Xử lý khí thải nhà bếp bằng than hoạt tính và quá trình oxy hóa bằng tia UV, ozone

Vì sao cần xử lý khí thải nhà bếp?

Trong nhà bếp, việc đốt cháy dầu động vật và thực vật tạo ra một số lượng lớn các hợp chất phức tạp, có tính xâm thực. Do tác dụng của nhiệt trong quá trình nấu và chiên rán, các hợp chất khí này được sản sinh và lưu thông trong không khí. Chúng thường rất nặng mùi và kích thước quá nhỏ để có thể tách ra khỏi luồng khí thải bằng cách sử dụng các bộ lọc hoặc bộ tách không khí thông thường. Nhiệm vụ này yêu cầu các quy trình đặc biệt.

Khí thải nhà bếp chưa được xử lý đi ra ngoài môi trường tự nhiên không chỉ gây ô nhiễm môi trường mà còn ảnh hưởng đến sức khoẻ của con người. Làm thế nào có thể tránh được những phiền toái về mùi và ô nhiễm không khí như vậy?

Để trả lời câu hỏi này, trước tiên chúng ta nên tính đến hai nhiệm vụ chính của hệ thống thông gió nhà bếp thương mại. Đó là:

• Thu giữ và chiết xuất hiệu quả hơi, khí và sol khí sinh ra trong quá trình nấu ăn. Phân tích CFD (cơ học chất lỏng số) và các phép đo với thiết bị phát hiện ion hóa ngọn lửa (FID) và thiết bị đo hạt có thể cho thấy rằng các hệ thống hút khí thông thường trong nhà bếp không thực hiện được nhiệm vụ này và không có khả năng thu nhận và chiết xuất hơi, khí và sol khí thải ra ngoài trong quá trình nấu nướng.

• Sau khi đã đảm bảo thu và tách hiệu quả, các chất ô nhiễm trong khí thải nhà bếp phải được tách ra khỏi luồng không khí. Đây là những giọt chất lỏng nhỏ, tức là sol khí, ngoài ra, vấn đề về mùi cũng là một điều đáng được quan tâm. Chất lỏng bay hơi có thể được tách ra khỏi luồng không khí bằng cách ngưng tụ, sol khí được tách khỏi dòng do quán tính khối lượng. Tuy nhiên, các hợp chất khí mạnh và nặng mùi gây ra một thách thức lớn.

Những phương pháp xử lý khí thải nhà bếp hiệu quả

Các phương pháp thông thường để loại bỏ các hợp chất có mùi từ khí thải của bếp là hấp thụ bằng than hoạt tính và quá trình oxy hóa bằng tia UV và ozone.

Than hoạt tính

Than hoạt tính đã chứng minh là có hiệu quả lọc các hơi chứa chất kết dính và dung môi trong các ngành công nghiệp hóa chất và thực phẩm. Nói một cách dễ hiểu, than hoạt tính có độ xốp cao hoạt động giống như một rây phân tử và do đó chúng cũng có khả năng lọc các hợp chất cacbon mạch dài, chẳng hạn như hơi dung môi khỏi luồng khí thải. Các lỗ xốp của than hoạt tính mà luồng khí thải đi qua có kích thước từ 0,1 đến 50 nm. Ví dụ,  không khí thải khô bị nhiễm hơi dung môi chảy qua các lỗ nhỏ siêu nhỏ này, các hợp chất cacbon chuỗi dài có thể được lọc ra khỏi luồng khí thải. Tuy nhiên, than hoạt tính không thích hợp để làm sạch khí thải nhà bếp do trong nhà bếp của căng tin thương mại thường có độ ẩm rất cao trong luồng khí thải. Ngoài ra, nếu quá trình tách khí dung không hiệu quả, thì cũng có tải lượng khí dung cao. Tất cả các hạt này xuất hiện trong khí thải có tác động cực kỳ tiêu cực đến các lỗ xốp nhỏ của than hoạt tính và dẫn đến bão hòa rất sớm. Hơn nữa, than hoạt tính dễ bắt lửa và chỉ có thể được sử dụng ở nhiệt độ môi trường lên đến khoảng 40 °C. Ở nhiệt độ cao hơn, than hoạt tính có nguy cơ giải phóng các hạt đã lọc trở lại luồng khí thải do các rung động phân tử. Hơn nữa, than hoạt tính không diệt được vi trùng, nó bị dính ở độ ẩm cao và bắt đầu tỏa ra mùi khó chịu khi bão hòa.

Chất Kali Pemanganat

Chất khử trùng nổi tiếng kali pemanganat (KMnO4) là một chất thay thế cho than hoạt tính. Trái ngược với than hoạt tính, thuốc tím có tác dụng diệt khuẩn và ức chế sự phát triển của nhiều loại vi khuẩn. Các phân tử mùi bị phân hủy hiệu quả bởi phản ứng hóa học với hoạt chất, các phân tử dư còn lại bị giữ lại bởi vật liệu mang (đá núi lửa zeolit). Do đó, một phần lớn các hợp chất có mùi bị oxy hóa hóa học và không chỉ được lọc ra như trong hệ thống than hoạt tính. Tỷ lệ phân hủy của các chất có mùi trong hạt hiệu suất cao này có thể lên đến 90%. Đặc tính này làm cho kali pemanganat trở nên thú vị đối với các máy lọc không khí trong nhà làm việc ở chế độ tuần hoàn.

Do có nhiều ưu điểm, KMnO4 cũng đã được sử dụng trong nhiều thập kỷ để khử trùng nước uống ban đầu. Quy trình này cũng đã chứng minh giá trị của nó đối với việc lọc khí thải trong ngành công nghiệp thực phẩm. Kali pemanganat là một sản phẩm chi phí thấp và có thể dễ dàng xử lý.

Công nghệ Ozone xử lý khí thải nhà bếp

Trong một số năm trở lại đây, các hệ thống UV và ozone cũng đã được thúc đẩy để loại bỏ các phân tử mùi hữu cơ. Ozone được cho là chất oxy hóa các chất gây mùi hiệu quả. Các thiết bị khử mùi này cũng thường được cung cấp dưới dạng hệ thống plasma. Tuy nhiên, các nghiên cứu khoa học như của Hiệp hội Quản lý Chất thải & Không khí Hoa Kỳ chỉ ra rằng quy trình này không hiệu quả lắm và không loại bỏ được các sol khí tách biệt theo bất kỳ cách nào. Nghiên cứu đã khảo sát tính hiệu quả của các hệ thống này, cũng sử dụng các kỹ thuật đo lường phức tạp như khối phổ, và xem xét mức độ ozone có thể thực sự phân hủy các sol khí dầu trong không khí. Trong bối cảnh này, người ta cũng đã kiểm tra xem liệu ozonecó thể bẻ gãy các hợp chất cacbon chuỗi dài hay không.

Công nghệ UV trong xử lý khí thải

Các giải pháp với hệ thống UV cũng đòi hỏi các biện pháp bảo vệ sức khỏe và an toàn phức tạp, vì ngay cả nồng độ ozone thấp cũng có thể gây ra thiệt hại đáng kể cho sức khỏe. Do đó, không khí trong nhà và đi ra ngoài phải không có ozon. Cho đến nay, giá trị giới hạn 0,2 mg / m³ không khí trong nhà là hợp lệ cho các phòng bên trong. Vì lý do này, khí thải nhà bếp phải được kiểm soát nồng độ ozone và kết quả phải được ghi lại trong quá trình nghiệm thu và vận hành hệ thống UV hoặc máy tạo ozone. Công nghệ đo lường cần thiết cho việc này đã có trong nhiều thập kỷ, nhưng rất ít nhà sản xuất hệ thống UV và ozone để khử mùi trong khí thải nhà bếp thương mại thực sự sử dụng nó.

Một nhược điểm khác của hệ thống UV là khí thải nhà bếp cần được làm sạch trước. Nếu quá trình lọc thô không được áp dụng, các ống UV nhạy cảm sẽ trở nên nhờn trong một thời gian ngắn và phải được loại bỏ và làm sạch hàng tuần. Nếu không, chúng hoàn toàn mất tác dụng vì chúng không thể tạo ra ozone do ống thủy tinh bị ô nhiễm.

Ưu điểm của giải pháp UV là các ống tiết kiệm không gian và có thể lắp đặt nhanh chóng trong máy hút mùi. Ngoài ra, lực cản không khí thấp hơn so với các biến thể khác. Tất cả những điều được xem xét, có thể nói rằng giải pháp UV là một kỹ thuật đơn giản cho ngân sách nhỏ và các căn bếp có nồng độ mùi thấp.

Bộ lọc tĩnh điện làm sạch khí thải nhà bếp

Bộ lọc không khí tĩnh điện có vai trò gì? Trong ngành công nghiệp quá trình, đặc biệt là trong chế tạo máy công cụ cho các quá trình gia công, nơi sử dụng chất bôi trơn và chất làm mát không hòa tan trong nước, lọc tĩnh điện đại diện cho một công nghệ đã được chứng minh và phổ biến để lọc khí thải nói chung và xử lý khí thải nhà bếp nói riêng. Tuy nhiên, chúng không thích hợp để loại bỏ các chất hữu cơ có mùi ở độ ẩm cao vì ở đây cũng có sự tham gia của ozone: Máy lọc tĩnh điện chỉ khử mùi nếu chúng tạo ra một lượng lớn ozone. Sau đó, chúng hoạt động giống như một máy tạo ozone. Ngoài các biện pháp an toàn đã nói ở trên, cũng cần phải có thiết bị tách trước các hạt mỡ lớn ở mức độ cao, vì nếu không, các dây ion hóa nhạy cảm và các tấm thu nhiệt dưới điện áp cao sẽ nhanh chóng bị nhiễm bẩn và hoạt động kém hiệu quả. Thiết bị lọc bụi tĩnh điện không được khuyến khích sử dụng ở những nơi có độ ẩm cao, như trường hợp thường xảy ra với không khí thải trong bếp vì có nguy cơ phóng điện áp.

Kết luận: Không có giải pháp toàn diện để làm sạch khí thải nhà bếp hiệu quả. Trong tất cả các chất hấp thụ, thuốc tím là chất hữu hiệu nhất và dễ xử lý nhất. Tuy nhiên, trong một số trường hợp, một phần ngoại vi khá phức tạp có thể được yêu cầu cho giải pháp này.