CN107138506B - 空间站生活垃圾、排遗排泄物收集与处理系统 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种空间站生活垃圾、排遗排泄物收集与处理系统，用于解决现有空间站废弃物收集与处理系统实用性差的技术问题。技术方案是包括固体垃圾收集模块、液体垃圾收集模块、人体排遗排泄物收集模块、固体处理模块、液体处理模块和气体处理模块，所述的人体排遗排泄物收集模块包括人体排遗物收集子模块和人体排泄物收集子模块。本发明对空间站生活垃圾和宇航员排遗排泄物统一收集、分类处理，减少重复作业。收集和处理过程中对处理物进行液气分离和固气分离处理，分离出的气体和液体经过净化重新输入舱内以供使用，固体废弃物单独打包存放，实用性好。
Description
技术领域
本发明属于空间站废弃物收集与处理领域，具体涉及一种空间站生活垃圾、排遗排泄物收集与处理系统。
背景技术
空间站是宇航员在太空驻留期内实验和生活的唯一场所，与短期的航天飞行相比，空间站任务对宇航员的生理、心理有着巨大的挑战。狭小的空间，宝贵的资源，独特的重力条件，使得许多在地面上可以轻松完成的生活行为，都需要在太空使用一个重新设计的设备来辅助完成。宇航员在空间站中清洁舱内环境和个人排遗排泄的行为是必不可少的。一方面水资源的珍贵使得清洁舱内环境和个人排遗排泄物清理变得异常困难，另一方面空间站清洁工作需要占用宇航员大量的时间。因此，空间站生活垃圾与宇航员排遗排泄物的收集与处理方式和相关设备带给宇航员的体验，影响着宇航员的生活情绪和工作效率。
空间站内生活垃圾处理方面，生活垃圾长期停留在空间站内是比较危险的，如残余食品垃圾、卫生用品垃圾，还有在轨实验产生的一些垃圾，比如电池、电极等等。垃圾如果暴露在空气中，很快会产生异味。目前在轨运行的空间站普遍的做法是打包后放入轨道舱，然后随轨道舱坠入大气层销毁。宇航员排遗排泄物收集与处理方面，美国第一次载人航天飞行起飞前便遇到了宇航员想要上厕所却无准备措施的状况。美国国家航空航天局从中吸取教训，很快便为宇航员设计出一种在太空中使用的排泄物收集袋。20世纪60年代，美苏进入太空争霸时代，频繁的航天活动为宇航设施的改进积累了经验。这段时期内宇航员在轨飞行期间，大小便分开收集。目前在轨运行的空间站中，宇航员不再使用排泄物收集袋。
文献1“申请号是201510313199.8的中国发明专利”针对液体处理物的处理方式问题，公开了“一种宇航员专用水处理设备”，该设备利用油水分离系统和二级反渗透系统来实现空间站中水资源的重复利用。
文献2“申请号是201510607308.7的中国发明专利”针对固体处理物的处理方式问题，公开了“一种空间站可降解垃圾自动化处理系统及其方法”，该发明通过垃圾暂储和粉碎技术、循环流式生物膜生物反应器、薄膜渗透蒸发技术和控制模块进行生物反应器自动化控制，从而达到空间站可降解垃圾自动化处理的目的。
虽然两者分别从液体处理物和液体处理物的角度出发，提出了处理空间站生活垃圾和排遗排泄物的方法，但处理物是由是气体、液体和固体中两种或三种聚合状态混合而成，且处理过程中还需考虑分离出的气体和液体的收集与循环使用的问题；另外把空间站内的生活垃圾和宇航员排遗排泄物按照物质聚集状态分别独立收集与处理会产生重复工作问题，且多套设备的使用不利于充分利用有限的站内空间。
发明内容
为了克服现有空间站废弃物收集与处理系统实用性差的不足，本发明提供一种空间站生活垃圾、排遗排泄物收集与处理系统。该系统包括固体垃圾收集模块、液体垃圾收集模块、人体排遗排泄物收集模块、固体处理模块、液体处理模块和气体处理模块，所述的人体排遗排泄物收集模块包括人体排遗物收集子模块和人体排泄物收集子模块。本发明对空间站生活垃圾和宇航员排遗排泄物统一收集、分类处理，减少重复作业。收集和处理过程中对处理物进行液气分离和固气分离处理，分离出的气体和液体经过净化重新输入舱内以供使用，固体废弃物单独打包存放，实用性好。
本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：一种空间站生活垃圾、排遗排泄物收集与处理系统，其特点是包括固体垃圾收集模块、液体垃圾收集模块、人体排遗排泄物收集模块、固体处理模块、液体处理模块和气体处理模块。
所述的固体垃圾收集模块包括固体垃圾收集器23、固体垃圾存储箱22、固体垃圾真空压缩机21和固体垃圾切割筛分机20；空间站生活垃圾中的固体垃圾通过所述的固体垃圾收集器23进行收集后，进入固体垃圾存储箱22，经过固体垃圾真空压缩机21分离后，经由固体垃圾切割筛分机20进行切割与粉碎。
所述的液体垃圾收集模块包括液体垃圾导流器6、液体垃圾导流器初滤网5和液体垃圾引流管4；空间站的液体垃圾进入液体垃圾导流器6，经过液体垃圾导流器初滤网5的初步过滤，流入液体垃圾引流管4，随后流向分流器8。
所述的人体排遗排泄物收集模块包含人体排遗物收集子模块和人体排泄物收集子模块。人体排遗物收集子模块包括排遗收集器27、排遗物存储箱26、排遗物真空压缩机25和排遗物切割筛分机24；排遗物通过排遗收集器27进入排遗物存储箱26，经过排遗物真空压缩机25分离后，经由排遗物切割筛分机24进行切割与粉碎。人体排泄物收集子模块包括排泄导流器1、排泄导流器初滤网2和排泄物引流管3；排泄物流入排泄导流器1，经过排泄导流器初滤网2过滤，流入排泄物引流管3，随后流向分流器8。
所述的固体处理模块包括固气分离器15、真空干燥压缩器13和固体废弃物存储箱14；固气混合物通过真空球阀19合流进入固气分离器15进行固气分离，分离出的固体处理物进入真空干燥压缩器13进行真空、干燥处理和二次体积压缩，形成的固体废弃物进入固体废弃物存储箱14存储；真空干燥压缩器13前设置第二安全阀18；固气混合物在进行固气分离和真空、干燥及压缩处理时产生的气体排入废气管16进行气体处理。
所述的液体处理模块包括液体垃圾滤网7、排泄物滤网9，液气分离器30、液体净化器10、净化水管11和废液管12；人体排泄物和液体垃圾经过收集和初步处理形成的液气混合物通过分流器8分别流入排泄物滤网9和液体垃圾滤网7进行二次过滤。经过处理的液气混合物流入液气分离器30进行液气分离处理，分离气体后产生的液体处理物流入液体净化器10，经过净化产生的净化水流入净化水管11，废液流入废液管12；液体净化器10前设置第一安全阀17；二次过滤产生的过滤物和更换下来的液体垃圾滤网7、排泄物滤网9倒入所述的固体垃圾收集器23进行后续的收集与处理；液气分离时产生的气体排入废气管16进行气体处理。
所述的气体处理模块包括废气管16、气体净化器29和排气管28；固体处理模块和液体处理模块在处理空间站生活垃圾和排遗排泄物时产生的气体通过所述的废气管16排入气体净化器29中，经过净化处理后，从排气管28排出。
所述液体垃圾导流器初滤网5过滤出的过滤物以及更换下来的液体垃圾导流器初滤网5进入固体垃圾收集器23进行处理。
所述排泄导流器初滤网2过滤出的过滤物以及更换下来的排泄导流器初滤网2进入固体垃圾收集器23进行处理。
本发明的有益效果是：该系统包括固体垃圾收集模块、液体垃圾收集模块、人体排遗排泄物收集模块、固体处理模块、液体处理模块和气体处理模块，所述的人体排遗排泄物收集模块包括人体排遗物收集子模块和人体排泄物收集子模块。本发明对空间站生活垃圾和宇航员排遗排泄物统一收集、分类处理，减少重复作业。收集和处理过程中对处理物进行液气分离和固气分离处理，分离出的气体和液体经过净化重新输入舱内以供使用，固体废弃物单独打包存放，实用性好。
下面结合附图和具体实施方式对本发明作详细说明。
附图说明
图1是本发明空间站生活垃圾、排遗排泄物收集与处理系统的模块组成图。
图2是图1中各模块详图。
图3是本发明本发明空间站生活垃圾、排遗排泄物收集与处理系统的实施图。
其中，1-排泄导流器；2-排泄导流器初滤网；3-排泄物引流管；4-液体垃圾引流管；5-液体垃圾导流器初滤网；6-液体垃圾导流器；7-液体垃圾滤网；8-分流器；9-排泄物滤网；10-液体净化器；11-净化水管；12-废液管；13-真空干燥压缩器；14-固体废弃物存储箱；15-固气分离器；16-废气管；17-第一安全阀；18-第二安全阀；19-真空球阀；20-固体垃圾切割筛分机；21-固体垃圾真空压缩机；22-固体垃圾存储箱；23-固体垃圾收集器；24-排遗物切割筛分机；25-排遗物真空压缩机；26-排遗物存储箱；27-排遗收集器；28-排气管；29-气体净化器；30-液气分离器。
具体实施方式
以下实施例参照图1～3。
本发明空间站生活垃圾、排遗排泄物收集与处理系统包括固体垃圾收集模块、液体垃圾收集模块、人体排遗排泄物收集模块、固体处理模块、液体处理模块和气体处理模块，所述的人体排遗排泄物收集模块包括人体排遗物收集子模块和人体排泄物收集子模块。
所述的固体垃圾收集模块包括固体垃圾收集器23、固体垃圾存储箱22、固体垃圾真空压缩机21和固体垃圾切割筛分机20；空间站生活垃圾中的固体垃圾通过所述的固体垃圾收集器23进行收集，然后进入所述的固体垃圾存储箱22，经过所述的固体垃圾真空压缩机21的分离固体垃圾中的部分气体、压缩体积，随后经由所述的固体垃圾切割筛分机20进行切割与粉碎。
所述的液体垃圾收集模块包括液体垃圾导流器6、液体垃圾导流器初滤网5和液体垃圾引流管4；把空间站生活垃圾中的液体垃圾倒入所述的液体垃圾导流器6，经过所述的液体垃圾导流器初滤网5的初步过滤，流入所述的液体垃圾引流管4，随后流向分流器8，所述的液体垃圾导流器初滤网5过滤出的过滤物以及更换下来的液体垃圾导流器初滤网5倒入所述的固体垃圾收集器23进行后续的收集与处理。
所述的人体排遗排泄物收集模块包含人体排遗物收集子模块和人体排泄物收集子模块。
进一步的，人体排遗物收集子模块包括排遗收集器27、排遗物存储箱26、排遗物真空压缩机25和排遗物切割筛分机24；空间站内宇航员的消化系统消化食物产生排遗物，排遗物通过所述的排遗收集器27进行收集，然后进入所述的排遗物存储箱26，经过所述的排遗物真空压缩机25分离固体垃圾中的部分气体、压缩体积，随后经由所述的排遗物切割筛分机24进行切割与粉碎。
进一步的，人体排泄物收集子模块包括排泄导流器1、排泄导流器初滤网2和排泄物引流管3；空间站内宇航员的排泄系统产生排泄物，排泄物流入所述的排泄导流器1，经过所述的排泄导流器初滤网2的初步过滤，流入所述的排泄物引流管3，随后流向分流器8，所述的排泄导流器初滤网2过滤出的过滤物以及更换下来的排泄导流器初滤网2倒入所述的固体垃圾收集器23进行后续的收集与处理。
所述的固体处理模块包括固气分离器15、真空干燥压缩器13和固体废弃物存储箱14；人体排遗物和固体垃圾经过收集和初步处理形成的固气混合物通过真空球阀19合流进入所述的固气分离器15进行固气分离，分离出的固体处理物进入所述的真空干燥压缩器13进行真空、干燥处理和二次体积压缩，最后形成固体废弃物进入所述的固体废弃物存储箱14内存储；在所述的真空干燥压缩器13前设置第二安全阀18，通过观察安全阀查看是否有介质排出、固气分离是否正常运行；固气混合物在进行固气分离和真空、干燥及压缩处理时产生的气体排入废气管16进行气体处理。
所述的液体处理模块包括液体垃圾滤网7、排泄物滤网9，液气分离器30、液体净化器10、净化水管11和废液管12；人体排泄物和液体垃圾经过收集和初步处理形成的液气混合物通过分流器8分别流入所述的排泄物滤网9和液体垃圾滤网7进行二次过滤。
进一步的，经过上述处理之后的液气混合物流入所述的液气分离器30进行液气分离处理，分离气体后产生的液体处理物流入所述的液体净化器10，经过净化产生的净化水流入所述的净化水管11，废液流入所述的废液管12；在所述的液体净化器10前设置第一安全阀17，通过观察安全阀查看是否有介质流出、液气分离是否正常运行；二次过滤产生的过滤物和更换下来的液体垃圾滤网7、排泄物滤网9倒入所述的固体垃圾收集器23进行后续的收集与处理；液气分离时产生的气体排入废气管16进行气体处理。
所述的气体处理模块包括废气管16、气体净化器29和排气管28；所述的固体处理模块和液体处理模块在处理空间站生活垃圾和排遗排泄物时产生的气体通过所述的废气管16排入气体净化器29中，经过净化处理后，从所述的排气管28排出。
本发明提供一种空间站生活垃圾、排遗排泄物收集与处理系统，包括固体垃圾收集模块、液体垃圾收集模块、人体排遗排泄物收集模块、固体处理模块、液体处理模块和气体处理模块，所述的人体排遗排泄物收集模块包括人体排遗物收集子模块和人体排泄物收集子模块。本发明对空间站生活垃圾和宇航员排遗排泄物统一收集、分类处理，减少重复作业。收集和处理过程中对处理物进行液气分离处理和固气分离处理，分离出的气体和液体经过净化重新输入舱内以供使用，固体废弃物单独打包存放，方便以后放入轨道舱并随轨道舱坠入大气层销毁。使空间站清洁工作节省宇航员活动空间与工作时间，从而提高宇航员的生活情绪和工作效率。
Claims (3)
1.一种空间站生活垃圾、排遗排泄物收集与处理系统，其特征在于：包括固体垃圾收集模块、液体垃圾收集模块、人体排遗排泄物收集模块、固体处理模块、液体处理模块和气体处理模块；
所述的固体垃圾收集模块包括固体垃圾收集器(23)、固体垃圾存储箱(22)、固体垃圾真空压缩机(21)和固体垃圾切割筛分机(20)；空间站生活垃圾中的固体垃圾通过所述的固体垃圾收集器(23)进行收集后，进入固体垃圾存储箱(22)，经过固体垃圾真空压缩机(21)分离后，经由固体垃圾切割筛分机(20)进行切割与粉碎；
所述的液体垃圾收集模块包括液体垃圾导流器(6)、液体垃圾导流器初滤网(5)和液体垃圾引流管(4)；空间站的液体垃圾进入液体垃圾导流器(6)，经过液体垃圾导流器初滤网(5)的初步过滤，流入液体垃圾引流管(4)，随后流向分流器(8)；
所述的人体排遗排泄物收集模块包含人体排遗物收集子模块和人体排泄物收集子模块；人体排遗物收集子模块包括排遗收集器(27)、排遗物存储箱(26)、排遗物真空压缩机(25)和排遗物切割筛分机(24)；排遗物通过排遗收集器(27)进入排遗物存储箱(26)，经过排遗物真空压缩机(25)分离后，经由排遗物切割筛分机(24)进行切割与粉碎；人体排泄物收集子模块包括排泄导流器(1)、排泄导流器初滤网(2)和排泄物引流管(3)；排泄物流入排泄导流器(1)，经过排泄导流器初滤网(2)过滤，流入排泄物引流管(3)，随后流向分流器(8)；
所述的固体处理模块包括固气分离器(15)、真空干燥压缩器(13)和固体废弃物存储箱(14)；固气混合物通过真空球阀(19)合流进入固气分离器(15)进行固气分离，分离出的固体处理物进入真空干燥压缩器(13)进行真空、干燥处理和二次体积压缩，形成的固体废弃物进入固体废弃物存储箱(14)存储；真空干燥压缩器(13)前设置第二安全阀(18)；固气混合物在进行固气分离和真空、干燥及压缩处理时产生的气体排入废气管(16)进行气体处理；
所述的液体处理模块包括液体垃圾滤网(7)、排泄物滤网(9)，液气分离器(30)、液体净化器(10)、净化水管(11)和废液管(12)；人体排泄物和液体垃圾经过收集和初步处理形成的液气混合物通过分流器(8)分别流入排泄物滤网(9)和液体垃圾滤网(7)进行二次过滤；经过处理的液气混合物流入液气分离器(30)进行液气分离处理，分离气体后产生的液体处理物流入液体净化器(10)，经过净化产生的净化水流入净化水管(11)，废液流入废液管(12)；液体净化器(10)前设置第一安全阀(17)；二次过滤产生的过滤物和更换下来的液体垃圾滤网(7)、排泄物滤网(9)倒入所述的固体垃圾收集器(23)进行后续的收集与处理；液气分离时产生的气体排入废气管(16)进行气体处理；
所述的气体处理模块包括废气管(16)、气体净化器(29)和排气管(28)；固体处理模块和液体处理模块在处理空间站生活垃圾和排遗排泄物时产生的气体通过所述的废气管(16)排入气体净化器(29)中，经过净化处理后，从排气管(28)排出。
2.根据权利要求1所述的空间站生活垃圾、排遗排泄物收集与处理系统，其特征在于：所述液体垃圾导流器初滤网(5)过滤出的过滤物以及更换下来的液体垃圾导流器初滤网(5)进入固体垃圾收集器(23)进行处理。
3.根据权利要求1所述的空间站生活垃圾、排遗排泄物收集与处理系统，其特征在于：所述排泄导流器初滤网(2)过滤出的过滤物以及更换下来的排泄导流器初滤网(2)进入固体垃圾收集器(23)进行处理。
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