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浅析商业餐饮油烟中醛酮类化合物的污染特征及应对措施

时间:2021-08-25 点击次数:141

侯文莉

安科瑞电气股份有限公司 上海嘉定 201801

摘要:近几年随着城市的高速发展,餐饮企业数量也在迅猛增长,导致城市油烟污染问题日益严重,为更加科学的治理商业餐饮油烟,对广州市6家不同类型的餐饮企业进行监测,通过分析商业餐饮油烟中醛酮类化合物的排放浓度、组成特征和大气反应,得出商户对相应的油烟排放标准认识不够;不同类型餐饮企业对比,中式快餐店油烟中醛酮类化合物基准风量排放浓度较高;C1~C3醛酮类化合物是所有类型油烟中醛酮类化合物主要组成部分,甲醛和乙醛是对环境污染贡献的较大的两种组分。以期为更好地治理城市商业餐饮油烟提供科学参考。

关键词排放浓度;醛酮类化合物;臭氧生成趋势;餐饮油烟监测云平台;安科瑞

 

0.引言

餐饮油烟与工业废气和机动车尾气一起被列为城市大气污染的“三大杀手",已成为影响城市环境空气质量和居民健康水平的主要因素[。醛酮类化合物是油烟中的重要组成成分,可与氮氧化物(NOx)生成臭氧、与OH自由基等发生一系列的光化学氧化反应经过物理成核、凝结和气/粒两相分配过程,然后生成气溶胶,是大气光化学反应的重要中间体。目前很多大城市油烟中醛酮类化合物的来源及影响因素和污染特征均有学者进行相应的研究,广州市对于油烟污染情况虽有相关的分析调查但缺少对餐饮油烟醛酮类化合物污染特征的相关研究。

本研究通过对广州市北京路步行街6家典型餐饮企业油烟中的醛酮类污染特征进行分析,科学合理地分析对比不同餐饮企业之间醛酮类化合物排放浓度水平、组成特征和大气反应,以期对不同餐饮企业类型的油烟排放监测力度、油烟治理方案和为未来油烟相关环境标准的制定、新监测方法和仪器的开发提供科学依据,更加更好的治理城市商业餐饮油烟问题。

 

1. 材料与方法

1.1 样品采集与分析

  分别在每日的午、晚用餐高峰期选择1h进行采样,油烟中醛酮类样品使用崂应3072型智能双路烟气采样器串联碘化钾臭氧去除柱和2,肼(NDPH)采集柱进行采样,以500mL·min-1的采样流速采集60min,采样后将NDPH采样柱两端用密封帽密闭,用锡纸包裹,避光低温(<4℃)保存,当天送回实验室按照《环境空气醛、酮类化合物的测定液相色谱法》[法分析,共分析8天。

1.2 基准风量排放浓度计算

本研究参照《饮食油烟排放标准(试行)》里的规定,将油烟中醛酮类实测排放浓度转换为基准风量排放浓度进行比较(以下简称实测排放浓度与基准风量排放浓度)。公式如下:

 

式中:C基为折算为单个灶头的基准排风量排放浓度(μg·m-3);C测为实测排放浓度(μg·m-3);Q为实测排风量(m3·h-1);n为折算的工作灶头个数;q为单个灶头基准排风量,大、中、小型均为2000m3·h-1。

1.3 大气化学反应分析

常用评价大气反应方法有较大增量反应法(MIR)、等效丙烯法和OH自由基反应速率法(LOH),评价对象主要为大气环境中的VOCs,本研究选取以臭氧生成趋势OFP方法对目标醛酮类化合物进行分析,采用Cater提出的较大增量反应系数法(MIR),计算不同种类的醛酮类化合物的O3生成趋势(OFP)。计算公式如下:

 

式中:OFPi为物质i的臭氧生成趋势(μg·m-3);Ci为物质i的排放浓度(μg·m-3);MIRi为物质i的臭氧较大增量反应系数(g·g-1)。

 

1. 结果与讨论

2.1 餐饮企业醛酮类化合物排放浓度分布

   1广州市餐饮油烟中醛酮类化合物浓度分布/μg·m-3

1餐饮油烟中醛酮类化合物实测排放浓度和基准风量排放浓度

餐饮企业信息和油烟中醛酮类化合物总浓度监测结果分布见表1,餐饮油烟醛酮类化合物实测浓度与基准风量排放浓度对比见图1。各餐馆基准风量排放浓度均大于实测排放浓度,表明各家餐馆的单个灶头实际排风量均大于规定的灶头基准排风量,需对商户加强对应的环境标准教育,使其按标准合理安装设置灶头的排风量。相比于其他类型餐馆,中式快餐店基准油烟排放浓度较高,接近限值范围,表明需要对这类型企业加大监测力度。

1.2 油烟中醛酮类化合物的组成特征

 

餐饮企业油烟中醛酮类化合物组成见图2,甲醛为餐饮企业油烟中占比较高的醛酮类化合物;火锅店油烟中仅检测到5种目标醛酮类化合物,种类较少,其中C1~C3醛酮类化合物占比达较高,达到96.08%;其余餐饮企业C1~C3醛酮类化合物占比范围在63~78%之间;各餐饮企业油烟中醛酮类化合物中丙醛占比均在2.5%~7%之间,己醛为C4~C8醛酮类化合物中的主要成分。表明餐饮油烟醛酮类化合物中C1~C3醛酮类化合物为主要组成物质,日后对对油烟中的醛酮类进行治理应着重关注。

 

1.2 大气化学反应结果

各企业餐饮油烟中的各种醛酮类化合物OFP占比见图3,各餐饮企业油烟中醛酮类化合物OFP贡献率较高为甲醛,占比范围为44.8%~63.9%;其次为乙醛,占比范围为18.2%~61.7%;各餐馆甲醛和乙醛的贡献率之和均超过了67%。除火锅店外,己醛在油烟中醛酮类OFP值贡献率范围为7%~11.1%,丙醛在其他餐馆的醛酮类OFP值贡献率范围为3.1%~8.1%。表明甲醛和乙

 

3广州市餐饮油烟中醛酮类化合物OFP占比

 


3.安科瑞AcrelCloud3500餐饮油烟监测云平台

为了弥补现存餐饮行业在烟油监测上的漏洞,同时便利监管部门的监察,安科瑞油烟监测云平台应运而生。油烟监测模块通过2G/4G与云端平台进行通信和数据交互,系统能够对企业餐饮设备的开机状态、运行状态进行监控;实现开机率监测,净化效率监测,设施停运

告警,待清洗告警,异常告警等功能;对采集数据进行统计分析、排名等统计功能;较之传统的静电监测方案,更具实效性。平台预留与其他应用系统、设备交互对接接口,具有很好的扩展性。

3.1平台结构

平台GIS地图采集餐饮油烟处理设备运行状态和油烟排放的浓度数据自动对超标排放及异常企业进行提示预警,监管部门可迅速进行处理,督促餐饮企业整改设备,并定期清洗、维护,实现减排环保,不扰民等目的。现场安装监测终端,持续监测油烟净化器的工作状态,包括设备运行的电流、电压、功率、耗电量等等,同时结合排烟口的挥发性物质、颗粒物浓度等进行对比分析,一旦排放超标,系统会发出异常信号。

■油烟监测设备用来监测油烟、颗粒物、NmHc等数据

■净化器和风机配合对油烟进行净化处理,同时对净化设备的电流、电压进行监测

■设备通过4G网络将采集的数据上传至远程云端服务器

3.平台主要功能

1)在线监测

 

对油烟排污数据的监测,包括油烟排放浓度,颗粒物,NmHc等数值采集监测;同时对监控风机和净化器的启停状态、运行数据进行监测。

 

(2)告警数据监测

系统根据采集的油烟数值大小,产生对应的排放超标告警;对净化器的运行数据分析,上传净化设备对应的运行、停机、故障等告警事件。

(3)数据分析

运行时长分析,离线分析;告警占比、排名分析;历史数据统计等。

(4)隐患管理

系统对采集的告警数据分析,产生对应的隐患记录,派发、处理隐患,及时处理告警,形成闭环。

(5)统计分析

包括时长分析、超标分析、历史数据、分析报告等模块。

6)基础数据维护

个人信息、权限维护,企业信息录入,对应测点信息录入等。

(7)数据服务

数据采集,短信提醒,数据存储和解析。

3.油烟监测主机

油烟监控主机是现场的管理设备,实时采集油烟浓度探测器和工况传感器的信号,进行数据处理,通过有线或无线网络通讯将数据传输到服务器平台。同时,对本地数据进行存储,监控现场设备状态,提供人机操作界面。

具体技术参数如下:

3.设备选型方案

注:双探头适合双排烟通道的场合,每路探头监测1路排烟通道。

4.结语

随着城市化的进程越来越快,城市人口飞速增长,城市在不断扩张,各种餐饮企业的数量也在不断增加,餐饮油烟问题成为城市环境空气质量和居民健康水平的主要影响因素,成为城市环境保护关注对象。通过此次研究分析可以得出:

1)餐饮企业商家普遍存在不按标准安装使用灶头排风量的现象,需要加强对应标准的宣贯和教育。

2)中式快餐店相对于其类型餐饮企业,其基准风量排放浓度较高,日后需加强监测力度。

3)餐饮企业油烟中的醛酮类化合物组成中,C1~C3醛酮类化合物占比范围在63~78%之间,是主要组成部分。

4)甲醛和乙醛为餐饮油烟醛酮类化合物中对环境污染贡献较大的两种化合物,OFP占比超过67%,成为治理的醛酮类化合物。

通过此次研究,日后环保监测方面可以针对不同的餐饮企业类型的基准排放浓度更加合理地制定监测频次、监测因子;环境治理方面可以根据不同企业类型的组成特征和不同组分的污染贡献更加有针对性的对油烟进行净化;仪器开发方面可以根据要监测的因子特定进行更加科学合理地设计;商家可以以更低的成本处理油烟问题,多方发展合作共赢,一起使油烟净化更加科学,让城市越来越美好,提升人民幸福感。

 

 【参考文献】

[1]蒋燕,尹元畅,王波,等.成都市川菜烹饪油烟VOCs排放特征及其对大气环境的影响[J].环境化学,2014,33(11):201-202.

[2]虞小芳,程鹏,古颖纲,等.广州市夏季VOCs对臭氧及SOA生成潜势的研究[J].中国环境科学,2018,38(03):830-837.

[3]唐跃城,张向运荣航商业餐饮油烟中醛酮类化合物的污染特征分析.[J].资源节约与环保2021.

[4]安科瑞AcrelCloud-3500餐饮油烟监测云平台.2020.05版.

 

作者简介

侯文莉,女,现任安科瑞电气股份有限公司,主要从事餐饮油烟监测的研发与应用。


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