基于TRIZ理論的城市防污治霾措施及效益分析

田華

摘 要：防污治霾已成為現(xiàn)代城市建設(shè)發(fā)展和人們健康生活的必然要求，而油煙排放是造成空氣污染的重要因素之一。受TRIZ理論之局部質(zhì)量原理的啟發(fā)，使組成物體的每一部分都最大限度地發(fā)揮作用，利用在UV高效油煙光解凈化器上加裝渦流式無(wú)動(dòng)力風(fēng)機(jī)，發(fā)明煙道終端無(wú)動(dòng)力油煙凈化器，能有效地對(duì)油煙進(jìn)行分解，防污治霾，具有安裝方便、經(jīng)濟(jì)、高效、成本低廉等優(yōu)點(diǎn)，有良好的市場(chǎng)前景及推廣價(jià)值。

關(guān)鍵詞：TRIZ理論；分解油煙；防污治霾；

中圖分類號(hào)：TB472 文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A 文章編號(hào)：1673-291X（2017）32-0109-02

引言

空氣污染物嚴(yán)重地影響著人類、植物及動(dòng)物的生存環(huán)境，危害著人類的身體健康。防污治霾已成為現(xiàn)代城市建設(shè)發(fā)展和人們健康生活的必然要求?？諝馕廴镜闹饕蛩赜腥济?、機(jī)動(dòng)車、工業(yè)、揚(yáng)塵及餐飲污染、油煙排放等。濟(jì)南市環(huán)境監(jiān)測(cè)中心站大氣自動(dòng)科科長(zhǎng)呂波介紹，濟(jì)南市PM2.5來(lái)源中本地污染排放貢獻(xiàn)占68%—80%，燃煤、揚(yáng)塵、工業(yè)生產(chǎn)、機(jī)動(dòng)車為主要來(lái)源，分別占27%、24%、18%、15%，餐飲、汽車修理、畜禽養(yǎng)殖、建筑涂裝等其他排放約占PM2.5的16%[1]。中科院對(duì)京津冀霧霾天氣進(jìn)行專項(xiàng)研究結(jié)果表明，空氣中檢測(cè)出的大量氮氧有機(jī)顆粒物中，局地烹飪排放的油煙型有機(jī)顆粒物占21%；汽車尾氣和燃煤產(chǎn)生的烴類有機(jī)顆粒物占18%。此項(xiàng)監(jiān)測(cè)結(jié)果表明，餐飲產(chǎn)生的油煙對(duì)大氣造成的污染超過(guò)汽車尾氣[2]。

一、治理廚房油煙的緊迫性和必要性

人們普遍認(rèn)為空氣污染的“四大元兇”是燃煤、機(jī)動(dòng)車、工業(yè)及揚(yáng)塵，卻忽視了廚房油煙排放對(duì)大氣造成的污染。從上面的監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)可知，廚房油煙對(duì)霧霾的貢獻(xiàn)確實(shí)不小。未經(jīng)處理的油煙直接排放到大氣中，致使油煙中含有的各種短鏈、酮、酸、醇等有害氣體及燃燒所產(chǎn)生的氣態(tài)污染物（SO2、NO2、CO、CO2）及顆粒物（PM2.5、PM10）的濃度均超過(guò)室內(nèi)空氣質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定的濃度限值，天然氣的PM2.5、PM10超標(biāo)倍數(shù)分別是117.0、145.5[3]。這些都嚴(yán)重影響了空氣質(zhì)量及居民的生活環(huán)境。

我國(guó)肺癌發(fā)病率已躍升為各類癌癥之首。據(jù)美國(guó)哈佛大學(xué)公共衛(wèi)生學(xué)院的研究表明，未來(lái)30年，中國(guó)將有8 300萬(wàn)人死于肺臟疾病，其中3 800萬(wàn)人直接死于肺癌。這意味著，我國(guó)每分鐘就有2.4人死于肺癌。研究明確指出，被動(dòng)吸煙和烹飪時(shí)吸進(jìn)油煙是主要原因[2]。油煙的主要成分脂肪烴類雖然不是致癌物，但其中含大量的促癌物及大量導(dǎo)致基因突變的物質(zhì)，都與肺癌的發(fā)生關(guān)聯(lián)密切。檢測(cè)出的多環(huán)芳烴是公認(rèn)的強(qiáng)致癌物，它直接損傷人的生殖系統(tǒng)，導(dǎo)致皮膚癌、肺癌、上消化道腫瘤、動(dòng)脈硬化、不育癥等。在加拿大和英美等國(guó)的病例對(duì)照研究中發(fā)現(xiàn)，餐飲業(yè)廚師患肺癌、鼻咽癌和食管癌的危險(xiǎn)性較大；香港衛(wèi)生署給出毒理依據(jù)是，主婦在烹飪時(shí)會(huì)吸入比室外高出188倍的多環(huán)芳烴[4]。有關(guān)資料顯示，在致癌因素中，烹調(diào)油煙是僅次于“深度吸煙”煙霧到達(dá)呼吸道深部的危險(xiǎn)因素。研究還發(fā)現(xiàn)，烹調(diào)油煙還嚴(yán)重影響機(jī)體的免疫細(xì)胞、巨噬細(xì)胞、抗腫瘤效應(yīng)、免疫監(jiān)視等功能，從而使機(jī)體的免疫下降甚至遭到破壞。

油煙不僅嚴(yán)重影響著居民的身體健康，還給環(huán)境帶來(lái)了巨大的污染。油煙是由微小的油滴、水氣及燃料分解物混合而成的氣溶膠，未經(jīng)處理就向大氣中排放時(shí)便會(huì)與空氣中的灰塵粘合在一起，形成極其黏膩而不易清理的油污。這些油污會(huì)附著在煙道壁、墻壁及周圍的建筑物上，會(huì)嚴(yán)重影響市容，而且會(huì)造成火災(zāi)隱患。

可見(jiàn)，治理油煙污染是防污治霾工作不可忽視的一個(gè)方面，是一件非常緊迫和必要的關(guān)系人們生活健康和居住環(huán)境的大事。

二、治理油煙污染迫切需要新技術(shù)和新成果

由于油煙的排放比較分散，排放后再想有效治理就比較困難，而且成本高。因此，選擇合理有效的凈化技術(shù)對(duì)油煙進(jìn)行治理，已成為環(huán)保工作的一項(xiàng)迫在眉睫的大事。如何防治油煙對(duì)大氣的污染？第一，可以建議有關(guān)部門(mén)制定嚴(yán)格的油煙排放標(biāo)準(zhǔn)和油煙凈化產(chǎn)品的認(rèn)證標(biāo)準(zhǔn)；第二，加大對(duì)廚具節(jié)能環(huán)保的資金投入，鼓勵(lì)節(jié)能環(huán)保產(chǎn)品的開(kāi)發(fā)；第三，建立起嚴(yán)格執(zhí)法與社會(huì)監(jiān)督相結(jié)合的管理體制。目前凈化油煙的方法種類較多，有物理法（機(jī)械法、等離子體法、靜電沉積法、過(guò)濾和吸附法、水處理法）、化學(xué)法（洗滌吸收法、熱氧化焚燒和催化凈化），生物法等。單純使用某一種方法，要么效率不高，要么應(yīng)用受限，要么成本太高，要么還需要提供安裝場(chǎng)地，產(chǎn)生二次污染。這些方法也都不能從根本上消除油煙對(duì)大氣的污染。我國(guó)市場(chǎng)上目前主流油煙凈化產(chǎn)品為靜電式油煙凈化機(jī)，采用單純的靜電技術(shù)，難以從根本上消除油煙污染，而且因國(guó)內(nèi)大多數(shù)抽油煙機(jī)是直排式的，油煙排放會(huì)受到雨水的影響。面對(duì)油煙凈化這一世界性難題，國(guó)外也沒(méi)有先進(jìn)的技術(shù)可以借鑒，因而治理油煙迫切需要一些新技術(shù)和新成果被開(kāi)發(fā)出來(lái)。

三、TRIZ理論在油煙凈化技術(shù)上的應(yīng)用

TRIZ（theory of Inventive Problem Solving）含義是發(fā)明問(wèn)題的解決理論，是一整套系統(tǒng)化解決問(wèn)題、發(fā)明問(wèn)題的理論和方法體系。TRIZ理論之局部質(zhì)量原理指出，使組成物體的每一部分都最大限度地發(fā)揮作用，例如，橡皮鉛筆是在鉛筆上加裝一個(gè)橡皮，自動(dòng)筆是筆芯上做一對(duì)耳朵，再加一個(gè)彈簧，于是產(chǎn)生了新的功能[5]。受這一理論的啟發(fā)，在UV高效油煙光解凈化器上加裝一個(gè)渦流式無(wú)動(dòng)力風(fēng)機(jī)，發(fā)明了煙道終端無(wú)動(dòng)力凈化器，通過(guò)uv凈化模型的紫外線光束照射油煙，將油脂高分子結(jié)構(gòu)降解成低分子化合物，使其轉(zhuǎn)化為水和二氧化碳，通過(guò)排煙管道排出室外。同時(shí)，該油煙凈化器安裝于煙道終端，無(wú)需動(dòng)力抽吸油煙，主風(fēng)道入口與組片配合形成向上的渦流，源源不斷地將室內(nèi)的油煙吸入該裝置進(jìn)行凈化，節(jié)能環(huán)保[6]。

四、煙道終端無(wú)動(dòng)力油煙凈化器的優(yōu)點(diǎn)

第一，凈化效率高。UV光解式油煙凈化器的分解凈化能力可達(dá)到95%以上，油煙等有機(jī)污染物在紫外線光束、臭氧的協(xié)同作用下，被完全光解氧化，油煙排出風(fēng)道前全部轉(zhuǎn)變?yōu)槎趸己退瑫r(shí)去除了油煙中98%的刺激性氣味。endprint

第二，安裝方便，維護(hù)成本低廉。本產(chǎn)品可安裝在樓頂煙道出口，不涉及任何機(jī)械運(yùn)作，也不產(chǎn)生任何噪音，運(yùn)行穩(wěn)定可靠。安裝好后，無(wú)須進(jìn)行清洗，只須每年進(jìn)行一次檢修，維護(hù)費(fèi)用低廉。

第三，無(wú)污染，無(wú)動(dòng)力。UV光解式油煙凈化器出風(fēng)口周圍，不會(huì)對(duì)建筑物造成熏黑、滴油等觀瞻性二次污染。本產(chǎn)品利用自然界風(fēng)力及空氣對(duì)流的原理，將任何平行方向的空氣流動(dòng)，加速并轉(zhuǎn)變?yōu)橛上露洗怪钡目諝饬鲃?dòng)，因而無(wú)需采用動(dòng)力設(shè)備。

五、效益分析

據(jù)估算，一個(gè)家庭廚房油煙機(jī)每小時(shí)產(chǎn)生油煙800m3左右，按煙機(jī)每天運(yùn)行2小時(shí)計(jì)算，則一個(gè)家庭灶每天會(huì)向大氣排放1600 m3的油煙；一個(gè)1000萬(wàn)人口的城市，家庭總量在250萬(wàn)左右，總的油煙排放量便可達(dá)40億m3左右，這個(gè)數(shù)字相當(dāng)可觀，相當(dāng)于一個(gè)長(zhǎng)20公里、寬20公里、高度為100米（30層樓）的空間全部充滿油煙。

如果能對(duì)這么大的空氣污染量進(jìn)行源頭治理，則能從根本上解決防污治霾的一大問(wèn)題，這也是現(xiàn)代城市建設(shè)環(huán)境治理所亟待解決的問(wèn)題，國(guó)家每年都會(huì)花費(fèi)大量的資金來(lái)治理環(huán)境污染。而這么大的污染量一旦排放到空氣當(dāng)中再去治理，則治理難度更大，花費(fèi)的成本更高。

現(xiàn)在以一個(gè)1000萬(wàn)人口的城市來(lái)計(jì)算一下對(duì)油煙進(jìn)行源頭治理大概所需的費(fèi)用。以4人為一戶，則大概有250萬(wàn)套灶具，假設(shè)都以高層30層來(lái)計(jì)算，那么30個(gè)用戶共用一個(gè)排煙道，則需要8.3萬(wàn)套油煙凈化裝置，整個(gè)城市安裝煙道終端無(wú)動(dòng)力凈化器則需要人民幣約8 000萬(wàn)—9 000萬(wàn)元，便可使該城市的家庭廚房油煙污染得到治理，居住環(huán)境的空氣質(zhì)量得到改善，治理污染成本低，效率高。

如果新增居民小區(qū)在建設(shè)初期就進(jìn)行預(yù)裝，以一個(gè)2 000戶的小區(qū)（30層）為例，則需要66套凈化設(shè)備，每套以1 500元計(jì)，則投入10萬(wàn)元就可以使整個(gè)小區(qū)的油煙排放得到有效治理，平均到每套房子上，則每套房子的建造成本僅需增加50元?？梢?jiàn)其實(shí)施性好、便于安裝，有極好的市場(chǎng)前景和推廣價(jià)值，其社會(huì)效益也顯而易見(jiàn)。

結(jié)語(yǔ)

以創(chuàng)新求發(fā)展，建設(shè)創(chuàng)新型國(guó)家是國(guó)家發(fā)展的戰(zhàn)略核心。實(shí)踐證明，運(yùn)用TRIZ理論，可大大加快人們創(chuàng)造發(fā)明的進(jìn)程而且能得到高質(zhì)量的創(chuàng)新產(chǎn)品。一項(xiàng)新技術(shù)的發(fā)明是時(shí)代發(fā)展的必然產(chǎn)物，必將產(chǎn)生巨大的社會(huì)效益，也將對(duì)其他新技術(shù)的發(fā)明起到推動(dòng)作用。endprint