專利名稱：一種處理餐飲油煙中pm2.5的光電高能凈化裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種處理餐飲油煙中PM2. 5的光電高能凈化裝置，屬于大氣與城鄉(xiāng)居民居住環(huán)境保護(hù)技術(shù)領(lǐng)域。
背景技術(shù)：
PM2. 5是指大氣中直徑小于或等于2. 5微米的顆粒物，也稱為可入肺顆粒物。它的直徑還不到人的頭發(fā)絲粗細(xì)的1/20。雖然PM2. 5只是地球大氣成分中含量很少的組分，但它對(duì)空氣質(zhì)量和能見度等有重要的影響。與較粗的大氣顆粒物相比，PM2. 5粒徑小，富含大量的有毒、有害物質(zhì)且在大氣中的停留時(shí)間長、輸送距離遠(yuǎn)，因而對(duì)人體健康和大氣環(huán)境質(zhì)量的影響更大。國務(wù)院總理溫家寶2012年2月29日主持召開國務(wù)院常務(wù)會(huì)議，同意發(fā)布新修訂的《環(huán)境空氣質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)》。歷時(shí)4年修改后，PM2. 5終于寫入“國標(biāo)”，納入各省市強(qiáng)制監(jiān)測(cè)范 疇。與此同時(shí)，在國務(wù)院常務(wù)會(huì)議上，還再次強(qiáng)調(diào)了全國開展PM2. 5監(jiān)測(cè)的時(shí)間表。會(huì)議要求，2012年要在京津冀、長三角、珠三角等重點(diǎn)區(qū)域以及直轄市和省會(huì)城市開展細(xì)顆粒物與臭氧等項(xiàng)目監(jiān)測(cè)，2013年在113個(gè)環(huán)境保護(hù)重點(diǎn)城市和國家環(huán)境保護(hù)模范城市開展監(jiān)測(cè)，2015年覆蓋所有地級(jí)以上城市。餐飲企業(yè)的油煙污染是影響城市空氣環(huán)境質(zhì)量的主要環(huán)境問題之一，也是公認(rèn)的PM2. 5主要來源之一。油煙中含有大量揮發(fā)性有機(jī)物，在空氣中冷卻會(huì)化合成為PM2. 5，增加局部區(qū)域的污染物濃度。雖然目前多數(shù)餐飲企業(yè)都安裝了靜電油煙凈化器、活性炭箱等的油煙凈化設(shè)備，但對(duì)于油煙中粒徑< 2μπι的微小顆粒捕集效率低，因而油煙尾氣中多數(shù)以ΡΜ2. 5為主，餐飲油煙中的異味多數(shù)也來源于油煙尾氣中的ΡΜ2. 5，餐飲油煙的異味存在就是油煙尾氣中的主要感官特征，所以去除油煙中的異味即同時(shí)能去除油煙中的ΡΜ2. 5.目前我國各地的餐飲業(yè)油煙大量排放，已經(jīng)嚴(yán)重影響了城市空氣環(huán)境質(zhì)量以及市民的正常生活和健康，必須加快對(duì)餐飲油煙的有效治理，尤其是在油煙尾氣的ΡΜ2. 5方面。據(jù)統(tǒng)計(jì)，現(xiàn)在國內(nèi)大部分餐飲企業(yè)主要采用靜電除塵技術(shù)處理油煙，該技術(shù)只能有效降低煙氣中的ΡΜ10，而經(jīng)過靜電技術(shù)處理后，一般油煙尾氣中以ΡΜ2. 5為主，約占尾氣PMlO的80%以上，由此可見，當(dāng)前被廣泛應(yīng)用的靜電處理技術(shù)對(duì)餐飲油煙中ΡΜ2. 5無法有效處理去除。與此同時(shí)，據(jù)統(tǒng)計(jì)，近年來市民針對(duì)餐飲油煙異味擾民的投訴總是居高不下，約占總體環(huán)境污染投訴的50%，尤其在發(fā)達(dá)城市投訴個(gè)案更多，這反映出餐飲油煙異味已經(jīng)嚴(yán)重影響市民的生活質(zhì)量和城市的生態(tài)人居環(huán)境。過去，水噴淋洗滌與活性炭吸附過濾以及生物除臭等方法處理凈化異味常被作去除異味，由于水噴淋是通過水的噴淋洗滌方法來去除油煙中的煙塵，但只能很有限的洗滌一些大顆粒的油煙煙塵，而且其工藝的缺陷也導(dǎo)致噴淋洗滌系統(tǒng)不能與油煙煙氣完全接觸反應(yīng)，小顆粒的油煙煙塵就成為漏網(wǎng)之魚，效果不僅不佳還造成了噴淋洗滌后污水的二次污染；而活性炭吸附過濾的方法的缺陷在于油煙的排放量是連續(xù)性的較大風(fēng)量排放，基本在一周之內(nèi)活性炭就會(huì)吸附飽和并失效，更換成本一次需幾百塊甚至上千塊以上，則一個(gè)月的更換費(fèi)用高達(dá)四、五千元以上，導(dǎo)致餐飲業(yè)的經(jīng)營成本大為增高，幾乎不愿意更換，設(shè)備安裝之后形同虛設(shè)，同時(shí)活性炭吸附飽和后也同樣產(chǎn)生固體廢物的二次污染。還有人采用噴植物濃縮香料液的掩蓋油煙異味的方法，將植物濃縮香料化成液態(tài)、噴灑在廚房附近空間及油煙管道內(nèi)，讓除味液霧滴與油煙中的異味物質(zhì)分子接觸，用除味液香味掩蓋油煙異味，，結(jié)果由于接觸不均勻，除油煙異味的效果不但佳而且成本也很高，還增加除味液帶來的新污染。至于生物除臭的技術(shù)，由于油煙的煙 氣溫度較高，在南方地區(qū)的夏季，油煙在排風(fēng)管內(nèi)的溫度高達(dá)45飛O多度，微生物較難穩(wěn)定生存，加上如遇到餐廳需停業(yè)或放假，微生物就失去能量的來源，生物除臭法不適用于治理餐飲油煙方面。近年來，國內(nèi)外興起了應(yīng)用低溫等離子技術(shù)、光化學(xué)技術(shù)處理廢氣的研究，其中以光催化技術(shù)應(yīng)用最為廣泛。低溫等離子體技術(shù)的原理是采用電暈放電、射頻放電等方式，在常溫常壓下獲得大量的高能電子和· O、· OH等活性粒子，利用這些活性粒子將廢氣轉(zhuǎn)化為C02、H2O等無害或低害物質(zhì)。低溫等離子體技術(shù)具有工藝簡單、適用性強(qiáng)、易于操作、能耗低等優(yōu)點(diǎn)，已成為處理廢氣的前沿技術(shù)。光催化是常溫深度反應(yīng)技術(shù)，其所采用的催化劑一般為單一化合物光催化劑。理論上，只要半導(dǎo)體吸收的光能不小于其帶隙能，就足以激發(fā)產(chǎn)生電子和空穴，該半導(dǎo)體就有可能用作光催化劑。常見的單一化合物光催化劑多為金屬氧化物或硫化物。光催化技術(shù)技術(shù)利用了半導(dǎo)體粒子能帶結(jié)構(gòu)的特點(diǎn)。半導(dǎo)體粒子的能帶結(jié)構(gòu)一般由填滿電子的低能價(jià)帶和空的高能導(dǎo)帶構(gòu)成，價(jià)帶和導(dǎo)帶之間存在禁帶。當(dāng)用能量等于或大于禁帶寬度的光照射半導(dǎo)體時(shí)，價(jià)帶上的電子被激發(fā)躍遷到導(dǎo)帶，在價(jià)帶上產(chǎn)生空穴，并在電場作用下分離并遷移到粒子表面。光生空穴因具有極強(qiáng)的得電子能力，而具有很強(qiáng)的氧化能力，將其表面吸附的OH-和H20分子氧化為-OH自由基，而-OH自由基幾乎無選擇地將有機(jī)物氧化，并最終降解為CO2和H20。也有部分有機(jī)物與h+直接反應(yīng)，而遷移到表面的e-則具有很強(qiáng)的還原能力。整個(gè)光催化反應(yīng)中，-OH起著決定性作用。半導(dǎo)體內(nèi)產(chǎn)生的電子-空穴對(duì)存在分離/被俘獲與復(fù)合的競爭，電子與空穴復(fù)合的概率越小，光催化活性越高。半導(dǎo)體粒子尺寸越小時(shí)，電子與空穴遷移到表面的時(shí)間越小，復(fù)合的概率越??；同時(shí)粒子尺寸越小，比表面積越大，越有利于反應(yīng)物的吸附，從而增大反應(yīng)概率。故目前光催化反應(yīng)研究絕大部分集中在粒子尺寸極小的納米級(jí)半導(dǎo)體。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的旨在提供一種處理餐飲油煙中PM2. 5的光電高能凈化裝置，綜合運(yùn)用上述低溫等離子凈化技術(shù)、光催化與光分解等光化學(xué)技術(shù)。為實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明一種處理餐飲油煙中PM2. 5的光電高能凈化裝置，包括等離子反應(yīng)系統(tǒng)、濾液霧格網(wǎng)、液霧增濕系統(tǒng)和光化學(xué)及催化反應(yīng)系統(tǒng)，所述光化學(xué)及催化反應(yīng)系統(tǒng)包含紫外線發(fā)生陣列和設(shè)于其前后的催化反應(yīng)網(wǎng)，油煙廢氣依次經(jīng)過等離子反應(yīng)系統(tǒng)、濾液霧格網(wǎng)、液霧增濕系統(tǒng)和光化學(xué)及催化反應(yīng)系統(tǒng)后得以凈化。本發(fā)明還包括電氣控制系統(tǒng)，該電氣控制系統(tǒng)包括感應(yīng)電流模塊、在線監(jiān)控模塊、電化學(xué)傳感模塊及顯示屏，所述感應(yīng)電流模塊串聯(lián)在供電電源主回路中，所述電化學(xué)傳感模塊設(shè)于凈化后的油煙廢氣出口，所述在線監(jiān)控模塊包括A/D轉(zhuǎn)換器、CPU和通訊模塊，所述感應(yīng)電流模塊感應(yīng)的電流信號(hào)和電化學(xué)傳感模塊監(jiān)測(cè)的凈化后油煙廢氣顆粒物濃度信號(hào)分別經(jīng)A/D轉(zhuǎn)換器輸入CPU處理，該CPU分別輸出檢測(cè)數(shù)據(jù)至通訊模塊傳輸，至顯示屏顯
/Jn ο所述等離子反應(yīng)系統(tǒng)包括高壓電暈放電極和低壓沉積極板，高壓電暈放電極為直徑O. 2 O. 3mm鑰絲，其工作電壓為12000 14000V，低壓沉積極板為多張平行布置的鋁板，間距為2cm，極板厚度為O. 7mm,油煙廢氣經(jīng)高壓電暈放電極電離，再經(jīng)平行于氣流方向的低壓沉積極板沉積，AC220V的交流電經(jīng)調(diào)壓系統(tǒng)為高壓電暈放電極和低壓沉積極板供電。所述濾液霧格網(wǎng)采用不銹鋼框架內(nèi)嵌碳纖維濾網(wǎng)制成。所述液霧增濕系統(tǒng)包括依次相連的壓力流體泵、管道和霧化噴頭，所述霧化噴頭 設(shè)于油煙廢氣氣流的頂部，與濾液霧格網(wǎng)軸線的距離為5cm。所述催化反應(yīng)網(wǎng)采用孔徑5 IOmm的蜂窩狀鎳網(wǎng)，厚度30 50mm,其表面附著平均粒徑5nm的二氧化鈦光觸媒。所述紫外線發(fā)生陣列包括支承框架和設(shè)于支承框架的多條紫外線燈管，每條紫外線燈管垂直于氣流方向，每根紫外線燈管的迎風(fēng)面設(shè)有固定在支承框架上的由鏡面鋁板制成的導(dǎo)流片。所述支承框架內(nèi)壁貼有一層鏡面鋁板，所述多條紫外線燈管由上至下等距水平布置，相鄰燈管中心間距為10 15cm，該紫外線燈管采用大功率高輸出紫外線燈管，其產(chǎn)生的紫外線波長位于UVD波段。所述紫外線發(fā)生陣列設(shè)有一至三個(gè)，每個(gè)紫外線發(fā)生陣列前后均布置催化反應(yīng)網(wǎng)，相鄰紫外線發(fā)生陣列中心間距為20 25cm。所述等離子反應(yīng)系統(tǒng)、濾液霧格網(wǎng)、液霧增濕系統(tǒng)和光化學(xué)及催化反應(yīng)系統(tǒng)均設(shè)于反應(yīng)箱內(nèi)，該反應(yīng)箱兩端設(shè)有進(jìn)出風(fēng)法蘭，該法蘭內(nèi)設(shè)有平行于反應(yīng)箱上下底面的勻風(fēng)導(dǎo)流片，所述反應(yīng)箱內(nèi)壁貼有一層鏡面鋁板。工作時(shí)，等離子反應(yīng)系統(tǒng)通過電暈放電效應(yīng)將流經(jīng)等離子高壓區(qū)的油煙廢氣形成等離子態(tài)，其中部分分子量較小的污染物由于高能電解的作用而分解為小分子物質(zhì)；形成等離子態(tài)的煙氣之后通過低壓沉積極板間電場力的作用使其中的帶電極性粒子被吸附到極板上使之去除。經(jīng)過等離子反應(yīng)系統(tǒng)后的油煙廢氣，其中粒徑大于2 μ m的污染物基本得到去除，從而保護(hù)了后續(xù)工藝的正常運(yùn)作。在等離子反應(yīng)系統(tǒng)后布置有一塊濾液霧格網(wǎng)，防止液霧進(jìn)入等離子反應(yīng)系統(tǒng)引起打火現(xiàn)象。經(jīng)過等離子反應(yīng)系統(tǒng)預(yù)處理后，油煙廢氣通過液霧增濕系統(tǒng)增濕，增濕后的油煙廢氣溫度降低，有利于保持后續(xù)紫外線發(fā)生陣列的最佳工作溫度，同時(shí)煙氣中的水分子將為后續(xù)光化學(xué)反應(yīng)中的光觸媒提供持續(xù)的自由基來源，使其催化活性得以持續(xù)。在紫外線發(fā)生陣列發(fā)出的紫外線照射下，餐飲油煙廢氣中的部分有毒和異味高分子物質(zhì)被激發(fā)開始發(fā)生光解、分子結(jié)合鏈斷裂，光解后有毒和異味高分子物質(zhì)被分解為小分子基團(tuán)；同時(shí)紫外線也使油煙廢氣中的部分氧分子也被激發(fā)分解為氧離子，與另一部分氧分子氧化為臭氧O3，實(shí)現(xiàn)凈化工作任務(wù)。在紫外線的照射下，催化反應(yīng)網(wǎng)表面固化的納米級(jí)二氧化鈦光觸媒催化作用被激活。在光觸媒表面，H20、02等被激化形成活性極強(qiáng)的羥基自由基0H_，過氧羥基自由基H02_，超氧陰離子自由基02_等活性自由基，與煙氣中的脂肪烴類、醛類、多環(huán)芳烴、脂肪酸類物質(zhì)發(fā)生劇烈反應(yīng)，從而使之得到降解；與此同時(shí)，餐飲油煙廢氣中的污染物在紫外線的催化下，由于光致電離效應(yīng)，也發(fā)生不同程度的分解，形成的小分子基團(tuán)與光解催化過程中形成的自由基及臭氧等強(qiáng)氧化劑繼續(xù)反應(yīng)，生成無毒無臭、結(jié)構(gòu)穩(wěn)定的氣態(tài)及小分子物質(zhì)，其中部分被完全分解為H2O和C02。光觸媒催化作用產(chǎn)生的這些活性自由基和臭氧壽命極短，氧化活性極強(qiáng)，臭氧和這些活性自由基雙重作用，非?？斓卮呋饨夂蟮男》肿踊鶊F(tuán)，先后發(fā)生氧化反應(yīng)，實(shí)現(xiàn)去除餐飲油煙PM2. 5，消除油煙尾氣異味困擾的功能目標(biāo)。上述多重作用相互交叉進(jìn)行，細(xì)菌、病毒細(xì)胞物質(zhì)分子也同油煙廢氣中的有毒、異味高分子物質(zhì)光解一樣，其細(xì)胞中脫氧核糖核酸(DNA)、核糖核酸(RNA)和核蛋白吸收紫外線后，引起DNA鏈斷裂，造成核酸和蛋白的交聯(lián)破裂，生物活性被殺滅，因而也達(dá)到滅菌目的。本發(fā)明還設(shè)有電氣控制系統(tǒng)，其在線監(jiān)控模塊通過感應(yīng)電流模塊對(duì)調(diào)壓系統(tǒng)、鎮(zhèn)流器的電流值進(jìn)行測(cè)量，并將數(shù)據(jù)通過通訊模塊傳輸?shù)竭h(yuǎn)端，如通過通訊模塊將數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換成無線信號(hào)，通過GPRS網(wǎng)絡(luò)傳輸?shù)竭h(yuǎn)端的服務(wù)器；電化學(xué)傳感模塊對(duì)凈化后的油煙濃度進(jìn)行實(shí)時(shí)測(cè)量，并將數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換為電信號(hào)傳輸至在線監(jiān)控模塊，并經(jīng)通訊模塊將相關(guān)測(cè)量數(shù)值傳輸至遠(yuǎn)端。同時(shí)，在線監(jiān)控模塊收集到的設(shè)備運(yùn)行數(shù)據(jù)通過顯示屏實(shí)時(shí)顯示。
綜上所述，本發(fā)明具有以下技術(shù)效果I、利用等離子反應(yīng)系統(tǒng)對(duì)進(jìn)入設(shè)備的油煙廢氣進(jìn)行預(yù)處理，通過電暈極化、靜電沉積效應(yīng)將油煙中的大顆粒微粒進(jìn)行捕集，保護(hù)后續(xù)工藝設(shè)備的正常運(yùn)作。2、應(yīng)用光化學(xué)及觸媒催化技術(shù)，通過紫外線發(fā)生陣列以及催化反應(yīng)網(wǎng)的綜合作用，利用光致電離、臭氧氧化、自由基氧化、空穴氧化等多種效應(yīng)將油煙中的亞微米級(jí)及氣態(tài)污染物進(jìn)行高效凈化，從而達(dá)到去除餐飲油煙尾氣PM2. 5的效果。3、利用液霧增濕系統(tǒng)增加油煙廢氣的濕度，通過紫外線及光觸媒的催化，在油煙污染物顆粒表面及光觸媒表面形成具有強(qiáng)氧化性的自由集團(tuán)，促進(jìn)系列光化學(xué)反應(yīng)及氧化反應(yīng)過程的進(jìn)行，從而提高對(duì)污染物的降解效果。4、應(yīng)用電氣感應(yīng)以及通信傳輸技術(shù)，對(duì)設(shè)備工作過程中的電流、電壓、開關(guān)機(jī)等參數(shù)實(shí)時(shí)檢測(cè)，并通過顯示器實(shí)時(shí)反映，使設(shè)備運(yùn)行狀況一目了然；同時(shí)可通過通訊模塊將設(shè)備運(yùn)行數(shù)據(jù)實(shí)時(shí)傳輸至環(huán)保部門的在線服務(wù)器，為環(huán)保部門對(duì)餐飲企業(yè)油煙污染治理的監(jiān)管及執(zhí)法提供有力的依據(jù)。本發(fā)明工藝先進(jìn)可靠、能提供實(shí)時(shí)在線運(yùn)行數(shù)據(jù)、為環(huán)保職能部門提供執(zhí)法監(jiān)督管理的數(shù)據(jù)支持，本發(fā)明不產(chǎn)生二次污染殘留物、資源消耗少、運(yùn)行成本較低、管理維護(hù)方便。


圖I為本發(fā)明實(shí)施例的氣流流向示意圖；圖2為本發(fā)明實(shí)施例的結(jié)構(gòu)示意圖；圖3為本發(fā)明實(shí)施例大處理量的結(jié)構(gòu)示意圖；圖4為本發(fā)明實(shí)施例的紫外線發(fā)生陣列立體結(jié)構(gòu)示意圖；圖5為圖4的主視圖；圖6為圖5的A-A視圖；圖7為本發(fā)明實(shí)施例的電氣控制系統(tǒng)方框示意圖。
具體實(shí)施方式
下面結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明實(shí)施例進(jìn)行詳細(xì)描述。如圖I至圖7所示，本實(shí)施例一種處理餐飲油煙中PM2. 5的光電高能凈化裝置，包括等離子反應(yīng)系統(tǒng)I、濾液霧格網(wǎng)7、液霧增濕系統(tǒng)2、光化學(xué)及催化反應(yīng)系統(tǒng)、電氣控制系統(tǒng)和設(shè)備箱體。光化學(xué)及催化反應(yīng)系統(tǒng)包含紫外線發(fā)生陣列4和設(shè)于其前后的催化反應(yīng)網(wǎng)3。如圖2所示，光化學(xué)及催化反應(yīng)系統(tǒng)中的紫外線發(fā)生陣列4設(shè)有一個(gè)，其前后布置催化反應(yīng)網(wǎng)3，如圖3所示，光化學(xué)及催化反應(yīng)系統(tǒng)中的紫外線發(fā)生陣列4設(shè)有二個(gè)，每個(gè)紫外線發(fā)生陣列4前后均布置催化反應(yīng)網(wǎng)3，相鄰紫外線發(fā)生陣列4中心間距為20 25cm。設(shè)備箱體包括反應(yīng)箱5-1、設(shè)于反應(yīng)箱5-1兩端的進(jìn)出風(fēng)法蘭5-3、設(shè)于法蘭5_3內(nèi)的勻風(fēng)導(dǎo)流片5-4和電控箱5-2 ;所述等離子反應(yīng)系統(tǒng)I、濾液霧格網(wǎng)7、液霧增濕系統(tǒng)2和催化反應(yīng)網(wǎng)3、紫外線發(fā)生陣列4均布置于反應(yīng)箱5-1內(nèi)；所述電氣控制系統(tǒng)布置于電控箱5-2。如圖2所示，按油煙氣流方向，反應(yīng)箱5-1內(nèi)依次布置進(jìn)風(fēng)法蘭5-3、等離子反應(yīng)系 統(tǒng)I、濾液霧格網(wǎng)7、液霧增濕系統(tǒng)2、催化反應(yīng)網(wǎng)3、紫外線發(fā)生陣列4、催化反應(yīng)網(wǎng)3、出風(fēng)法蘭5-3。如圖3所示，按油煙氣流方向，反應(yīng)箱5-1內(nèi)依次布置進(jìn)風(fēng)法蘭5-3、等離子反應(yīng)系統(tǒng)I、濾液霧格網(wǎng)7、液霧增濕系統(tǒng)2、催化反應(yīng)網(wǎng)3、紫外線發(fā)生陣列4、催化反應(yīng)網(wǎng)3、紫外線發(fā)生陣列4、催化反應(yīng)網(wǎng)3、出風(fēng)法蘭5-3。如圖3所示為大處理量的結(jié)構(gòu)示意圖，設(shè)置了二個(gè)紫外線發(fā)生陣列4，根據(jù)處理量不同，還可設(shè)置三個(gè)，每個(gè)紫外線發(fā)生陣列4前后均布置催化反應(yīng)網(wǎng)3，相鄰紫外線發(fā)生陣列4中心間距為20 25cm。等離子反應(yīng)系統(tǒng)I包括高壓電暈放電極和低壓沉積極板，高壓電暈放電極為直徑O. 2 O. 3mm鑰絲，其工作電壓為12000 14000V，低壓沉積極板為多張平行布置的鋁板，間距為2cm，極板厚度為O. 7mm，油煙廢氣經(jīng)高壓電暈放電極電離，再經(jīng)平行于氣流方向的低壓沉積極板沉積。在低壓沉積極板后垂直于氣流方向布置有一塊濾液霧格網(wǎng)7,濾液霧格網(wǎng)7采用不銹鋼框架內(nèi)嵌碳纖維濾網(wǎng)制成。在濾液霧格網(wǎng)7與催化反應(yīng)網(wǎng)3之間的反應(yīng)箱5-1頂部，安裝有兩個(gè)霧化噴頭2-3，距離濾液霧格網(wǎng)7軸線5cm，該兩個(gè)霧化噴頭2_3與管道2-2、壓力流體泵2-1依次相連，共同構(gòu)成液霧增濕系統(tǒng)2，該液霧增濕系統(tǒng)2的進(jìn)水管連接自來水管道，并設(shè)置截止閥控制水量，通過不銹鋼霧化噴頭產(chǎn)生粒徑為O. 3 O. 6_的液霧。催化反應(yīng)網(wǎng)3由支承框架以及設(shè)置在支承框架上的蜂窩狀鎳網(wǎng)組成，該蜂窩狀鎳網(wǎng)的孔徑為5mm，厚度30mm，其表面附著二氧化鈦光觸媒，其平均粒徑為5nm。紫外線發(fā)生陣列4包括不銹鋼支承框架4-1和設(shè)于支承框架4-1上的多條紫外線燈管4-2，每條紫外線燈管4-2成柱狀排列在與油煙氣流方向垂直的基面上，平行于油煙廢氣的進(jìn)出風(fēng)口，多條紫外線燈管4-2由上至下等距水平布置，相鄰燈管中心間距為10 15cm，每條紫外光燈管4_2的迎風(fēng)面設(shè)有鏡面鋁板制成的導(dǎo)流片4-3，該導(dǎo)流片4-3固定在不銹鋼支承框架4-1上，該不銹鋼支承框架4-1內(nèi)壁貼有一層鏡面鋁板，紫外線燈管4-2采用大功率高輸出紫外線燈管，其發(fā)出的紫外光波長小于200nm，位于UVD波段。反應(yīng)箱5_1兩端設(shè)有的進(jìn)出風(fēng)法蘭5_3由碳鋼制作，法蘭5-3內(nèi)設(shè)有平行于反應(yīng)箱5-1上下底面的勻風(fēng)導(dǎo)流片5-4，該導(dǎo)流片5-4寬5cm,反應(yīng)箱5-1內(nèi)壁貼有一層鏡面招板。電氣控制系統(tǒng)布置于電控箱5-2,電氣控制系統(tǒng)包括調(diào)壓系統(tǒng)6-1、鎮(zhèn)流器6-2、感應(yīng)電流模塊6-8、在線監(jiān)控模塊6-5、電化學(xué)傳感模塊6-6、指示燈6-4、電源開關(guān)6_3和液晶顯示屏6-7，電控箱5-2中安裝有調(diào)壓系統(tǒng)6-1、鎮(zhèn)流器6-2、感應(yīng)電流模塊6-8、在線監(jiān)控模塊6-5、電化學(xué)傳感模塊6-6,電控箱5-2表面安裝有指不燈6-4、電源開關(guān)6_3和液晶顯不屏 6-7。如圖7所示，電源開關(guān)6-3控制供電電源主回路的通斷；調(diào)壓系統(tǒng)6-1將電源進(jìn)線的220V電壓轉(zhuǎn)換為14000V高壓，施加于等離子反應(yīng)系統(tǒng)I ;多個(gè)鎮(zhèn)流器6_2并聯(lián)于電路中，并與紫外線燈管4-2兩極連接；感應(yīng)電流模塊6-8串聯(lián)在供電電源主回路中，電化學(xué)傳感模塊6-6設(shè)于凈化后的油煙廢氣出口，安裝在出風(fēng)口法蘭5-3處，在線監(jiān)控模塊6-5包括A/D轉(zhuǎn)換器、CPU和通訊模塊，感應(yīng)電流模塊6-8感應(yīng)的電流信號(hào)和電化學(xué)傳感模塊6-6監(jiān)測(cè)的凈化后油煙廢氣顆粒物濃度信號(hào)分別經(jīng)A/D轉(zhuǎn)換器輸入CPU進(jìn)行數(shù)據(jù)分析，并將分析后的數(shù)字信號(hào)通過通訊模塊發(fā)送到遠(yuǎn)端的服務(wù)器，同時(shí)由液晶顯示屏6-7顯示在線監(jiān)控模塊6-5收集分析的設(shè)備運(yùn)行狀態(tài)信息。本發(fā)明使用時(shí)安裝于廢氣收集管道的后段，通過外置的風(fēng)機(jī)將油煙廢氣送入本發(fā)明內(nèi)。
油煙廢氣從進(jìn)風(fēng)口法蘭5-3進(jìn)入反應(yīng)箱5-1后，首先經(jīng)過等離子反應(yīng)系統(tǒng)1，在12000 14000V的高壓下，高壓電暈放電極產(chǎn)生電暈極化效應(yīng)，將流經(jīng)放電極的油煙廢氣電離產(chǎn)生大量高能電子和帶電活性粒子，其中大顆粒的帶電粒子在通過平行于氣流方向的低壓沉積極板時(shí)，在極板間電場的作用下被吸附到極板上，從而得到去除；少部分高能電子和帶電活性粒子與油煙廢氣中的污染物反應(yīng)，最終生成C02、H2O等無害或低害物質(zhì)；低壓沉積極板由牌號(hào)為1070H26的鋁板制成，質(zhì)量輕，具有良好的電學(xué)性能，同時(shí)也有較高的強(qiáng)度，可以有效減少極板由于氣流經(jīng)過產(chǎn)生振動(dòng)而引起的打火現(xiàn)象，保證其工作穩(wěn)定性。經(jīng)過等離子反應(yīng)系統(tǒng)I的預(yù)處理后，油煙廢氣中的有機(jī)大顆粒得到去除，油煙廢氣以亞微米級(jí)及氣態(tài)有機(jī)污染物為主。之后，油煙廢氣通過濾液霧格網(wǎng)7，濾液霧格網(wǎng)7用于將等離子反應(yīng)系統(tǒng)I和液霧增濕系統(tǒng)2隔開，避免等離子反應(yīng)系統(tǒng)I進(jìn)水而造成打火。經(jīng)過濾液霧格網(wǎng)7后，油煙廢氣被安裝于反應(yīng)箱5-1頂部的霧化噴頭2-3噴霧增濕。增濕后的油煙廢氣依次通過催化反應(yīng)網(wǎng)3、紫外線發(fā)生陣列4。催化反應(yīng)網(wǎng)3采用孔徑5 10mm蜂窩狀鎳網(wǎng)作為光觸媒基體，具有較大的比表面積，同時(shí)風(fēng)阻較小，能有效減少風(fēng)機(jī)的阻力損耗，光觸媒采用有效粒徑為5nm的二氧化鈦，具有更高的比表面積，鎳與二氧化鈦具有極佳的親和性，因而能有效實(shí)現(xiàn)二氧化鈦的固著。紫外線發(fā)生陣列4是煙氣系列光化學(xué)反應(yīng)的動(dòng)力來源。紫外線發(fā)生陣列4采用了大功率高輸出紫外線燈管，產(chǎn)生的紫外線波長位于UVD波段，能為光觸媒催化與紫外光解反應(yīng)提供更高的能量。每根紫外線燈管4-2的有效作用半徑為8 10cm，在此范圍內(nèi)燈管發(fā)出的紫外線具有良好的光解和催化能力，相鄰紫外線燈管4-2中心間距為10 15cm，保證煙氣在紫外線燈管4-2有效半徑區(qū)域內(nèi)通過。紫外線發(fā)生陣列4采用不銹鋼支承框架4-1，由鏡面鋁板制成的導(dǎo)流片4-3固定在支承框架4-1上，結(jié)實(shí)耐用，鏡面鋁相比其他材料，對(duì)紫外線吸收率更低，因而具有更好的紫外線反射效果，可增加反應(yīng)過程的紫外光照度；在紫外線燈管4-2迎風(fēng)面設(shè)置導(dǎo)流片4-3，使污染物不會(huì)直接碰撞到紫外線燈管4-2，保持燈管表面的潔凈，延長燈管清理維護(hù)周期。油煙廢氣進(jìn)入催化反應(yīng)網(wǎng)3后，首先在紫外線的作用下發(fā)生光生電離效應(yīng)，有機(jī)大分子被分解，產(chǎn)生大量活性基團(tuán)；當(dāng)油煙廢氣中的污染物與催化反應(yīng)網(wǎng)3表面附著的光觸媒接觸時(shí)，與光觸媒表面在紫外線照射下形成的空穴-電子對(duì)、羥基自由基等強(qiáng)氧化劑反應(yīng)，污染物被迅速氧化分解，生成無害無臭的小分子物質(zhì)、H20、C02 ;同時(shí)，增濕后油煙廢氣中的水霧，部分附著在蜂窩狀催化反應(yīng)網(wǎng)3的表面,H2O在紫外線和光觸媒的聯(lián)合作用下，生成羥基自由基，為催化反應(yīng)不斷帶來羥基自由基的補(bǔ)充，使自由基氧化、空穴氧化反應(yīng)持續(xù)進(jìn)行；另外，空氣中的少量O2也在紫外線催化下生成03，O3作為強(qiáng)氧化劑也參與到有機(jī)污染物的氧化分解反應(yīng)中；在整個(gè)反應(yīng)過程中，會(huì)有少量污染物附著在蜂窩狀催化反應(yīng)網(wǎng)3表面，通過紫外線發(fā)生陣列4產(chǎn)生的紫外線光解和催化反應(yīng)網(wǎng)3表面光觸媒的催化，這部分污染物將被分解為H20、CO2,從而使催化反應(yīng)網(wǎng)3得到凈化。通過上述光致電離、臭氧氧化、自由基氧化、空穴氧化的多重作用凈化，油煙廢氣中的有害和異味高分子微粒分解、氧化，油煙尾氣中的PM2. 5得到有效消除，最終實(shí)現(xiàn)油煙除味的感官效果。實(shí)踐表明，在上述反應(yīng)中產(chǎn)生多種活性自由基與臭氧具備協(xié)同促進(jìn)的關(guān)系，它們之間的交互協(xié)同作用起到了相乘的綜合催化效果，大大加快光解、氧化反應(yīng)速率，光解、氧化的凈化工作歷程不到O. I秒鐘時(shí)間，大幅度提高了餐飲油煙有害和異味物質(zhì)凈化處理的效率。
為更有效了解運(yùn)行情況和處理效果，本發(fā)明利用電化學(xué)傳感模塊6-6對(duì)設(shè)備處理后餐飲油煙的顆粒物濃度進(jìn)行檢測(cè)，電化學(xué)傳感模塊6-6采用電化學(xué)感應(yīng)原理，通過在出風(fēng)口法蘭5-3處安裝電化學(xué)感應(yīng)探頭，對(duì)凈化后煙氣中顆粒物濃度進(jìn)行檢測(cè)，油煙顆粒物碰撞電化學(xué)傳感模塊6-6后產(chǎn)生微弱的電流信號(hào)，在線監(jiān)控模塊6-5接收到該電流信號(hào)后，通過A/D轉(zhuǎn)換，由CPU進(jìn)行數(shù)據(jù)分析，運(yùn)算出油煙等效濃度，并將其以數(shù)字信號(hào)的形式通過通訊模塊發(fā)送到遠(yuǎn)端的服務(wù)器，同時(shí)由液晶顯示屏實(shí)時(shí)顯示在線監(jiān)控模塊收集分析的設(shè)備運(yùn)行狀態(tài)信息，方便操作控制。本發(fā)明主要利用電暈極化、高能電離、靜電沉積、光致電離、臭氧氧化、自由基氧化、空穴氧化、光電協(xié)同等多種效應(yīng)，首先通過高壓電暈作用使油煙中的化合物電離、通過高能靜電沉積效應(yīng)捕集粒徑較大的極性顆粒，并對(duì)后續(xù)工藝設(shè)備起到預(yù)處理及保護(hù)作用；剩余的微米級(jí)及氣態(tài)污染物在后續(xù)的紫外線發(fā)生陣列及催化反應(yīng)網(wǎng)作用下，通過光致電離、臭氧氧化、自由基氧化、空穴氧化效應(yīng)進(jìn)行分解催化氧化，使微米級(jí)煙塵、氣態(tài)污染物和異味高分子微粒進(jìn)一步分解、氧化，有效消除油煙尾氣中的PM2. 5，并最終實(shí)現(xiàn)油煙除味的感官效果。由于本發(fā)明使臭氧和多種活性自由基強(qiáng)氧化劑聯(lián)合同時(shí)并用，它們之間的交互協(xié)同作用起到了相乘的綜合催化效果，大大加快光解、氧化反應(yīng)速率，光解、氧化的凈化工作歷程不到O. I秒鐘時(shí)間，大幅度提高了餐飲油煙微米級(jí)煙塵、氣態(tài)污染物和異味物質(zhì)凈化處理的效率，是目前切實(shí)解決餐飲油煙PM2. 5的最有效方法。
權(quán)利要求
1.一種處理餐飲油煙中PM2. 5的光電高能凈化裝置，其特征在于包括等離子反應(yīng)系統(tǒng)(I)、濾液霧格網(wǎng)(7)、液霧增濕系統(tǒng)(2)和光化學(xué)及催化反應(yīng)系統(tǒng)，所述光化學(xué)及催化反應(yīng)系統(tǒng)包含紫外線發(fā)生陣列(4)和設(shè)于其前后的催化反應(yīng)網(wǎng)(3)，油煙廢氣依次經(jīng)過等離子反應(yīng)系統(tǒng)(I)、濾液霧格網(wǎng)(7)、液霧增濕系統(tǒng)(2)和光化學(xué)及催化反應(yīng)系統(tǒng)后得以凈化。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的光電高能凈化裝置，其特征在于還包括電氣控制系統(tǒng)，該電氣控制系統(tǒng)包括感應(yīng)電流模塊(6-8)、在線監(jiān)控模塊(6-5)、電化學(xué)傳感模塊(6-6)及顯示屏(6-7)，所述感應(yīng)電流模塊(6-8)串聯(lián)在供電電源主回路中，所述電化學(xué)傳感模塊(6-6)設(shè)于凈化后的油煙廢氣出口，所述在線監(jiān)控模塊(6-5)包括A/D轉(zhuǎn)換器、CPU和通訊模塊，所述感應(yīng)電流模塊(6-8)感應(yīng)的電流信號(hào)和電化學(xué)傳感模塊(6-6)監(jiān)測(cè)的凈化后油煙廢氣顆粒物濃度信號(hào)分別經(jīng)A/D轉(zhuǎn)換器輸入CPU處理，該CPU分別輸出檢測(cè)數(shù)據(jù)至通訊模塊傳輸，至顯示屏(6-7 )顯示。
3.根據(jù)權(quán)利要求I所述的光電高能凈化裝置，其特征在于所述等離子反應(yīng)系統(tǒng)(I)包括高壓電暈放電極和低壓沉積極板，高壓電暈放電極為直徑O. 2^0. 3_鑰絲，其工作電壓為1200(Tl4000V,低壓沉積極板為多張平行布置的招板，間距為2cm,極板厚度為O. 7mm,油煙廢氣經(jīng)高壓電暈放電極電離，再經(jīng)平行于氣流方向的低壓沉積極板沉積。
4.根據(jù)權(quán)利要求I所述的光電高能凈化裝置，其特征在于所述濾液霧格網(wǎng)(7)采用不銹鋼框架內(nèi)嵌碳纖維濾網(wǎng)制成。
5.根據(jù)權(quán)利要求I所述的光電高能凈化裝置，其特征在于所述液霧增濕系統(tǒng)(2)包括 依次相連的壓力流體泵(2-1)、管道(2-2 )和霧化噴頭(2-3 )，所述霧化噴頭(2-3 )設(shè)于油煙廢氣氣流的頂部，與濾液霧格網(wǎng)(7)軸線的距離為5cm。
6.根據(jù)權(quán)利要求I所述的光電高能凈化裝置，其特征在于所述催化反應(yīng)網(wǎng)(3)采用孔徑5 IOmm的蜂窩狀鎳網(wǎng)，厚度3(T50mm，其表面附著平均粒徑5nm的二氧化鈦光觸媒。
7.根據(jù)權(quán)利要求I所述的光電高能凈化裝置，其特征在于所述紫外線發(fā)生陣列(4)包括支承框架(4-1)和設(shè)于支承框架(4-1)的多條紫外線燈管(4-2)，每條紫外線燈管(4-2 )垂直于氣流方向，每條紫外線燈管(4-2 )的迎風(fēng)面設(shè)有固定在支承框架(4-1)上的由鏡面鋁板制成的導(dǎo)流片(4-3)。
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的光電高能凈化裝置，其特征在于所述支承框架(4-1)內(nèi)壁貼有一層鏡面鋁板，所述多條紫外線燈管(4-2)由上至下等距水平布置，相鄰燈管中心間距為l(Tl5cm，該紫外線燈管采用大功率高輸出紫外線燈管，其產(chǎn)生的紫外線波長位于UVD波段。
9.根據(jù)權(quán)利要求I或7或8所述的光電高能凈化裝置，其特征在于所述紫外線發(fā)生陣列(4)設(shè)有一至三個(gè)，每個(gè)紫外線發(fā)生陣列(4)前后均布置催化反應(yīng)網(wǎng)(3)，相鄰紫外線發(fā)生陣列(4)中心間距為2(T25cm。
10.根據(jù)權(quán)利要求I所述的光電高能凈化裝置，其特征在于所述等離子反應(yīng)系統(tǒng)(I)、濾液霧格網(wǎng)(7)、液霧增濕系統(tǒng)(2)和光化學(xué)及催化反應(yīng)系統(tǒng)均設(shè)于反應(yīng)箱(5-1)內(nèi)，該反應(yīng)箱(5-1)兩端設(shè)有進(jìn)出風(fēng)法蘭(5-3 )，該法蘭(5-3 )內(nèi)設(shè)有平行于反應(yīng)箱(5-1)上下底面的勻風(fēng)導(dǎo)流片(5-4)，所述反應(yīng)箱(5-1)內(nèi)壁貼有一層鏡面鋁板。
全文摘要
一種處理餐飲油煙中PM2.5的光電高能凈化裝置，包括等離子反應(yīng)系統(tǒng)、濾液霧格網(wǎng)、液霧增濕系統(tǒng)和光化學(xué)及催化反應(yīng)系統(tǒng)，所述光化學(xué)及催化反應(yīng)系統(tǒng)包含紫外線發(fā)生陣列和設(shè)于其前后的催化反應(yīng)網(wǎng)，油煙廢氣依次經(jīng)過等離子反應(yīng)系統(tǒng)、濾液霧格網(wǎng)、液霧增濕系統(tǒng)和光化學(xué)及催化反應(yīng)系統(tǒng)后得以凈化。還包括電氣控制系統(tǒng)，該電氣控制系統(tǒng)包括感應(yīng)電流模塊、在線監(jiān)控模塊、電化學(xué)傳感模塊及顯示屏。本發(fā)明不產(chǎn)生二次污染殘留物、資源消耗少、運(yùn)行成本較低、管理維護(hù)方便、工藝先進(jìn)可靠、能提供實(shí)時(shí)在線運(yùn)行數(shù)據(jù)、為環(huán)保職能部門提供執(zhí)法監(jiān)督管理的數(shù)據(jù)支持。
文檔編號(hào)B01D50/00GK102861493SQ20121033731
公開日2013年1月9日 申請(qǐng)日期2012年9月12日 優(yōu)先權(quán)日2012年9月12日
發(fā)明者馮智星, 羅志榮, 鐘惠云, 鄧表寬, 譚志雄, 梁小雷, 馮曉茹 申請(qǐng)人:廣東森洋環(huán)境保護(hù)工程設(shè)備有限公司