組合式油煙洗滌凈化裝置的設(shè)計(jì)
摘要：隨著餐飲業(yè)等第三產(chǎn)業(yè)的發(fā)展，城市餐飲廚房外排油煙污染越來越嚴(yán)重，給城市居民的生活和健康造成日益嚴(yán)重的危害。組合式油煙洗滌凈化裝置是一種新型的處理油煙裝置，總體結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)包括了洗滌槽、填料塔、溫度控制器、曝氣頭、過濾頭、循環(huán)泵等組成部分，在運(yùn)用微生物處理油煙方面具有很好的效果。
關(guān)鍵詞：組合裝置；總體結(jié)構(gòu)；微生物；油煙
自改革開放以來，我國第三產(chǎn)業(yè)得到空前發(fā)展，尤其餐飲服務(wù)業(yè)發(fā)展迅速，由此所產(chǎn)生的油煙廢氣也越來越嚴(yán)重，給人們的生活環(huán)境造成不良影響[1]。油煙廢氣的污染問題已成為當(dāng)前環(huán)境污染問題投訴的重點(diǎn)和熱點(diǎn)[2]。因此，設(shè)計(jì)一種合理有效的凈化裝置，對餐飲業(yè)油煙進(jìn)行治理，使油煙排放符合國家制定的標(biāo)準(zhǔn)已是迫在眉睫[3]。
油煙生物凈化法的設(shè)想主要是針對油煙中同時(shí)含有液、固、氣三相污染物，且其粘度較高，其化學(xué)成分主要是有機(jī)物，種類較多，水溶性較差。同時(shí)，油煙排放源是以中小型排放源為主，數(shù)量多、分布廣。因此需要設(shè)計(jì)適合于油煙這種特殊污染氣體的生物處理裝置，為油煙生物處理實(shí)驗(yàn)提供工藝和裝置準(zhǔn)備。
1 試驗(yàn)裝置及運(yùn)行機(jī)理
 圖1 組合式油煙洗滌凈化裝置 |
組合式油煙洗滌凈化裝置如圖1所示，由圖中看出，該裝置由煙氣生成系統(tǒng)和油煙洗滌系統(tǒng)組成。油煙生成系統(tǒng)由空壓機(jī)、電爐、油瓶、轉(zhuǎn)子流量計(jì)和采樣裝置等組成。油煙的生成過程是在三口燒瓶中加入油煙冷凝液（由抽排油煙霧機(jī)收集而來）和食用調(diào)和油（金龍魚牌），插入量程為300℃的溫度計(jì)，通過調(diào)節(jié)加熱電壓控制瓶中油溫，空壓機(jī)以特定的壓力（0.12Mpa）將空氣壓入緩沖瓶，進(jìn)入轉(zhuǎn)子流量計(jì)，調(diào)節(jié)流量，再導(dǎo)入三口燒瓶液態(tài)油中，與加熱的油氣混合形成油煙。油煙洗滌系統(tǒng)由洗滌槽、洗滌塔二級串聯(lián)而成。實(shí)驗(yàn)時(shí)，生成的油煙在壓力作用下經(jīng)管道進(jìn)入洗滌槽，通過自激水體，將油煙顆粒污染物可溶性氣態(tài)污染物洗滌下來，再通過支撐板孔進(jìn)入洗滌塔內(nèi)，經(jīng)過填料的空隙與噴淋下來的循環(huán)液逆流
接觸，一些油煙污染物被進(jìn)一步洗滌并隨液體進(jìn)入洗滌槽，最后，氣體從塔頂排出。
2 試驗(yàn)裝置的設(shè)計(jì)
為了將上述裝置各系統(tǒng)有機(jī)的組合在一起，形成集洗滌、過濾和生物降解于一體的模擬油煙生物凈化反應(yīng)器，需要進(jìn)行結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)和功能設(shè)計(jì)。
2.1 洗滌槽結(jié)構(gòu)和功能設(shè)計(jì)
洗滌槽的設(shè)計(jì)參數(shù)：設(shè)計(jì)洗滌水量為0.045m3，曝氣濃度為3~9cm，沉降區(qū)高度取100mm，擴(kuò)散區(qū)高度取100 mm，，總高度h=0.3m？伤愕孟礈觳劢孛婷娣e。即：S=Q/h=0.05/0.3=0.16m2
截面定為矩形，長寬比為1：1，通過計(jì)算可得截面長寬分別為400mm，則洗滌槽尺寸為400mm×400mm×300mm。
由硬質(zhì)塑料板材加工而成，槽底部設(shè)置一曝氣頭，曝氣頭距槽底約50mm，通過進(jìn)氣管與集氣罩相連，頂部蓋板上和填料塔垂直連接；洗滌槽內(nèi)放置一層約100mm高的填料，洗滌液是由自來水和馴化的活性污泥組成混和液。
洗滌槽設(shè)有曝氣裝置，溫控裝置，廢液排出口，進(jìn)水口和循環(huán)液過濾等附屬裝置；洗滌槽的設(shè)計(jì)功能是起到貯水沖擊水浴式除塵器和曝氣生物濾池的雙重作用。在風(fēng)機(jī)的抽吸作用下，集氣罩收集油煙及一部分空氣經(jīng)進(jìn)氣管到達(dá)曝氣頭，從曝氣頭噴出的油煙氣流高速沖擊液體，使洗滌液翻騰飛濺和霧化、激起大量的泡沫和霧滴、與氣流中的油煙霧滴接觸將其乳化和溶解、達(dá)到油煙污染物與氣相轉(zhuǎn)移到液相的目的。同時(shí)，洗滌槽中的填料和活性污泥也對油煙起到過濾和吸附作用，微生物則利用溶解的油煙污染物進(jìn)行降解代謝。
溫控裝置的設(shè)計(jì)功能：設(shè)計(jì)溫度控制器的目的是控制洗滌液的溫度。由于模擬餐飲油煙的溫度較高，一般在160℃左右，煙氣的洗滌過程也是一個(gè)能量傳遞的過程，隨著油煙不斷被洗滌，洗滌液的溫度也將升高，因此，根據(jù)試驗(yàn)確定微生物降解反應(yīng)的活性溫度范圍，設(shè)置為溫控器的上下限值（25℃~40℃），當(dāng)洗滌液溫度超過上限值時(shí)，溫控器自動開啟進(jìn)水閥往洗滌槽進(jìn)水降溫，直到洗滌液溫度低于下限值時(shí)又自動關(guān)閉進(jìn)水閥停止進(jìn)水。同時(shí)，為了控制洗滌槽的液位，可以安裝液位報(bào)警器和自動排液裝置。
循環(huán)液過濾裝置的設(shè)計(jì)功能：防止活性污泥進(jìn)入填料塔，引起堵塞。
2.2 填料塔結(jié)構(gòu)和功能設(shè)計(jì)
填料塔主要由塔體、填料、噴頭和填料支撐板等構(gòu)件組成。塔體由重量輕、防腐蝕的硬質(zhì)塑料管材加工而成。
模擬油煙廢氣處理量，塔內(nèi)氣速參考填料洗滌除塵器的空塔速度，為0.5~1.5m/s，本設(shè)計(jì)選取0.55m/s，則塔徑約為70mm；設(shè)氣體過濾時(shí)間為1.5s，則填料層高度約為550mm，塔高為1000mm。
（１）填料塔的設(shè)計(jì)功能：對于油煙通過洗滌槽的洗滌，油煙中的粒子污染物和可溶性氣態(tài)污染物能夠有效去除，但仍然存在難溶性氣態(tài)污染物的凈化問題，通過設(shè)計(jì)二級填料塔凈化裝置，使油煙中的難溶性揮發(fā)性物質(zhì)和異味得到凈化。
（２）噴頭的設(shè)計(jì)功能：噴頭的作用是將水分和營養(yǎng)液均勻噴灑在填料層上，一方面增加填 料表面的持水量，擴(kuò)大氣液接觸面積，強(qiáng)化氣液傳質(zhì)效果。另一方面潤濕生物膜，并為微生物的降解代謝提供足夠的水分和營養(yǎng)物；
噴頭設(shè)計(jì)的依據(jù)是噴頭的直徑，噴頭的直徑一般是塔徑的0.3~0.5倍，本凈化裝置噴頭的直徑為30mm。
（３）填料支撐板的設(shè)計(jì)功能；填料支撐板的作用，一方面是支撐填料塔中的填料。另一方面，它又是氣液的必經(jīng)通道，油煙氣流經(jīng)過洗滌槽的自激曝氣洗滌后，通過填料支撐板的篩孔進(jìn)入填料層，而洗滌液在循環(huán)泵的作用下經(jīng)過過濾頭的過濾作用由循環(huán)管路進(jìn)入曝氣生物濾塔上部的噴頭，噴頭灑到填料層的液體與上升的氣流在填料層的孔隙中作逆向流動，進(jìn)行氣液物質(zhì)交換，氣流得到凈化從曝氣生物濾塔頂部排出，液體再與填料表面的生物膜進(jìn)行二次物質(zhì)交換，最后帶著生物膜的代謝產(chǎn)物經(jīng)填料支撐板的篩孔回到洗滌槽，完成了一個(gè)循環(huán)。
填料支撐板一般是一種篩板結(jié)構(gòu)，其厚度隨填料層高度而定，篩板的開孔率一般在25%~40%左右。本凈化裝置的填料支撐板是由2.5mm厚的硬質(zhì)塑料板制作而成，其開孔率為35%。
3 小結(jié)
組合式油煙洗滌凈化裝置的設(shè)計(jì)主要是針對模擬油煙中同時(shí)含有液、固、氣三相污染物及其油煙粒子的分布特征，選擇合適的濕式除塵器和廢氣生物凈化裝置進(jìn)行組合，設(shè)計(jì)利用生物、物化方法凈化模擬餐飲油煙廢氣的復(fù)合式油煙生物凈化裝置，以期達(dá)到對油煙粒子、揮發(fā)性難溶物質(zhì)和異味的綜合處理效果。
設(shè)計(jì)的組合式油煙生物凈化裝置的主要參數(shù)為以下幾點(diǎn)：
（１）洗滌槽尺寸為400mm×400mm×300mm，在其內(nèi)部設(shè)有曝氣裝置、溫控裝置、廢液排出口、進(jìn)水口、過濾頭等裝置。其中，曝氣頭距槽底約50mm左右；
（２）填料塔尺寸為高1000 mm、塔徑70mm、填料層高度550mm，內(nèi)部設(shè)有直徑為300mm噴頭、由厚2.5mm的硬質(zhì)塑料板制作而成的孔率為35%的填料支撐板，以及氣體出口等。
本裝置在結(jié)構(gòu)上將濕式除塵器和廢氣生物凈化裝置有機(jī)地組合于一體，實(shí)現(xiàn)了運(yùn)用生物、物化技術(shù)凈化模擬餐飲油煙的目標(biāo)，可以為微生物凈化模擬餐飲油煙運(yùn)行條件研究提供裝置準(zhǔn)備。
參考文獻(xiàn)
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[3] 黃太山.對烹調(diào)油煙污染及其凈化技術(shù)的探討[J].江西化工,2005,1:63-65.
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