更新時間:2021-12-24
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安科瑞電氣股份有限公司 上海嘉定 201801
摘要:選取上海市餐飲集中的典型區域城區進行餐飲企業油煙排放監測,結果表明該區域餐飲企業油煙超標率在2018年至2020年間呈現先升后降的趨勢,其中小型餐企更易油煙排放超標。結合典型餐企細顆粒物與非甲烷總烴排放濃度,獲得上海市大型、中型、小型餐企以單位基準灶頭為核算基準的PM2.5與VOCs排放因子。
關鍵詞:餐飲源;油煙;PM2.5;VOCs;排放因子;餐飲油煙監測云平臺;安科瑞
現階段,我國人民生活水平不斷提高,餐飲企業數量快速增長,餐飲企業也逐漸由分散趨于集中。餐飲業的快速發展帶來便利的同時,由于餐企位于人口密集的區域,且排氣筒高度較低,餐飲業油煙污染問題日趨嚴重[1]。王桂霞等人通過對北京市環境大氣和3家不同烹調方式餐館的PM10,PM2.5樣品分析表明:3家餐館在油煙排放時間段PM2.5質量濃度是當日環境大氣PM2.5質量濃度的3.0-7.1倍。岳浩選取了北京市5家典型餐飲單位作為典型代表,進而對北京市餐飲業VOCs的排放特征,處理現狀,減排潛力等方面進行了以下研究,發現家常菜的VOCs排放濃度可高達752μg/m3。越來越多的研究表明,餐飲油煙源成為大氣顆粒物的主要貢獻源之一,也是城市地區重要VOCs排放源。近年來,我國開展了一些餐飲源顆粒物與VOCs排放清單編制研究。國內餐飲油煙源排放清單主要核算基準包括人口數、就餐人次、食用油用量和灶頭數。通過文獻調研和實地調研等方式,研究者建立了成都市、長春市、菏澤市、蘭州市、上海市等地區以及層面的餐飲源排放清單,但少有研究通過大量實測進行排放因子的本地化修正。本研究結合上海市4類典型餐飲源顆粒物與非甲烷總烴(NMHC)實測排放濃度,并通過2018年至2020年對上海市城區餐企煙氣排放的監測,獲取上海市不同規模餐飲源本地化排放因子,以期為顆粒物與VOCs排放清單的編制提供數據支撐。
1.1采樣點位及方法
采樣區域為上海市餐飲企業聚集區域城區,以餐飲油煙排放口為采樣對象開展排放因子監測工作,測定煙氣排放速率、油煙排放濃度,并記錄基準灶頭數、油煙凈化器使用情況、排氣罩灶面投影面積等信息。采樣時間段分別為2018年11月-12月,2019年8月-11月,2020年8月-11月,采樣時間集中在餐飲企業作業的高峰時段,即午餐(11:30–13:30)或晚餐(17:00–20:30)時間。采樣方法依據HJ/T397-2007,油煙測試方法依據GB18483-2001,所采用的實驗器材有自動煙塵(氣)測試儀3012H型、油煙濾筒、紅外測油儀OL1010型、空盒氣壓DYM3型、簡易數字式溫濕度計Testo608-H2型。同時,選取4類(快餐1家、中餐2家、日式簡餐1家、川菜1家)典型餐企測量細顆粒物與非甲烷總烴的濃度。采取稀釋通道煙氣采樣的方式獲得顆粒物樣品,所有濾膜樣品經平衡干燥稱重,同時從同批次石英濾膜中抽取2張濾膜作為實驗室分析的空白濾膜,同樣經過烘烤、平衡、稱重等前期處理準備,樣品含量與空白含量的差值即為所采集顆粒物中的實際含量。非甲烷總烴濃度參照HJ1012-2018測定。
1.2油煙基準排放濃度計算
按式(1)將實測濃度折算為基準風量的排放濃度,參照上海市《餐飲業油煙排放標準》(DB31/844-2014)[3],油煙的實測濃度或基準濃度超標即為油煙排放超標。油煙濃度值與排風量值均以標準狀態下的干氣體為基準。本研究的基準灶頭數按排氣罩灶面投影面積折算,1個基準灶頭對應排氣罩灶面投影面積為1.1m2。
式中C基—基準風量的排放濃度,mg/m3;C測—實測排放濃度,mg/m3;Q測—實測排風量,mg/m3;Q基—單個基準灶頭的排風量,以2000m3/h計;n—采樣期間投用的基準灶頭數,個。
1.3排放因子計算
采樣的餐飲企業按照《飲食業油煙排放標準》劃分為大、中、小型三個規模,小型餐飲企業基準灶頭數3;中型餐飲企業基準灶頭數3且6;大型餐飲企業基準灶頭數6。本研究采樣點位于油煙凈化器后管道,即實測得排放因子為凈化后的排放因子。以灶頭數為基準的排放因子由實驗過程中排放污染的濃度、排氣風量計算獲得,公式如下:
式中Ei—不同污染物排放量,g;n—基準灶頭數,個;Hscale—不同規模餐企的年總經營時間,h;Vscale—不同規模餐企的單位灶頭煙氣排放速率,m3/(h·個基準灶頭);EFi—不同污染物排放因子,g/(h·個基準灶頭);Ci—煙氣中污染物濃度,mg/m3。
2.1油煙排放超標率
監測餐企超標情況見表1。小型餐飲企業油煙排放超標率在3年中都較高,而大型、中型餐飲企業超標率較低。2018年總體超標率較低,無大型、中型餐企油煙排放超標。2019年各個規模餐企油煙超標率均為較高,總體超標率為較高。2020年,各類型餐企超標率均有所下降,總體油煙排放超標率變好。2018年至2020年,上海市城區餐飲企業油煙超標率呈現先升后降的趨勢。在上海市城區,大量的小型餐企集中于綜合樓宇中共同使用油煙排放管道,可能超出管道的設計風量,且共同使用的情況使得油煙排放難以精細化管理,易造成油煙排放超標。
表1餐企油煙排放超標率
2.2煙氣與油煙排放速率
本研究實測的各規模餐飲企業煙氣排放速率為小型>中型>大型餐企,呈現趨勢與技術手冊給定值不一致。在監測的各餐企中,大型餐企更具有獨立使用煙氣排放管道的能力,當灶頭存在空閑時煙氣排放速率較低;大量的小型餐企位置集中并共同使用油煙排放管道(部分中型餐企也存在類似情況),并基本不存在具有空閑灶頭情況,使小型餐企單位基準灶頭煙氣排放速率較高。
各規模餐企的油煙排放速率趨勢與煙氣排放速率趨勢相同,小型餐企集中排放的煙氣量較大,會使油煙濃度較高。
2.3排放因子
不同規模餐飲企業單位基準灶頭排放因子見表2。由于各規模餐飲企業煙氣排放速率為小型>中型>大型,故各規模餐飲企業油煙排放因子也為小型>中型>大型。相比起其他研究,本次PM2.5實測排放因子較小,主要原因是上海市油煙凈化器安裝與運行效果較好,并且大型餐企與商業樓宇、餐飲集聚區的餐飲服務企業需設置二級油煙凈化裝置,根據上海市《餐飲業油煙污染控制技術規范(試行)》,凈化后細顆粒油煙(PM2.5)去除率達到90%。
表2不同規模餐飲企業單位基準灶頭排放因子
單位:g/(h·個基準灶頭)
為了彌補現存餐飲行業在煙油監測上的漏洞,同時便利監管部門的監察,安科瑞油煙監測云平臺應運而生。油煙監測模塊通過2G/4G與云端平臺進行通信和數據交互,系統能夠對企業餐飲設備的開機狀態、運行狀態進行監控;實現開機率監測,凈化效率監測,設施停運
告警,待清洗告警,異常告警等功能;對采集數據進行統計分析、排名等統計功能;較之傳統的靜電監測方案,更具實效性。平臺預留與其他應用系統、設備交互對接接口,具有很好的擴展性。
3.1平臺結構
平臺GIS地圖采集餐飲油煙處理設備運行狀態和油煙排放的濃度數據,自動對超標排放及異常企業進行提示預警,監管部門可迅速進行處理,督促餐飲企業整改設備,并定期清洗、維護,實現減排環保,不擾民等目的?,F場安裝監測終端,持續監測油煙凈化器的工作狀態,包括設備運行的電流、電壓、功率、耗電量等等,同時結合排煙口的揮發性物質、顆粒物濃度等進行對比分析,一旦排放超標,系統會發出異常信號。
■油煙監測設備用來監測油煙、顆粒物、NmHc等數據
■凈化器和風機配合對油煙進行凈化處理,同時對凈化設備的電流、電壓進行監測
■設備通過4G網絡將采集的數據上傳至遠程云端服務器
3.2平臺主要功能
(1)在線監測
對油煙排污數據的監測,包括油煙排放濃度,顆粒物,NmHc等數值采集監測;同時對監控風機和凈化器的啟停狀態、運行數據進行監測。
(2)告警數據監測
系統根據采集的油煙數值大小,產生對應的排放超標告警;對凈化器的運行數據分析,上傳凈化設備對應的運行、停機、故障等告警事件。
(3)數據分析
運行時長分析,離線分析;告警占比、排名分析;歷史數據統計等。
(4)隱患管理
系統對采集的告警數據分析,產生對應的隱患記錄,派發、處理隱患,及時處理告警,形成閉環。
(5)統計分析
包括時長分析、超標分析、歷史數據、分析報告等模塊。
(6)基礎數據維護
個人信息、權限維護,企業信息錄入,對應測點信息錄入等。
(7)數據服務
數據采集,短信提醒,數據存儲和解析。
3.3油煙監測主機
油煙監控主機是現場的管理設備,實時采集油煙濃度探測器和工況傳感器的信號,進行數據處理,通過有線或無線網絡通訊將數據傳輸到服務器平臺。同時,對本地數據進行存儲,監控現場設備狀態,提供人機操作界面。
具體技術參數如下:
3.4設備選型方案
注:雙探頭適合雙排煙通道的場合,每路探頭監測1路排煙通道。
(1)2018年至2020年,上海城區餐飲企業油煙超標率呈現先升后降的趨勢,三年中小型餐企油煙超標率均為較高。小型餐企數量多,位置集中,共同使用油煙排放管道,難以精細化管理,容易造成油煙排放超標。
(2)以單位基準灶頭為核算基準的上海市餐飲油煙源PM2.5排放因子為大型餐企0.96g/(h·個基準灶頭)、中型餐企1.38g/(h·個基準灶頭)、小型餐企3.07g/(h·個基準灶頭)。
(3)以單位基準灶頭為核算基準的上海市餐飲油煙源VOCs排放因子為大型餐企5.14g/(h·個基準灶頭)、中型餐企7.45g/(h·個基準灶頭)、小型餐企16.49g/(h·個基準灶頭)。
【參考文獻】
[1]張星,錢振清,張德峰,竹濤,袁前程,葉澤甫.餐飲油煙排放特征與凈化技術研究進展[J].環境工程,2020,38(01):37-41+20.
[2]溫夢婷,胡敏.北京餐飲源排放細粒子理化特征及其對顆粒物的貢獻[J].環境科學,2007(11):2620-2625.
[3]江英華.上海典型餐飲油煙達標情況及排放因子研究[J].資源節約與環保.2021.
[4]安科瑞AcrelCloud-3500餐飲油煙監測云平臺.2020.05版.
作者簡介:
淮亞利,女,現任安科瑞電氣股份有限公司,主要從事餐飲油煙監測的研發與應用。