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摘要
对畜禽粪污好氧堆肥中产生的氨气与厌氧发酵后沼液中的氨氮进行回收，不仅可以削减污染物和温室气体的排放，达到减污降碳的目的，还能获得氮肥产品，增加粪污处理的经济可行性。针对现有氨气捕集过程中设备体积大和灵活性差等问题，提出了采用中空纤维膜来实现氨气捕集的目标。采用空气吹扫氨水溶液模拟了不同情形下的氨气浓度与空气流速，测试不同情形下氨气捕集的通量和回收率，分析影响氨气捕集的主要因素和传质特性。结果表明，氨气向膜内传质的阻力主要受气相传质阻力和膜的传质阻力影响，低空气流速下气相传质阻力占主导地位。提升空气流速至5 L/min时，气相传质阻力比0.5 L/min时下降53.6%，此时膜内传质阻力占主导。氨气捕集通量随进膜氨气浓度的增大而提升。在低于1 L/min的空气流速下，氨气回收率高于95%，气流为0.5 L/min时的氨气回收率高于99%。在氨气停留时间足够的条件下，氨氮回收率仅与酸液吸收容量相关。在温度差和浓度差的双重影响下，空气中的水蒸气会向膜内的吸收剂中传递。吸收剂中含质量分数26%的硫酸铵比仅含1%的硫铵溶液水回收通量高13.3倍，氨氮分离因子由41.6降低至3.06。酸液质量分数的变化对氨气的传质无显著影响。文献调研表明典型状态下粪污处理中的氨气释放质量浓度与本研究中涉及的质量浓度区间基本一致，说明中空纤维膜捕集氨气具有较广的适用性。
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