組合式油煙洗滌凈化裝置的設計
摘要：隨著餐飲業等第三產業的發展，城市餐飲廚房外排油煙污染越來越嚴重，給城市居民的生活和健康造成日益嚴重的危害。組合式油煙洗滌凈化裝置是一種新型的處理油煙裝置，總體結構設計包括了洗滌槽、填料塔、溫度控制器、曝氣頭、過濾頭、循環泵等組成部分，在運用微生物處理油煙方面具有很好的效果。
關鍵詞：組合裝置；總體結構；微生物；油煙
自改革開放以來，我國第三產業得到空前發展，尤其餐飲服務業發展迅速，由此所產生的油煙廢氣也越來越嚴重，給人們的生活環境造成不良影響[1]。油煙廢氣的污染問題已成為當前環境污染問題投訴的重點和熱點[2]。因此，設計一種合理有效的凈化裝置，對餐飲業油煙進行治理，使油煙排放符合國家制定的標準已是迫在眉睫[3]。
油煙生物凈化法的設想主要是針對油煙中同時含有液、固、氣三相污染物，且其粘度較高，其化學成分主要是有機物，種類較多，水溶性較差。同時，油煙排放源是以中小型排放源為主，數量多、分布廣。因此需要設計適合于油煙這種特殊污染氣體的生物處理裝置，為油煙生物處理實驗提供工藝和裝置準備。
1 試驗裝置及運行機理
 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和油煙洗滌系統組成。油煙生成系統由空壓機、電爐、油瓶、轉子流量計和采樣裝置等組成。油煙的生成過程是在三口燒瓶中加入油煙冷凝液（由抽排油煙霧機收集而來）和食用調和油（金龍魚牌），插入量程為300℃的溫度計，通過調節加熱電壓控制瓶中油溫，空壓機以特定的壓力（0.12Mpa）將空氣壓入緩沖瓶，進入轉子流量計，調節流量，再導入三口燒瓶液態油中，與加熱的油氣混合形成油煙。油煙洗滌系統由洗滌槽、洗滌塔二級串聯而成。實驗時，生成的油煙在壓力作用下經管道進入洗滌槽，通過自激水體，將油煙顆粒污染物可溶性氣態污染物洗滌下來，再通過支撐板孔進入洗滌塔內，經過填料的空隙與噴淋下來的循環液逆流
接觸，一些油煙污染物被進一步洗滌并隨液體進入洗滌槽，最后，氣體從塔頂排出。
2 試驗裝置的設計
為了將上述裝置各系統有機的組合在一起，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器，需要進行結構設計和功能設計。
2.1 洗滌槽結構和功能設計
洗滌槽的設計參數：設計洗滌水量為0.045m3，曝氣濃度為3~9cm，沉降區高度取100mm，擴散區高度取100 mm，，總高度h=0.3m。可算得洗滌槽截面面積。即：S=Q/h=0.05/0.3=0.16m2
截面定為矩形，長寬比為1：1，通過計算可得截面長寬分別為400mm，則洗滌槽尺寸為400mm×400mm×300mm。
由硬質塑料板材加工而成，槽底部設置一曝氣頭，曝氣頭距槽底約50mm，通過進氣管與集氣罩相連，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。
洗滌槽設有曝氣裝置，溫控裝置，廢液排出口，進水口和循環液過濾等附屬裝置；洗滌槽的設計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。在風機的抽吸作用下，集氣罩收集油煙及一部分空氣經進氣管到達曝氣頭，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、達到油煙污染物與氣相轉移到液相的目的。同時，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行降解代謝。
溫控裝置的設計功能：設計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，根據試驗確定微生物降解反應的活性溫度范圍，設置為溫控器的上下限值（25℃~40℃），當洗滌液溫度超過上限值時，溫控器自動開啟進水閥往洗滌槽進水降溫，直到洗滌液溫度低于下限值時又自動關閉進水閥停止進水。同時，為了控制洗滌槽的液位，可以安裝液位報警器和自動排液裝置。
循環液過濾裝置的設計功能：防止活性污泥進入填料塔，引起堵塞。
2.2 填料塔結構和功能設計
填料塔主要由塔體、填料、噴頭和填料支撐板等構件組成。塔體由重量輕、防腐蝕的硬質塑料管材加工而成。
模擬油煙廢氣處理量，塔內氣速參考填料洗滌除塵器的空塔速度，為0.5~1.5m/s，本設計選取0.55m/s，則塔徑約為70mm；設氣體過濾時間為1.5s，則填料層高度約為550mm，塔高為1000mm。
（１）填料塔的設計功能：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污染物能夠有效去除，但仍然存在難溶性氣態污染物的凈化問題，通過設計二級填料塔凈化裝置，使油煙中的難溶性揮發性物質和異味得到凈化。
（２）噴頭的設計功能：噴頭的作用是將水分和營養液均勻噴灑在填料層上，一方面增加填 料表面的持水量，擴大氣液接觸面積，強化氣液傳質效果。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物；
噴頭設計的依據是噴頭的直徑，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）填料支撐板的設計功能；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，它又是氣液的必經通道，油煙氣流經過洗滌槽的自激曝氣洗滌后，通過填料支撐板的篩孔進入填料層，而洗滌液在循環泵的作用下經過過濾頭的過濾作用由循環管路進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，進行氣液物質交換，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行二次物質交換，最后帶著生物膜的代謝產物經填料支撐板的篩孔回到洗滌槽，完成了一個循環。
填料支撐板一般是一種篩板結構，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厚的硬質塑料板制作而成，其開孔率為35%。
3 小結
組合式油煙洗滌凈化裝置的設計主要是針對模擬油煙中同時含有液、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行組合，設計利用生物、物化方法凈化模擬餐飲油煙廢氣的復合式油煙生物凈化裝置，以期達到對油煙粒子、揮發性難溶物質和異味的綜合處理效果。
設計的組合式油煙生物凈化裝置的主要參數為以下幾點：
（１）洗滌槽尺寸為400mm×400mm×300mm，在其內部設有曝氣裝置、溫控裝置、廢液排出口、進水口、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，內部設有直徑為300mm噴頭、由厚2.5mm的硬質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。
本裝置在結構上將濕式除塵器和廢氣生物凈化裝置有機地組合于一體，實現了運用生物、物化技術凈化模擬餐飲油煙的目標，可以為微生物凈化模擬餐飲油煙運行條件研究提供裝置準備。
參考文獻
[1] 洪強華.城市餐飲業油煙污染及監測方法探討[J].青海環境,2002,12(2):76-77.
[2] 相震.餐飲業油煙污染及治理[J].青海環境,2003,13(3):132-133.
[3] 黃太山.對烹調油煙污染及其凈化技術的探討[J].江西化工,2005,1:63-65.
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