，使凈化效率大幅下降。
[0015](3)洗滌吸收法
[0016]洗滌吸收法是使吸收液與油煙廢氣接觸，使污染物從氣相轉(zhuǎn)移到液相從而得以去除。常見的洗滌吸收工藝為 噴淋、循環(huán)水膜與集氣罩相連的運水煙罩等。洗滌吸收法處理油煙廢氣的效率高，且對燃燒產(chǎn)生的污染物so2、nox等也有一定的去除效果。這種設備結(jié)構(gòu)簡單、投資少占地小、運行費用低、維修管理方便；但存在阻力大、產(chǎn)生油污水二次污染的缺點，凈化效率一般在80 %左右。
[0017](4)過濾吸附法
[0018]過濾吸附法的原理是利用油煙廢氣中的顆粒物與過濾材料慣性碰撞、截留和擴散沉積共同作用下被捕集于濾料中從而達到凈化的效果。常用的過濾材料有活性炭、濾布、纖維、陶瓷以及一些特殊礦物質(zhì)如海泡石等，其中以活性炭最為廣泛。濾料的孔隙大小、厚度、顆粒物粒徑和過濾風速是影響去除效率的主要因素。這種設備投資少、運行費用低、無二次污染、維修管理方便；但有阻力大、占地大、需要經(jīng)常更換濾料的缺點。凈化效率一般在80-90%。
[0019](5)熱氧化焚燒法和催化凈化法
[0020]熱氧化焚燒法是利用熱推進的反應，將油煙氣中的有毒成分轉(zhuǎn)換成安全狀態(tài)，適用于大型餐飲業(yè)。催化凈化法是采用各種具有自凈化功能的催化劑，在烹調(diào)過程中通過催化氧化燃燒將油滴轉(zhuǎn)化為CO2和水蒸汽,從而消除污染和臭味,適用于中小型餐飲業(yè)。
[0021](6)生物降解法
[0022]生物降解法是利用特定的微生物對油煙污染物的降解作用達到凈化的目的。微生物對油煙中的大部分成分都有降解能力，可利用油煙對污泥進行馴化培養(yǎng)，當其具備一定的降解能力時，將污泥掛膜于填料塔中，當油煙廢氣通過時可被吸收降解。生物降解法受溫度影響較大，當溫度較高的油煙通過時降解效果會降低。
[0023]餐飲油煙廢氣對環(huán)境和人類均有較大的危害，而且隨著社會經(jīng)濟的不斷發(fā)展，油煙廢氣的污染有進一步擴大的趨勢，因此，深入研究其污染治理技術(shù)，對于控制和治理油煙廢氣具有重要意義。采用單一方法對油煙廢氣進行凈化處理，往往存在處理效果不理想，容易造成二次污染等缺點，而復合凈化技術(shù)采用多種凈化方法聯(lián)用，通過優(yōu)勢互補，揚長避短，能夠取得較好的效果，這也餐飲油煙廢氣凈化的發(fā)展方向。
[0024]因此，本實用新型提出了一種新的餐飲油煙一體化處理方法，實現(xiàn)了餐飲油煙中氣溶膠、VOCs和異味的同時去除，可以滿足現(xiàn)行的《飲食業(yè)油煙排放標準》(GB18483-2001)，也將滿足未來標準修訂后的更高要求。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0025]1、發(fā)明目的:
[0026]本實用新型的目的是為解決現(xiàn)行餐飲油煙處理技術(shù)中只能實現(xiàn)對較大油煙顆粒去處，不能同時有效地去除IMffl以下的超細油煙氣溶膠、VOCs和異味的問題，而提出的一種有效的餐飲油煙一體化處理系統(tǒng)，該系統(tǒng)效率高，二次污染小。
[0027]2、技術(shù)方案:
[0028]本實用新型是通過以下技術(shù)方案來實現(xiàn)的:
[0029]餐飲油煙一體化處理系統(tǒng)，其特征在于:該系統(tǒng)由雙極性預荷電裝置、交流電場凝并捕集裝置和等離子體催化凈化裝置構(gòu)成；雙極性預荷電裝置連通交流電場凝并捕集裝置，交流電場凝并捕集裝置連通等離子體催化凈化裝置；雙極性預荷電裝置內(nèi)交替布置有正極性電暈極、接地極和負極性電暈極，正極性電暈極與直流正高壓電源連接，負極性電暈極與第一直流負高壓電源連接，所有板電極均接地；交流電場凝并捕集裝置內(nèi)平行布置有電極板，電極板與交流電源連接；等離子體催化凈化裝置內(nèi)依次設置有多針電極、金屬篩網(wǎng)、多孔催化劑層和金屬篩網(wǎng)電極，多針電極、金屬篩網(wǎng)與多孔催化劑層保持有間距，多針電極與第二直流負高壓電源相連，多孔催化劑層與金屬篩網(wǎng)電極相連，金屬篩網(wǎng)電極接地。
[0030]多針電極、金屬篩網(wǎng)與多孔催化劑層保持有間距。
[0031]多孔催化劑層為MnOxAl2O3多孔催化劑層。
[0032]3、優(yōu)點及效果:
[0033](I)通過雙極性預荷電-交流電場電凝并實現(xiàn)了餐飲油煙中油煙粒徑從小變大的過程，更有利于f IOMffl左右細小油煙顆粒的捕集，去除率可達99 %以上；
[0034](2)通過等離子體催化凈化裝置，油煙中的超細氣溶膠和VOCs等主要被催化氧化分解為CO2和H2O,同時去除異味，二次污染小；
[0035](3)在自然空氣下，等離子體催化凈化裝置中的催化劑可以實現(xiàn)原位再生，提高了催化劑的使用壽命；
[0036](4)該技術(shù)滿足現(xiàn)行的《飲食業(yè)油煙排放標準》(GB18483-2001)，也將滿足未來標準修訂后的更高要求。
[0037]【專利附圖】

【附圖說明】:
[0038]附圖1是本實用新型中餐飲油煙一體化處理系統(tǒng)示意圖。
[0039]附圖標記說明:
[0040]1、雙極性預荷電裝置；11、交流電場凝并捕集裝置；II1、等離子體催化凈化裝置；
1、直流正高壓電源；2、第一直流負高壓電源；3、交流電源；4、第二直流負高壓電源；5、多針電極；6、金屬篩網(wǎng)；7、多孔催化劑層；8、金屬篩網(wǎng)電極；a、正極性電暈極；b、接地極；c、負極性電暈極。
[0041]【具體實施方式】:
[0042]下面結(jié)合附圖對本實用新型做進一步的說明，
[0043]本發(fā)明涉及一種餐飲油煙一體化處理系統(tǒng)，如圖1中所示，該系統(tǒng)由雙極性預荷電裝置1、交流電場凝并捕集裝置II和等離子體催化凈化裝置III構(gòu)成；雙極性預荷電裝置I連通交流電場凝并捕集裝置II，交流電場凝并捕集裝置II連通等離子體催化凈化裝置III ;雙極性預荷電裝置I內(nèi)交替布置有正極性電暈極a、接地極b和負極性電暈極C，正極性電暈極a與直流正高壓電源I連接，負極性電暈極c與第一直流負高壓電源2連接，所有板電極均接地；交流電場凝并捕集裝置II內(nèi)平行布置有電極板，電極板與交流電源3連接；等離子體催化凈化裝置III內(nèi)依次設置有多針電極5、金屬篩網(wǎng)6、多孔催化劑層7和金屬篩網(wǎng)電極8，多針電極5與第二直流負高壓電源4相連，多孔催化劑層7與金屬篩網(wǎng)電極8相連，金屬篩網(wǎng)電極8接地。
[0044]多針電極5、金屬篩網(wǎng)6與多孔催化劑層7保持有間距。
[0045]上述多孔催化劑層7為MnOxAl2O3多孔催化劑層
[0046]用上述系統(tǒng)進行餐飲油煙一體化處理的方法如下:經(jīng)過排油煙機(機械凈化法)的餐飲油煙，其中大部分的IOMm以上大粒徑油煙顆粒可以被去除。剩余的IOMm以下小粒徑油煙顆粒和VOCs通過雙極性預荷電裝置內(nèi)部的正、負電暈荷電器，其中的小粒徑油煙顆粒會分別荷上正極性和負極性相反的電荷，然后相互混合與VOCs再一同進入交流電場凝并捕集裝置中，具有相反極性電荷的小粒徑油煙顆粒在交變電場中相互吸引、碰撞、凝聚成粒徑更大的油煙顆粒，并被上、下捕集板捕獲。在交流電場凝并捕集裝置中可以實現(xiàn)f IOMffl左右小粒徑油煙顆粒99%以上的去除。而未得到捕集的IMffl以下超細油煙氣溶膠和VOCs則進入到等離子體凈化裝置內(nèi)。在等離子體催化凈化裝置內(nèi)，氣體中原有的02、H20等瞬間發(fā)生一系列非平衡等離子體化學反應生成03、H2O2, HO2.、OH.等氧化自由基，這些強氧化性的自由基伴以催化劑的協(xié)同催化作用下，在Hs內(nèi)將油煙中的超細油煙氣溶膠和VOCs等快速氧化降解成小分子態(tài)物質(zhì)，并進一步分解成CO2和H2O,同時去除了油煙的異味，凈化后的氣體直接排入到自然大氣中。此外，長時間吸附油煙而失活的催化劑，在等離子體催化凈化裝置內(nèi)通入自然空氣的條件下，通過非平衡等離子體化學反應產(chǎn)生的強氧化自由基可以進一步得到再生。
[0047](I)圖1中I為雙極性預荷電裝置。其結(jié)構(gòu)為正極性電暈極a、接地極b、負極性電暈極c交替布置，構(gòu)成多通道的雙極性預荷電區(qū)。其中，正極性電暈極a與直流正高壓電源I連接，負極性電暈極c與第一直流負高壓電源2連接，所有板電極均接地。在交替布置的正、負極性電暈極上分別施加以正、負直流高壓后，會產(chǎn)生強烈的電暈放電，使周圍的氣體發(fā)生電離和激勵，從而使來自于排油煙機的IOMffl以下小粒徑油煙顆粒在通過雙極性預荷電裝置I時，分別迅速地荷帶上正電荷和負電荷。
[0048](2)圖1中II為交流電場凝并捕集裝置。其結(jié)構(gòu)為平行布置的電極板，并與交流電源3連接。當電極板上施加以交流電后，平行板間會產(chǎn)生交變電場。經(jīng)過步驟(1)，已經(jīng)分別荷帶上正電荷和負電荷的小粒徑油煙顆粒通過雙極性預荷電裝置I和交流電場凝并捕集裝置II之間的過渡段相互混合后，快速進入到交流電場凝并捕集裝置II中，在交變電場的作用下，加快了帶不同極性電荷的小粒徑油煙顆粒的相對運動，更有利于它們之間的相互吸引、碰撞和凝并成大粒徑的油煙顆粒。同時，在電場力的作用下，又將大粒徑的油煙顆粒捕集到電極板上。油煙中廣IOMffl左右小粒徑油煙顆粒在經(jīng)過交流電場凝并捕集裝置II后，去除率可達99%以上。
[0049](3)圖1中III為等離子體催化凈化裝置。其結(jié)構(gòu)為多針電極5、金屬篩網(wǎng)6、多孔催化劑層7和金屬篩網(wǎng)電極8依次排列。多針電極5、金屬篩網(wǎng)6、多孔催化劑層7之間保持一定的間距，而多孔催化劑層7和金屬篩網(wǎng)電極8相連，多針電極5則和第二直流負高壓電源4相連，金屬篩網(wǎng)電極8接地。在多針電極5上施加以直流負高壓后，通常會在多針電極5和金屬篩網(wǎng)電極8之間產(chǎn)生強烈的負電暈放電，但這種放電極結(jié)構(gòu)下電暈放電是不均勻的，因此產(chǎn)生的非平衡等離子體也是不均勻分布的，這將影響到反應器空間內(nèi)等離子體化學反應的順利進行。如果在多針電極5和金屬篩網(wǎng)電極8之間引入金屬篩網(wǎng)6，其作用在于將多針電極5釋放出的空間電荷再次分布到金屬篩網(wǎng)6上，這樣在金屬篩網(wǎng)6和金屬篩網(wǎng)電極8之間便會形成均勻的放電現(xiàn)象，并促進了均勻的非平衡等離子體產(chǎn)生。而多孔催化劑層7的引入不僅是出于催化降解油煙氣溶膠和VOCs考慮，另一個原因在于多孔催化劑層7的存在可以提高電暈放電空間內(nèi)非平衡等離子體的量，其原理是基于反電暈現(xiàn)象(反電暈是在電除塵器中沉積在極板表面上的高比電阻粉塵層所產(chǎn)生的局部放電現(xiàn)象。高比電阻粉塵到達收塵極板后不易釋放。其極性及電暈極相同，便排斥后來的荷電粉塵，由于粉塵層的電荷釋放緩慢，粉塵間形成較大的電位梯度，當粉塵層中的電場強度大于其臨界值時，就會在粉塵層的空隙間產(chǎn)生局部擊穿，產(chǎn)生與電暈極極性相反的正離子，并向電暈極運動，中和電暈極帶負電的粒子。其表現(xiàn)為電流增大，電壓降低)。多孔催化劑層7具有很高的比電阻，它的存在實現(xiàn)了多針電極5和金屬篩網(wǎng)電極8間的反電暈現(xiàn)象，提高了放電空間內(nèi)的電暈電流密度，進一步促進了放電空間內(nèi)非平衡等離子體的產(chǎn)生。在金屬篩網(wǎng)6和多孔催化劑層7的共同作用下，提升了多針電極5和金屬篩網(wǎng)電極8放電空間內(nèi)的非平衡等離子體的產(chǎn)生和均勻性，更有利于促進氣體中02、H2O等發(fā)生一系列非平衡等離子體化學反應生成O3、H2O2、HO2.、OH.等強氧化自由基。這些強氧化自由基協(xié)同多孔催化劑層7的催化作用，可將油煙中殘留的IMffl以下超細油煙氣溶膠和VOCs等快速催化氧化降解成小分子態(tài)物質(zhì)，并進一步分解成CO2和H2O,同時去除油煙的異味。
[0050](4)在運行一段時間后，多孔催化劑層7可能因吸附油煙而失活。在停止雙極性預荷電裝置1、交流電場凝并捕集裝置II，并開啟等離子體催化凈化裝置III的情況下，通入自然空氣，同樣基于步驟(3)中的原理，放電空間內(nèi)形成的03、Η202、Η02.、0Η.等強氧化自由基會氧化分解多孔催化劑層7孔道中吸附的油煙，從而實現(xiàn)催化劑的再生，延長催化劑的壽命，實現(xiàn)催化劑的原位再生。
[0051]本實用新型這種餐飲油煙一體化處理系統(tǒng)，油煙凈化徹底、效率高，同時實現(xiàn)了餐飲油煙中氣溶膠、VOCs和異味的同時去除，最終主要產(chǎn)物為CO2和H2O, 二次污染小，該技術(shù)不但滿足現(xiàn)行的《飲食業(yè)油煙排放標準》(GB18483-2001)，也將滿足未來修訂后的標準對廚房油煙中氣態(tài)污染物和異味排放的要求，適于推廣應用。
【權(quán)利要求】
1.餐飲油煙一體化處理系統(tǒng)，其特征在于:該系統(tǒng)由雙極性預荷電裝置(I)、交流電場凝并捕集裝置(II)和等離子體催化凈化裝置(III)構(gòu)成；雙極性預荷電裝置(I)連通交流電場凝并捕集裝置(II)，交流電場凝并捕集裝置(II)連通等離子體催化凈化裝置(III);雙極性預荷電裝置(I)內(nèi)交替布置有正極性電暈極(a)、接地極(b)和負極性電暈極(C)，正極性電暈極(a)與直流正高壓電源(I)連接，負極性電暈極(c)與第一直流負高壓電源(2)連接，所有板電極均接地；交流電場凝并捕集裝置(II)內(nèi)平行布置有電極板，電極板與交流電源(3)連接；等離子體催化凈化裝置(III)內(nèi)依次設置有多針電極(5)、金屬篩網(wǎng)(6)、多孔催化劑層(7)和金屬篩網(wǎng)電極(8)，多針電極(5)、金屬篩網(wǎng)(6)與多孔催化劑層(7)保持有間距，多針電極(5)與第二直流負高壓電源(4)相連，多孔催化劑層(7)與金屬篩網(wǎng)電極(8)相連，金屬篩網(wǎng)電極(8)接地。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的餐飲油煙一體化處理系統(tǒng)，其特征在于:多針電極(5)、金屬篩網(wǎng)(6)與多孔催化劑層(7)保持有間距。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的餐飲油煙一體化處理系統(tǒng)，其特征在于:多孔催化劑層(7)為Μη0χ/Α1203多孔催化劑層。
【文檔編號】B03C3/00GK203577636SQ201320726903
【公開日】2014年5月7日 申請日期:2013年11月18日 優(yōu)先權(quán)日:2013年11月18日
【發(fā)明者】沈欣軍 申請人:沈陽工業(yè)大學