CN104743665A - 微生物处理尿液废水实验装置 - Google Patents

Abstract

一种微生物处理尿液废水实验装置，包括左反应器和右反应器，左反应器内设有左进气膜组件和左出水膜组件，左进气膜组件的进气口与氮气输送管路的出气口相连，氮气输送管路上串联有氮气减压阀，氮气输送管路的进气口与氮气罐的出气口相连，所述左出水膜组件的出水口与厌氧出水管路的进水口相连，厌氧出水管路的出水口与厌氧出水泵的进水口相连，厌氧出水泵的出水口通过管路与缓冲罐相连。其目的是提供一种在为太空生活废水尤其是尿液的处理提供实验平台，可将尿液中的氮转化成硝态氮，将有机物转化成二氧化碳，为确定尿液和其他生活废水的最佳工艺条件提供实验平台的微生物处理尿液废水实验装置。

Description

微生物处理尿液废水实验装置

技术领域

本发明涉及一种微生物处理尿液废水实验装置。

背景技术

开展多乘员、长时间、远距离的空间飞行探索任务，是我国载人航天发展的必然趋势。作为航天员生活必需品，水的持续供应是一个必须首先解决的问题。目前，美、俄等航天大国均在开展废水回收利用技术研究。针对未来长期空间飞行特点，特别是空间基地等飞行任务，受控生态生保系统是最佳选择。水和水中各种元素的循环再生利用是受控生态生保系统正常运行的基本要求，水处理部件在该系统中占有举足轻重的地位。微生物技术是利用微生物降解有机物的原理进行废水处理，是受控生态生保系统中关键技术，微生物能彻底降解废水中的各种有机废物，且所得的无机离子、二氧化碳和水等小分子降解产物均可被系统中乘员、植物等直接利用。与物理化学处理技术相比，微生物处理废水技术还在重量和功耗等方面具有一定优势。

根据尿液废水特点，研制微生物处理尿液废水实验装置，为深入开展尿液废水中氨氮等物质的循环利用研究提供试验平台，实现尿液废水中有机污染物一定程度的降解，使之转化为高等植物可以直接利用的物质，从而实现尿液废水中各种物质(包括水)在受控生态生保系统中进行良性循环。

发明内容

为了解决上述技术问题，本发明提供了一种为生活废水尤其是尿液的处理提供实验平台，可将尿液中的氮转化成硝态氮，将有机物转化成二氧化碳，可以让系统根据用户事先设定的程序完成各项试验，同步实时采集、处理和存储各项试验数据，为确定尿液和其他生活废水的最佳工艺条件提供实验平台的微生物处理尿液废水实验装置。

本发明的微生物处理尿液废水实验装置，包括左反应器和右反应器，左反应器内设有左进气膜组件和左出水膜组件，左进气膜组件的进气口与氮气输送管路的出气口相连，氮气输送管路上串联有氮气减压阀，氮气输送管路的进气口与氮气罐的出气口相连，所述左出水膜组件的出水口与厌氧出水管路的进水口相连，厌氧出水管路的出水口与厌氧出水泵的进水口相连，厌氧出水泵的出水口通过管路与缓冲罐相连；

所述左反应器与串联有厌氧进水泵的补水管的进水口相连；

所述右反应器内设有右进气膜组件和右出水膜组件，右进气膜组件的进气口与氧气输送管路的出气口相连，氧气输送管路上串联有氧气减压阀，氧气输送管路的进气口与氧气罐的出气口相连，所述右出水膜组件的出水口与好氧出水管路的进水口相连，好氧出水管路的出水口与好氧出水泵的进水口相连，所述缓冲罐通过串联有输水泵的管路与所述右反应器相连。

进一步的，其特征在于所述左反应器和右反应器分别采用透明的有机玻璃制成。

进一步的，所述左反应器和右反应器的器壁分别为双层圆柱形桶状，左反应器和右反应器的内桶直径为300mm，桶高为600mm，外桶直径为350mm，桶高为650mm。

本发明的微生物处理尿液废水实验装置在使用时，打开氮气减压阀，氮气罐内的氮气就会通过氮气输送管路输送到左反应器内，将左反应器变为无氧环境。当左反应器内废水中的尿素反应一段时间，废水中的尿素完全转化成氨氮后，启动厌氧出水泵，左反应器内富含氨氮的废水会通过厌氧出水泵将废水泵入缓冲罐中备用，而左出水膜组件可将尿素水解细菌完全滞留在左反应器内。输水泵可从缓冲罐内将氨氮废水泵入右反应器内，达到预定水位后，打开氧气减压阀，氧气罐中的氧气通过可氧气输送管路经右进气膜组件进入右反应器内，向右反应器内快速高效供氧，为硝化细菌的生长提供好氧环境，当废水中的氨氮转化成硝氮后，开启好氧出水泵，将处理完成后的废水排出，右出水膜组件可保证氨氧化细菌不会随水损失，确保系统连续可靠运行。通过控制接通的时间和所充气体种类，可实现左反应器和右反应器在厌氧、兼性和好氧状态工作，左反应器和右反应器可根据实验需要充当厌氧反应器或好氧反应器。缓冲罐的存在使得厌氧和好氧反应器既可双桶联用，也可作为独立的反应器使用。实验平台的灵活性大大提高。因此，本发明的微生物处理尿液废水实验装置可将尿液中的氮转化成硝态氮，将有机物转化成二氧化碳，可以让系统根据用户事先设定的程序完成各项试验，同步实时采集、处理和存储各项试验数据，为确定尿液和其他生活废水的最佳工艺条件提供实验平台。

本发明的微生物处理尿液废水实验装置可将尿液中的氮转化成硝态氮，将有机物转化成二氧化碳，该微生物处理尿液废水实验装置可以让系统根据用户事先设定的程序完成各项试验，同步实时采集、处理和存储各项试验数据，为确定尿液和其他生活废水的最佳工艺条件提供实验平台。该微生物处理尿液废水实验装置可成倍提高曝气效率，同时通过无泡供氧满足空间站失重条件下供氧要求；该微生物处理尿液废水实验装置可避免有效微生物的流失，提高反应器的单位容积负荷，同时满足失重条件下的泥水分离，该微生物处理尿液废水实验装置可通过控制曝气时间控制水中溶解氧含量，通过控制进出水时间差控制水力停留时间，其中一套反应器通过通氮气维持在厌氧状态，另一套反应器充纯氧维持在好氧状态，分别完成废水的厌氧和好氧处理。

下面结合附图和实施例，对本发明的具体实施方式作进一步详细描述。

附图说明

图1是本发明中微生物处理尿液废水实验装置的原理图。

具体实施方式

如图1所示，本发明的微生物处理尿液废水实验装置，包括左反应器1和右反应器2，左反应器1内设有左进气膜组件3和左出水膜组件4，左进气膜组件3的进气口与氮气输送管路5的出气口相连，氮气输送管路5上串联有氮气减压阀6，氮气输送管路5的进气口与氮气罐7的出气口相连，左出水膜组件4的出水口与厌氧出水管路8的进水口相连，厌氧出水管路8的出水口与厌氧出水泵9的进水口相连，厌氧出水泵9的出水口通过管路与缓冲罐10相连；

左反应器1与串联有厌氧进水泵21的补水管11的进水口相连；

右反应器2内设有右进气膜组件13和右出水膜组件14，右进气膜组件13的进气口与氧气输送管路15的出气口相连，氧气输送管路15上串联有氧气减压阀16，氧气输送管路15的进气口与氧气罐17的出气口相连，右出水膜组件14的出水口与好氧出水管路18的进水口相连，好氧出水管路18的出水口与好氧出水泵19的进水口相连，缓冲罐10通过串联有输水泵20的管路与右反应器2相连。

作为本发明的进一步改进，上述左反应器1和右反应器2分别采用透明的有机玻璃制成。

作为本发明的进一步改进，上述左反应器1和右反应器2的器壁分别为双层圆柱形桶状，左反应器1和右反应器2的内桶直径为300mm，桶高为600mm，外桶直径为350mm，桶高为650mm。

本发明的微生物处理尿液废水实验装置在使用时，打开氮气减压阀6，氮气罐7内的氮气就会通过氮气输送管路5输送到左反应器1内，将左反应器1变为无氧环境。当左反应器1内废水中的尿素反应一段时间，废水中的尿素完全转化成氨氮后，启动厌氧出水泵9，左反应器1内富含氨氮的废水会通过厌氧出水泵将废水泵入缓冲罐10中备用，而左出水膜组件4可将尿素水解细菌完全滞留在左反应器1内。输水泵20可从缓冲罐内将氨氮废水泵入右反应器2内，达到预定水位后，打开氧气减压阀16，氧气罐17中的氧气通过可氧气输送管路15经右进气膜组件13进入右反应器2内，向右反应器2内快速高效供氧，为硝化细菌的生长提供好氧环境，当废水中的氨氮转化成硝氮后，开启好氧出水泵19，将处理完成后的废水排出，右出水膜组件14可保证氨氧化细菌不会随水损失，确保系统连续可靠运行。通过控制接通的时间和所充气体种类，可实现左反应器1和右反应器2在厌氧、兼性和好氧状态工作，左反应器1和右反应器2可根据实验需要充当厌氧反应器或好氧反应器。缓冲罐的存在使得厌氧和好氧反应器既可双桶联用，也可作为独立的反应器使用。实验平台的灵活性大大提高。

本发明的微生物处理尿液废水实验装置，作为研究微生物废水处理系统的重要组成部分，要求着重于解决空间条件下的氧气传输以及气液固三相分离的关键问题。包括微生物废水处理系统的氧气供应系统以及净水收集与分离两大系统，通过本装置的研发，能为空间微生物废水处理系统两大技术瓶颈的相关科研工作提供良好的平台支撑。因此，本发明的微生物处理尿液废水实验装置，能对比不同膜材料、膜孔径、膜面积下的无泡供氧压力及充氧效率进行考察，建立不同压力下的充氧曲线，供氧压力调节范围为1000Pa-106Pa(相对压力)，能在线计量并存储反应罐体进出口氧气瞬时流量和累积流量；还可同时用于清水和微生物活性污泥系统供气实验。膜组件和反应罐联合整体可作为外置式供氧组件，方便拆卸和组装。

包括以上所述，仅为本发明的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应以所述权利要求的保护范围为准。

Claims (3)

1.微生物处理尿液废水实验装置，其特征在于，包括左反应器(1)和右反应器(2)，左反应器(1)内设有左进气膜组件(3)和左出水膜组件(4)，左进气膜组件(3)的进气口与氮气输送管路(5)的出气口相连，氮气输送管路(5)上串联有氮气减压阀(6)，氮气输送管路(5)的进气口与氮气罐(7)的出气口相连，所述左出水膜组件(4)的出水口与厌氧出水管路(8)的进水口相连，厌氧出水管路(8)的出水口与厌氧出水泵(9)的进水口相连，厌氧出水泵(9)的出水口通过管路与缓冲罐(10)相连；

所述左反应器(1)与串联有厌氧进水泵(21)的补水管(11)的进水口相连；

所述右反应器(2)内设有右进气膜组件(13)和右出水膜组件(14)，右进气膜组件(13)的进气口与氧气输送管路(15)的出气口相连，氧气输送管路(15)上串联有氧气减压阀(16)，氧气输送管路(15)的进气口与氧气罐(17)的出气口相连，所述右出水膜组件(14)的出水口与好氧出水管路(18)的进水口相连，好氧出水管路(18)的出水口与好氧出水泵(19)的进水口相连，所述缓冲罐(10)通过串联有输水泵(20)的管路与所述右反应器(2)相连。

2.如权利要求1所述的微生物处理尿液废水实验装置，其特征在于所述左反应器(1)和右反应器(2)分别采用透明的有机玻璃制成。

3.如权利要求2所述的微生物处理尿液废水实验装置，其特征在于：所述左反应器(1)和右反应器(2)的器壁分别为双层圆柱形桶状，左反应器(1)和右反应器(2)的内桶直径为300mm，桶高为600mm，外桶直径为350mm，桶高为650mm。