臺灣博碩士論文加值系統

本研究分別以濕式洗滌法及活性碳吸附法處理餐飲業排放廢氣，以探求該二法對廢氣中總碳氫化合物(THC)及臭味之去除效果。
濕式洗滌試驗設施為一小型噴淋式洗滌塔(氣-液接觸區斷面0.58 m×0.50 m，高度0.80 m)，處理日式燒肉店排放廢氣102 m3/min，循環水量67.2 L/min，液氣流量比(L/G) 0.0065 m3 Liquid/(m3 gas)。洗滌液分別為清水、次氯酸鈉溶液及過氧化氫溶液。活性碳吸附則先以烤箱製造食物烹調廢氣，通入管柱(內徑2 cm、填充活性碳長度10.5 cm、活性碳總量20 g)，抽取量為15 L/min，廢氣經碳層之空塔流速1.06 m/s，求取活性碳管柱吸附穿透曲線；另在中山大學中餐廳排氣口設置一活性碳吸附設備(斷面0.50 m×0.50 m，填充粒狀活性碳30 kg)，廢氣抽取量12.6 m3/min，廢氣經碳層之空塔流速0.84 m/s，觀察活性碳長時間操作之處理效率。
研究結果顯示，以清水或化學洗滌處理燒肉店廢氣，其總碳氫化合物(THC)去除率為15-35%，臭味(三點比較式嗅袋法)去除率為35-65%，有顯著的嗅覺感官防制效果。燒烤餐廳之原始氣體有明顯的肉類烤熟、香料、調味料等混合味道，經洗滌後，上述味道明顯降低，主要為略帶苦燒碳味，若以次氯酸鈉洗滌，則排氣略帶消毒水味。
管柱活性碳吸附試驗發現，氣體的溼度的高低，顯著影響活性碳對THC之處理性能。中式餐廚排氣吸附現場試驗廢氣之相對溼度為50-60%，水氣影響較小，初期(0-50 hr)活性碳性能較佳，THC去除率可達60-80%；長時間使用後處理效能降低，僅當進氣濃度突升時，活性碳具緩衝作用。在氣味方面，中式餐廳排氣大致為油炸、煎魚及爆香氣味，經活性碳吸附後之排氣，不易分辨出何種食物烹調味道。
經濟評估顯示，以清水或化學洗滌法處理約100 m3/min之排氣，每日(7小時)之總費用NT$ 57，折合每1,000 m3排氣處理費用為NT$ 1.33；以活性碳吸附處理約13 m3/min之排氣，每日(8小時)之總費用NT$ 134，折合每1,000 m3排氣處理費用為NT$ 22.1。

In this study, wet scrubbing and activated-carbon adsorption technologies were tested to investigate their abilities to remove total hydrocarbons (THCs) and other odorous compounds in the effluent gas from food-cooking operations such as frying, toasting, grilling, and steaming.
A full-scale scrubber (gas-liquid contacting cross section 0.58 m×0.50 m, height 0.80 m) was used in the present study for testing its performance on removing odorous compounds from a gas stream of 102 m3/min drawn from a Japanese-type grilling restaurant located in the Kaohsiung city. The scrubbing liquid had a flow rate of 67.2 L/min which is equivalent to a liquid/gas ratio of (L/G) 0.0065 m3 liquid/(m3 gas). Tap water, aqueous sodium hypochlorite solution, and aqueous hydrogen peroxide solution were used as scrubbing liquids. For the activated carbon tests, a 2-cm i.d. glass column packed with 20 g activated carbon which gives a packing height of 10.5 cm was used to obtain the adsorption isotherms by introducing a 15 L/min gas stream drawn from an oven toasting sausage. The gas flow resulted in a superficial gas velocity of 1.06 m/s over the cross section of the column. In addition, a pilot-scale adsorption unit (cross section 0.50 m sq., packed with 30 kg granular activated carbon) was installed for the adsorption test. A gas flow drawn from a vent of a restaurant kitchen cooking Chinese-type food was introduced into the pilot adsorber. A flow rate of 12.6 m3/min was used and the superficial gas velocity was 0.84 m/s.
Results indicate that THC and odor (sensory test) removals of 15-35 and 35-65% were obtained, respectively, form the scrubbing test. There was no significant difference in the performance by using one of water or the two aqueous chemical solutions as the scrubbing liquor. Most of the characteristic food-grilling and flavoring smells were removed by the scrubber and some bitter smells like burnt carbon were found in the scrubbed gas.
High moisture contents (around 95% in relative humidity) of the vent gas from the sausage-toasting oven resulted in a significant reduction in the activated carbon adsorption capacity for THCs from the tested gas. From results of the pilot-scale adsorption test, THC removals of 60-80% form the vent gas (around 50-60% in relative humidity) of the Chinese-type kitchen were found during the initial adsorption time of 0-50 hr. A long time (200 hr) operation resulted in a decrease in the THC removal efficiency. However, the adsorber exhibited as an odor equalization unit by reducing peaks of the odor emissions from the kitchen. Characteristic odors from various food cooking operations were reduced by the adsorber.
It was estimated that a total of around NT$ 57 is required for the full-scale scrubber for treating the gas flow of 102 m3/min for an operation time of 7 hr per day, and the cost is equivalent to NT$ 1.33/(1,000 m3 gas). The cost for the activated carbon adsorption unit of 13 m3/min was estimated to be NT$ 134 for 8 hr per streaming day. The unit cost is NT$ 22.1/(1,000 m3 gas).

目 錄
謝 誌----------------------------------------------------------------------- I
中文摘要-------------------------------------------------------------------- II
英文摘要-------------------------------------------------------------------- IV
目 錄----------------------------------------------------------------------- V
表目錄----------------------------------------------------------------------- VII
圖目錄----------------------------------------------------------------------- IX
第一章 前言--------------------------------------------------------------- 1
1-1 研究緣起-------------------------------------------------------- 1
1-2 研究目的--------------------------------------------------------- 2
第二章 文獻回顧--------------------------------------------------------- 3
2-1 臭味概述--------------------------------------------------------- 3
2-1-1 臭味物質------------------------------------------------ 3
2-1-2 臭味物質來源------------------------------------------ 6
2-1-3 相關法令規定------------------------------------------ 10
2-1-4 臭味之量測--------------------------------------------- 13
2-2臭味之防制與一般處理技術---------------------------------- 16
2-2-1臭氣處理技術------------------------------------------- 16
2-2-2 化學洗滌技術除臭------------------------------------ 18
2-2-3 活性碳吸附--------------------------------------------- 23
2-3 餐飲業排氣之臭味問題--------------------------------------- 30
2-3-1餐飲業的基本類型與分佈---------------------------- 30
2-3-2餐飲業空氣污染排放量------------------------------- 34
2-3-3餐飲業污染物對人體健康及環境影響------------- 38
2-3-4餐飲業空氣污染控制技術與現況------------------- 42
第三章 實驗設備與方法------------------------------------------------ 44
3-1 實驗設備--------------------------------------------------------- 44
3-1-1濕式洗滌試驗設備------------------------------------- 44
3-1-2 活性碳吸附之設備組成------------------------------ 47
3-2 材料--------------------------------------------------------------- 50
3-2-1 臭氣來源------------------------------------------------ 50
3-2-2 藥品名稱------------------------------------------------ 51
3-3 實驗方法--------------------------------------------------------- 51
3-3-1 濕式洗滌試驗方法------------------------------------ 51
3-3-2 活性碳吸附試驗方法--------------------------------- 52
3-4 實驗儀器--------------------------------------------------------- 52
第四章 結果與討論------------------------------------------------------ 53
4-1清水及化學洗滌試驗結果------------------------------------- 53
4-1-1清水及次氯酸鈉氧化劑洗滌試驗------------------- 53
4-1-2過氧化氫氧化洗滌試驗------------------------------- 59
4-2 活性碳吸附實驗結果------------------------------------------ 63
4-2-1 活性碳吸附管柱試驗--------------------------------- 63
4-2-2 活性碳吸附現場試驗--------------------------------- 65
4-3 經濟評估--------------------------------------------------------- 70
4-3-1 濕式洗滌法成本估算--------------------------------- 70
4-3-2 活性碳吸附成本估算--------------------------------- 72
第五章 結論與建議------------------------------------------------------ 73
5-1 結論--------------------------------------------------------------- 73
5-2 建議--------------------------------------------------------------- 74
參考文獻-------------------------------------------------------------------- 75
表 目 錄
表2-1 常見臭味物質及其發臭官能基(非含氧烴) --------------- 4
表2-2 常見臭味物質及其發臭官能基(含氧烴及植物精油)---- 5
表2-3 與人類活動有關之臭味物質來源(生活、農業、商業)---- 8
表2-4 與人類活動有關之臭味物質來源(工業)------------------- 9
表2-5 空氣污染防制法施行細則規定空氣污染物質中與臭味有關之物質------------------------------------------------------ 10
表2-6 空氣污染防制法對臭味及異味之管制事項--------------- 11
表2-7 固定污染源空氣污染物排放標準對臭氣及異味物質排放標準------------------------------------------------------------ 12
表2-8 空氣污染行為管制準則--------------------------------------- 12
表2-9 常用臭氣處理技術概要--------------------------------------- 17
表2-10 常用化學吸收劑及其特性------------------------------------ 21
表2-11 一般除臭化學反應方程式------------------------------------ 22
表2-12 餐飲業及住宿服務業分布------------------------------------ 31
表2-13 餐飲業及住宿服務業經營規模------------------------------ 32
表2-14 台灣地區各縣市小吃攤販調查概況------------------------ 32
表2-15 不同類型餐飲業THC單位排放量比較-------------------- 35
表2-16 各縣市餐飲業與營建工程污染排放量--------------------- 37
表2-17 6階段臭氣強度表示法---------------------------------------- 39
表2-18 各種化合物之臭味閥值(odor threshold)------------------- 40
表2-19 臭味之健康危害------------------------------------------------ 41
表2-20 硫化氫對人體的危害------------------------------------------ 41
表2-21 比較各種防治設備之油煙處理效率------------------------ 42
表3-1 濕式洗滌試驗設備摘要--------------------------------------- 46
表3-2 吸附管柱試驗設備摘要--------------------------------------- 48
表3-3 校內中餐廳排氣活性碳吸附設備摘要--------------------- 49
表3-4 藥品資料--------------------------------------------------------- 51
表4-1 清水及次氯酸鈉氧化洗滌臭味去除效果------------------ 58
表4-2 過氧化氫氧化洗滌臭味去除效果--------------------------- 62
表4-3 濕式洗滌系統成本估算--------------------------------------- 71
表4-4 活性碳吸附設施成本估算------------------------------------ 72
圖 目 錄
圖2-1 有機廢氣處理主要技術範圍--------------------------------- 18
圖2-2 化學氧化洗滌原理--------------------------------------------- 19
圖2-3 固定床中吸附之(a)濃度分佈及(b)貫流曲線-------------- 26
圖2-4 貫流曲線(a)狹窄質傳區(b)寬的質傳區-------------------- 27
圖2-5 活性碳的孔洞結構--------------------------------------------- 28
圖2-6 活性碳表面官能基--------------------------------------------- 28
圖2-7 活性碳的製備流程--------------------------------------------- 29
圖2-8 餐飲業經營相關背景資料------------------------------------ 34
圖2-9 餐飲業排放風量大小分佈圖--------------------------------- 38
圖2-10 各縣市餐飲業排放與營建工程逸散量比較--------------- 36
圖3-1 研究流程圖------------------------------------------------------ 45
圖3-2 濕式洗滌設備配置圖------------------------------------------ 46
圖3-3 濕式洗滌設備現場實體照片--------------------------------- 47
圖3-4 活性碳管柱試驗設備系統圖--------------------------------- 48
圖3-5 中餐廳排氣活性碳吸附試驗裝置--------------------------- 49
圖3-6 中餐廳排氣活性碳吸附試驗裝置照片--------------------- 50
圖4-1 餐廚排氣清水洗滌塔進出口THC濃度變化情形------- 54
圖4-2 餐廚排氣清水洗滌THC去除率隨時間之變化----------- 54
圖4-3 餐廚排氣400 mg/L有效氯洗滌，洗滌塔進出口THC濃度變化--------------------------------------------------------- 55
圖4-4 餐廚排氣400 mg/L有效氯洗滌之THC去除率隨時間變化--------------------------------------------------------------- 55
圖4-5 餐廚排氣800 mg/L有效氯洗滌，洗滌塔進出口THC濃度變化--------------------------------------------------------- 56
圖4-6 餐廚排氣800 mg/L有效氯洗滌之THC去除率隨時間變化--------------------------------------------------------------- 56
圖4-7 餐廚排氣1.600 mg/L有效氯洗滌，洗滌塔進出口THC濃度變化--------------------------------------------------------- 57
圖4-8 餐廚排氣1,600 mg/L有效氯洗滌之THC去除率隨時間變化------------------------------------------------------------ 57
圖4-9 圖4-9 以手持式FID及嗅袋法兩種方式進行清水及次氯酸鈉氧化洗滌效能評估------------------------------------ 58
圖4-10 餐廚排氣1,380 mg/L過氧化氫水溶液洗滌塔進出口THC濃度變化-------------------------------------------------- 60
圖4-11 餐廚排氣1,380 mg/L過氧化氫水溶液洗滌之THC去除率隨時間變化------------------------------------------------ 60
圖4-12 餐廚排氣2,760 mg/L過氧化氫水溶液洗滌塔進出口THC濃度變化-------------------------------------------------- 61
圖4-13 餐廚排氣2,760 mg/L過氧化氫水溶液洗滌之THC去除率隨時間變化---------------------------------------------------- 61
圖4-14 以手持式FID及嗅袋法兩種方式進行過氧化氫氧化洗滌效能評估------------------------------------------------------ 62
圖4-15 高進氣相對濕度時，活性碳管柱試驗之THC濃度與相對濕度變化--------------------------------------------------- 63
圖4-16 高進氣相對濕度時，活性碳管柱試驗THC去除率變化------------------------------------------------------------------ 64
圖4-17 低進氣相對濕度時，活性碳管柱試驗之THC濃度與相對濕度變化--------------------------------------------------- 64
圖4-18 低進氣相對濕度時，活性碳管柱試驗THC去除率變化------------------------------------------------------------------ 65
圖4-19 現場活性碳吸附試驗之THC濃度變化(累計操作時間20 hr) ------------------------------------------------------------- 66
圖4-20 現場活性碳吸附試驗之THC去除率變化(累計操作時間20 hr) --------------------------------------------------------- 66
圖4-21 現場活性碳吸附試驗之THC濃度變化(累計操作時間175 hr) ----------------------------------------------------------- 67
圖4-22 現場活性碳吸附試驗之THC去除率變化(累計操作時間175 hr) -------------------------------------------------------- 67
圖4-23 現場活性碳吸附試驗之THC濃度變化(累計操作時間220 hr) ----------------------------------------------------------- 68
圖4-24 現場活性碳吸附試驗之THC去除率變化(累計操作時間220 hr) -------------------------------------------------------- 68
圖4-25 現場活性碳吸附試驗之THC濃度變化(操作時間0-220 hr) --------------------------------------------------------- 69
圖4-26 現場活性碳吸附試驗之THC去除率變化(操作時間0-220 hr) --------------------------------------------------------- 69

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