RU2046080C1

RU2046080C1 - Method and device for urine regeneration into water on board of spacecraft

Info

Publication number: RU2046080C1
Application number: RU92007634A
Authority: RU
Inventors: Л.С. Бобе; С.С. Бочаров; Д.Н. Гуровский; В.В. Комолов; В.А. Лапухин; В.А. Леонов; В.М. Новиков; Б.Я. Пинский; Н.Н. Протасов; Н.М. Самсонов; Г.С. Синяк; Ю.Е. Синяк; Н.М. Соломахина; Н.С. Фарафонов; В.Н. Шипаев
Priority date: 1992-11-24
Filing date: 1992-11-24
Publication date: 1995-10-20

Abstract

FIELD: space exploration. SUBSTANCE: method involves the use of preserved urine for regeneration into water by the method of distillation at atmospheric pressure. The supply of preservative is under continuous control, and containers for urine differ in their capacity to determine the degree of extraction. Evaporation is organized in the air flow through hydrophilic and hydrophobic membranes separating the circulating air and urine heated to a temperature not exceeding 60 C. An air filter is used to reject gas evolving from the urine, and separation of air with water vapor from liquid with sorption-catalytic cleaning of the condensate is a two-step process. EFFECT: higher water quality; higher reliability. 4 cl, 1 dwg

Description

Изобретение относится к системам жизнеобеспечения космических кораблей и космических станций, а именно к системе приема, консервации и переработки мочи, поступающей от экипажа. The invention relates to the life support systems of spacecraft and space stations, and in particular to a system for receiving, preserving and processing urine from the crew.

Известен способ регенерации воды из мочи, по которому консервированная, отделенная в сепараторе от воздуха моча из сборной емкости подается в дистиллятор, где из нее извлекается вода, а выделившиеся из мочи при ее нагреве газы выбрасываются за борт, жидкие отходы собираются в специальную емкость. Полученная вода проходит доочистку от вредных примесей и в зависимости от качества подается или на технические нужды, или на соленасыщение и питьевые цели [1]
Недостатками этого способа являются необходимость связи с забортным вакуумом, что снижает надежность эксплуатации установки, отсутствие контроля за степенью концентрирования испаряемой мочи.There is a known method of regenerating water from urine, according to which canned urine separated in the separator from air is supplied from a collection tank to a distiller, where water is extracted from it, and gases released from the urine when it is heated are thrown overboard, and liquid waste is collected in a special container. The resulting water is purified from harmful impurities and, depending on the quality, is supplied either for technical needs, or for salt saturation and drinking purposes [1]
The disadvantages of this method are the need for communication with an outboard vacuum, which reduces the reliability of the installation, the lack of control over the degree of concentration of the evaporated urine.

Наиболее близким к изобретению является способ перегонки мочи при пониженной температуре (300 320 К), основанный на диффузии паров воды из испарителя в конденсатор при атмосферном давлении способ атмосферной дистилляции, по которому мочу, отсепарированную от транспортного воздуха, подают в испарительную полость, где она нагревается и испаряется через полимерную мембрану. Пары воды диффундируют через газовый зазор и конденсируются на поверхности капиллярно-пористой мембраны, охлаждаемой теплоносителем системы терморегулирования. Конденсат прокачивается через блок очистки и соленасыщения и полученная вода поступает на потребление [2]
Указанный способ регенерации воды из мочи реализуется в устройстве, содержащем узел приема, консервации мочи с дозатором консерванта и смывной воды, газожидкостный сепаратор, где смесь отделяется от воздуха и насосом подается в промежуточный сборник, откуда поступает в испарительную ячейку, где нагревается с помощью греющего теплоносителя. Испарение воды происходит с поверхности полимерной мембраны. Пары воды диффундируют через зазор, заполненный инертным газом или воздухом, и конденсируются на поверхности капиллярно-пористой мембраны, охлаждаемой теплоносителем системы терморегулирования. Смоченная капиллярно-пористая мембрана пропускает сконденсированную воду в полость сбора конденсата под действием разрежения, создаваемого насосом. Сконденсированная вода прокачивается насосом через блок адсорбционной очистки, затем через колонки соленасыщения и бактериальной очистки и собирается в контейнере питьевой воды. Оставшийся концентрированный раствор сливают из испарителя в сборник отходов.Closest to the invention is a method of distillation of urine at a reduced temperature (300,320 K), based on the diffusion of water vapor from an evaporator into a condenser at atmospheric pressure, an atmospheric distillation method in which urine separated from transport air is fed into the evaporation cavity, where it is heated and evaporates through a polymer membrane. Water vapor diffuses through the gas gap and condenses on the surface of the capillary-porous membrane, cooled by the heat carrier of the temperature control system. Condensate is pumped through the purification and salt saturation unit and the resulting water is supplied for consumption [2]
The specified method of regenerating water from urine is implemented in a device containing a receiving unit, preserving urine with a dispenser of preservative and flush water, a gas-liquid separator, where the mixture is separated from the air and pumped into an intermediate collector, from where it enters the evaporation cell, where it is heated using a heating coolant . Evaporation of water occurs from the surface of the polymer membrane. Water vapor diffuses through a gap filled with an inert gas or air, and condenses on the surface of a capillary-porous membrane cooled by a heat carrier of the temperature control system. A moistened capillary-porous membrane passes condensed water into the condensate collection cavity under the influence of the vacuum created by the pump. Condensed water is pumped through the adsorption purification unit, then through the columns of salinity and bacterial purification and collected in a drinking water container. The remaining concentrated solution is poured from the evaporator into the waste collector.

Недостатками этого способа являются низкая интенсивность массопереноса паров воды диффузией и, следовательно, необходимость создавать большую поверхность испарения, что приводит к увеличению массы теплообменного аппарата, отсутствие контроля за степенью извлечения воды из мочи, плохое качество конденсата, вызванное попаданием мочи по тонкому слою конденсата на внутренних стенках аппарата, перемыкающему поверхность испарения и поверхность конденсации, что снижает ресурс блока адсорбционной очистки. The disadvantages of this method are the low mass transfer of water vapor by diffusion and, therefore, the need to create a large evaporation surface, which leads to an increase in the mass of the heat exchanger, lack of control over the degree of extraction of water from the urine, poor quality of the condensate caused by the ingress of urine through a thin layer of condensate on the internal the walls of the apparatus, the bridging surface of the evaporation and the surface of the condensation, which reduces the resource block adsorption treatment.

Технической задачей изобретения является повышение эффективности очистки и качества получаемого конденсата, а также увеличение ресурса работы колонок очистки. An object of the invention is to increase the cleaning efficiency and the quality of the resulting condensate, as well as increasing the life of the cleaning columns.

Задача решается тем, что по способу регенерации воды из мочи на борту космического летательного аппарата, заключающемуся в приеме и консервации мочи путем дозированной подачи консерванта при использовании смывной воды, сепарации мочи, от воздуха, извлечений воды путем испарения при атмосферном давлении из нагретой до температуры не выше 60^оС мочи при помощи капиллярно-пористых полимерных мембран, сорбционно-катали- тической очистке, извлеченной воды, соленасыщении ее, обеззараживании и консервировании для использования в качестве питьевой воды, на каждую дозу консерванта при консервации мочи подают две дозы смывной воды, при этом первую дозу смывной воды подают с консервантом, а вторую без консерванта, испарение мочи в процессе дистилляции ведут при циркуляции ее в замкнутом контуре, производя после процесса испарения фильтрование мочи одновременно с ее сепарацией выделяющегося при нагреве газа, причем испарение извлеченной из мочи воды с поверхности капиллярно-пористой мембраны производят в циркуляционный замкнутый поток воздуха, образующиеся в этом контуре пары воды с воздухом сепарируют от жидкости по двухступенчатой схеме до и после их конденсации, используя часть конденсата в качестве смывной воды, несконденсированные газы после сорбционной очистки выбрасывают в атмосферу объекта.The problem is solved by the fact that according to the method of regenerating water from urine aboard a spacecraft, the method involves receiving and preserving urine by dosing a preservative when using flushing water, separating urine from air, extracting water by evaporation at atmospheric pressure from a temperature not above 60 ^{° C} urine using capillary-porous polymeric membrane, sorption-catalysis purified water extracted, its salt-saturated, disinfecting and preserving for use as a pit Eva water, for each dose of preservative when preserving urine, two doses of flushing water are supplied, the first dose of flushing water is supplied with a preservative, and the second without preservative, the evaporation of urine during distillation is carried out when it is circulated in a closed loop, filtering the urine after the evaporation process simultaneously with its separation of the gas released during heating, and the evaporation of water extracted from urine from the surface of the capillary-porous membrane is produced into a closed circular air flow, the vapors formed in this circuit ode air separated from the liquid by two-stage scheme before and after their condensation, using part of the condensate as washing water, uncondensed gases after sorption cleaning object discharged into the atmosphere.

Задача решается также тем, что устройство для регенерации воды из мочи на борту космического летательного аппарата, содержащее узел приема и консервации мочи с дозатором консерванта и смывной воды, сепаратор газожидкостной смеси для отделения воздуха от мочи, промежуточный сборник отсепарированной мочи, узел извлечения из мочи воды, включающий в себя нагреватель мочи, испаритель, выполненный с капиллярно-пористыми полимерными полупроницаемыми мембранами, узел сорбционно-каталитической очистки извлеченной воды, включающий ионно-обменные смолы и активированный уголь, колонки соленасыщения и бактериальной очистки, емкости сбора и хранения воды, снабжено сигнализатором поступления консерванта, вход которого подсоединен к выходу дозатора консерванта и смывной воды, а выход к входу в сепаратор газожидкостной смеси, при этом жидкостная полость испарителя узла извлечения воды из мочи соединена с нагревателем мочи замкнутым циркуляционным жидкостным контуром, в который введены насос, установленный на входе в нагреватель, и фильтр-воздухоотделитель-накопитель, вход которого соединен с выходом испарителя, один выход через электромагнитный клапан с входом в насос, а другой через электромагнитный клапан с входом в накопитель концентрата мочи, паровоздушная полость испарителя соединена замкнутым паровоздушным контуром, включающем в себя установленную на входе в полость воздуходувку, а на выходе влагоуловитель и конденсатор, с сепаратором конденсата с капиллярно-пористыми стенками, который, в свою очередь, по линии конденсата соединен через насос, датчики контроля качества воды и электромагнитные клапаны с узлом сорбционно-каталитической очистки извлеченной воды, промежуточный сборник отсепарированной мочи выполнен в виде трех изолированных друг от друга эластичных емкостей, две из которых выполнены одинакового объема, а третья меньшего, каждая емкость снабжена датчиком заполнения и опорожнения и через электромагнитные клапаны соединена с циркуляционным жидкостным контуром узла извлечения воды из мочи на входе в насос. Кроме того, в устройстве фильтр-воздухоотделитель-накопитель выполнен в виде стакана накопителя газа из фильтровального материала, установленного в цилиндрическом корпусе, имеющем два штуцера с противоположных сторон для входа жидкости и периодического отвода сепарированного газа и штуцер на цилиндрической поверхности для выхода отфильтрованной и деаэрированной мочи, при этом нагреватель мочи выполнен в виде электрического нагревателя, а узел сорбционно-каталитической очистки выполнен в виде двух колонок, одна из которых послойно засыпана катализатором и сорбентом, а другая гранулированными полимерными носителями солей. The problem is also solved by the fact that a device for recovering water from urine on board a spacecraft, comprising a unit for receiving and preserving urine with a dispenser of preservative and flush water, a gas-liquid mixture separator for separating air from urine, an intermediate collector of separated urine, a unit for extracting water from urine comprising a urine heater, an evaporator made with capillary-porous polymer semipermeable membranes, a site for sorption-catalytic treatment of extracted water, including ion exchange Resins and activated carbon, salinity and bacterial purification columns, water collection and storage tanks, are equipped with a preservative supply indicator, the input of which is connected to the output of the preservative dispenser and flush water, and an outlet to the inlet of the gas-liquid mixture separator, while the liquid cavity of the evaporator is the extraction unit water from the urine is connected to the urine heater by a closed circulation liquid circuit into which a pump installed at the inlet to the heater and a filter-air separator-accumulator, whose input connected to the outlet of the evaporator, one exit through the solenoid valve with the inlet to the pump, and the other through the electromagnetic valve with the inlet to the urine concentrate accumulator, the vapor-air cavity of the evaporator is connected by a closed steam-air circuit, which includes a blower installed at the entrance to the cavity, and a dehumidifier at the outlet and a condenser, with a condensate separator with capillary-porous walls, which, in turn, is connected via a condensate line through a pump, water quality control sensors and solenoid valves with by the sorption-catalytic treatment unit for the extracted water, the intermediate collection of separated urine is made in the form of three elastic containers isolated from each other, two of which are made of the same volume, and a third is smaller, each tank is equipped with a filling and emptying sensor and is connected to the circulating fluid circuit through electromagnetic valves a unit for extracting water from urine at the inlet to the pump. In addition, in the device, the filter-air separator-storage device is made in the form of a gas storage cup made of filter material installed in a cylindrical body having two fittings on opposite sides for liquid inlet and periodic discharge of separated gas and a fitting on a cylindrical surface for the output of filtered and deaerated urine wherein, the urine heater is made in the form of an electric heater, and the sorption-catalytic treatment unit is made in the form of two columns, one of which is layered filled with a catalyst and a sorbent, and the other with granular polymer carriers of salts.

На чертеже приведена схема устройства для регенерации воды из мочи на борту космического летательного аппарата. The drawing shows a diagram of a device for the regeneration of water from urine on board a spacecraft.

Устройство состоит из узла приема и консервации мочи, включающего мочеприемник 1, емкость 2 с консервантом, емкость 3 со смывной водой, дозатор 4 смывной воды и консерванта, сигнализатор 5 поступления консерванта, центробежный разделитель 6, вентилятор 7 транспортного воздуха, фильтр 8 вредных примесей, приемные электромагнитные клапаны 9, 10, эластичные емкости 11, 12, 13 для консервированной мочи с датчиками 14, 15, 16 заполнения и опорожнения, выходные электромагнитные клапаны 17, 18, 19, узла извлечения воды из мочи, включающего циркуляционный насос 20 мочи, электрический нагреватель 21 мочи, испаритель 22, фильтр-воздухоотделитель-накопитель 23, электромагнитные клапаны 24, 25, емкость 26 сбора и хранения концентрата, конденсатор 27, разделитель 28 на пористых элементах, фильтр 29 сброса неконденсирующихся газов, воздуходувку 30, влагоуловитель 31, пружинную емкость 32 отсоса конденсата, насос 33 откачки конденсата, и узла очистки извлеченной воды и приготовления из нее воды для питьевых целей, включающего датчики 34, 35 качества воды, электромагнитные клапаны 36, 37, 38, колонки 39 очистки, колонки 40 приготовления питьевой воды, контейнер 41 технической воды, контейнер 42 очищенной воды и контейнер 43 питьевой воды. На линиях сбора технической воды установлены предохранительные клапаны 44, 45. The device consists of a unit for receiving and preserving urine, including a urinal 1, a container 2 with a preservative, a container 3 with flushing water, a dispenser 4 for flushing water and a preservative, an indicator 5 for entering a preservative, a centrifugal separator 6, a fan 7 for transport air, a filter 8 for harmful impurities, receiving electromagnetic valves 9, 10, elastic containers 11, 12, 13 for canned urine with filling and emptying sensors 14, 15, 16, output electromagnetic valves 17, 18, 19, a unit for extracting water from the urine, including a 20 m circulation pump eyes, electric urine heater 21, evaporator 22, filter-air separator-accumulator 23, solenoid valves 24, 25, concentrate collection and storage capacity 26, condenser 27, separator 28 on porous elements, non-condensable gas discharge filter 29, blower 30, dehumidifier 31 , a spring tank 32 for condensate suction, a condensate pump 33, and a unit for purifying extracted water and preparing water from it for drinking purposes, including water quality sensors 34, 35, solenoid valves 36, 37, 38, purification columns 39, and column 40 drinking water, a container of industrial water 41, a container of purified water 42 and a container of drinking water 43. Relief valves 44, 45 are installed on the lines for collecting industrial water.

Моча через мочеприемник 1 потоком транспортного воздуха, создаваемого вентилятором 7, транспортируется в центробежный разделитель 6, на вход в который дозатором 4 через сигнализатор 5 поступления консерванта подается заранее установленное количество доз консерванта со смывной водой, при этом в каждой дозе на порцию консерванта подают две порции смывной воды. Первая порция смывной воды идет с консервантом, второй порцией без консерванта производится промывка ячейки контроля электропроводности сигнализатора поступления консерванта. Таким образом, контроль за поступлением консерванта осуществляется по изменению электропроводности раствора, протекающего через ячейку датчика. Отделенный от жидкости в центробежном разделителе 6 транспортный воздух через фильтр 8 вредных примесей выбрасывается в кабину, а смесь консервированной мочи со смывной водой через один из приемных клапаном 9, 10 поступает в эластичные емкости 11, 13 или 12, 13 разного объема, заполнение и опорожнение которых контролируется датчиками 14, 15, 16. Емкости 11, 12 имеют одинаковый объем (поочередно в одну из них собирается моча, а из другой моча поступает на дистилляцию), а емкость 13 меньший, равный объему жидкостного циркуляционного контура. При заполнении емкостей 11 и 13 или 12 и 13 по сигналу от соответствующих датчиков заполнения опорожнения начинается цикл регенерации воды из мочи происходит переключение приемных клапанов 9 и 10, открывание соответствующего выходного клапана 19 или 17 и включение в работу узла извлечения воды из мочи: подача питания на электрический нагреватель 21 мочи, включение циркуляционного насоса 20 мочи и воздуходувки 30, открывание клапана 25 и закрывание клапана 24. Urine through the urinal 1 with the flow of transport air created by the fan 7 is transported to a centrifugal separator 6, to the inlet of which a predetermined number of preservative doses with flushing water are supplied by the dispenser 4 through the preservative supply indicator 5, while in each dose two servings are served per serving of preservative flushing water. The first portion of flush water comes with a preservative, the second portion without a preservative flushes the conductivity control cell of the preservative receipt indicator. Thus, the preservative is controlled by changing the conductivity of the solution flowing through the sensor cell. Separated from the liquid in the centrifugal separator 6, the transport air through the filter 8 of harmful impurities is discharged into the cabin, and a mixture of canned urine with flushing water through one of the receiving valves 9, 10 enters different capacity elastic containers 11, 13 or 12, 13, filling and emptying which are monitored by sensors 14, 15, 16. Tanks 11, 12 have the same volume (urine collects in one of them, and urine flows from the other to distillation), and the container 13 is smaller, equal to the volume of the liquid circulation circuit. When containers 11 and 13 or 12 and 13 are filled by a signal from the respective emptying filling sensors, a cycle of water regeneration from urine begins, the receiving valves 9 and 10 switch, opening the corresponding outlet valve 19 or 17 and activating the unit for extracting water from the urine: power supply to an electric urine heater 21, turning on the urine circulation pump 20 and blower 30, opening the valve 25 and closing the valve 24.

Консервированная моча со смывной водой прокачивается насосом по замкнутому жидкостному циркуляционному контуру, включающему электрический нагреватель 21, где происходит ее нагрев до температуры 45 55^оС, испаритель 22, где происходит испарение воды при атмосферном давлении в поток циркулирующего в самостоятельном замкнутом контуре воздуха, отделенного от жидкостного потока испарительной перегородкой, состоящей из капиллярно-пористых полимерных полупроницаемых мембран, фильтр-воздухоотделитель-накопитель 23, клапан 25 и насос 20. Подпитка свежей консервированной мочой со смывной водой происходит за счет разрежения, возникающего в контуре по мере упаривания мочи. Фильтр-воздухоотделитель-накопитель 23 выполнен в виде стакана накопителя газа из фильтровального материала, установленного в цилиндрическом корпусе, имеющем два штуцера с противоположных сторон для входа жидкости и периодического отвода отсепарированного газа и штуцер на цилиндрической поверхности для выхода отфильтрованной и деаэрированной мочи.Canned urine with flush water is pumped pump for the closed liquid circulation circuit, comprising an electric heater 21, where it is heated to a temperature of 45 55 ^{° C,} an evaporator 22 where the evaporation of water at atmospheric pressure in a stream circulating in the independent closed air circuit, separated from liquid flow by an evaporative septum consisting of capillary-porous polymer semipermeable membranes, filter-air separator-accumulator 23, valve 25 and pump 20. Make-up fresh canned urine with flushing water occurs due to the rarefaction that occurs in the circuit as the urine evaporates. The filter-air separator-accumulator 23 is made in the form of a glass gas accumulator made of filter material installed in a cylindrical body having two nozzles on opposite sides for liquid inlet and periodic discharge of the separated gas and a nozzle on a cylindrical surface for the output of filtered and deaerated urine.

Пары воды с потоком циркулирующего воздуха, создаваемого газодувкой 30, через влагоуловитель 31, служащий для улавливания во влагоудерживающем материале выносимой из дистиллятора капельной влаги, поступают в конденсатор 27 кожухотрубчатого типа, охлаждаемый хладагентом системы терморегулирования. Сконденсиро- вавшаяся вода вместе с неконденсирующимися газами выносится потоком циркулирующего воздуха в разделитель 28, в котором происходит ее отделение от воздуха на пористых металлокерамических элементах, неконденсирующиеся газы через фильтр 29 с активированным углем выбрасываются в атмосферу объекта, а осушенный воздух поступает на вход газодувки 30. Отделенный в разделителе 28 конденсат отсасывается пружинной емкостью 32, а насосом 33 подается в емкость 3 смывной воды и прокачивается через датчик 34 качества конденсата, колонки 39 очистки от вредных примесей, датчик 35 качества очищенной воды, колонки 40 приготовления питьевой воды. Дистиллированная вода поступает в контейнер 42 очищенной воды, а питьевая вода в контейнер 43. В колонах 39 проводят сорбционно-каталитическую очистку от вредных примесей на послойно засыпанных активированном угле с катализатором и анионите с катионитом, а в колонках 40 для приготовления питьевой воды проводят соленасыщение, обеззараживание и консервирование очищенной в колонках 39 воды. Vapors of water with a stream of circulating air created by the gas blower 30 through a dehumidifier 31, which serves to trap droplet moisture carried out from the distiller, enter the shell-and-tube type condenser 27 cooled by the refrigerant of the temperature control system. Condensed water, together with non-condensable gases, is carried by a stream of circulating air to a separator 28, in which it is separated from the air by porous cermet elements, non-condensable gases are discharged into the atmosphere of the object through an activated carbon filter 29, and dried air enters the gas blower inlet 30. The condensate separated in the separator 28 is sucked off by the spring tank 32, and the pump 33 is fed into the tank 3 of flushing water and pumped through the condensate quality sensor 34, columns 39 weights from harmful impurities, a sensor 35 for the quality of purified water, columns 40 for the preparation of drinking water. Distilled water enters the purified water container 42 and drinking water into the container 43. Columns 39 carry out sorption-catalytic purification of harmful impurities on activated carbon layer-by-layer with catalyst and anion exchange resin with cation exchange resin, and in columns 40 for the preparation of drinking water saline is saturated, disinfection and preservation of purified water in columns 39.

В случае получения сигнала от датчика 34 качества о поступлении загрязненного конденсата закрывается клапан 36, и конденсат поступает в контейнер 41 технической воды, а при получении сигнала от датчика 35 качества о плохом качестве очищенной воды закрывается клапан 37, и вода также поступает в контейнер технической воды, откуда она может быть использована в качестве смывной воды. Для получения только дистиллированной воды для системы электролиза воды закрывают клапан 38. In the case of receiving a signal from the quality sensor 34 about the supply of contaminated condensate, the valve 36 closes and the condensate enters the process water container 41, and when receiving a signal from the quality sensor 35 about the poor quality of the treated water, the valve 37 closes and the water also enters the process water container where it can be used as flush water. To obtain only distilled water for the water electrolysis system, close valve 38.

При получении сигнала от датчика 14 или 15 заполнения опорожнения о выработке жидкости из емкости 11 или 12 выдается сигнал на замещение упаренного раствора (концентрата), накопившегося в жидкостном циркуляционном контуре, по которому происходит закрывание клапана 19 или 17, открывание клапана 18, снятие питания с электрического нагревателя 21, закрывание клапана 25 и открывание клапана 24. Концентрат из циркуляционного контура и отсепарированный в фильтре-воздухоотделителе-накопителе 23 газ вытесняются мочой из емкости 13 в емкость 26 сбора и хранения концентрата до получения сигнала от датчика 16 об опорожнении емкости 13, по которому происходит закрывание клапана 18, отключение насоса 20 и воздуходувки 30 цикл регенерации воды из мочи заканчивается. Upon receipt of a signal from the sensor 14 or 15 filling the emptying of fluid production from the tank 11 or 12, a signal is issued to replace the stripped off solution (concentrate) that has accumulated in the liquid circulation circuit, through which the valve 19 or 17 is closed, the valve 18 is opened, the power is removed from electric heater 21, closing the valve 25 and opening the valve 24. The concentrate from the circulation circuit and the gas separated in the filter-air separator-accumulator 23 are displaced by urine from the tank 13 into the collection tank 26 and stored concentrate before receiving a signal from the sensor 16 about the emptying of the tank 13, through which the valve 18 is closed, the pump 20 and the blower 30 are turned off. The urine water regeneration cycle ends.

Одним из важнейших параметров, подлежащих контролю в системах регенерации воды из мочи, является контроль за поступлением в систему консерванта, так как недоконсервация мочи приводит к ее разложению при нагреве с большим газовыделением и резким ухудшением качества конденсата. Введение сигнализатора поступления консерванта позволяет контролировать "физическое" поступление заданной дозы консерванта по изменению электропроводности раствора, проходящего через измерительную ячейку сигнализатора. One of the most important parameters to be monitored in systems for the recovery of water from urine is the control of the preservative intake in the system, since underconservation of urine leads to its decomposition when heated with high gas evolution and a sharp deterioration in the quality of the condensate. The introduction of a preservative intake signaling device allows you to control the “physical” intake of a given preservative dose by changing the conductivity of the solution passing through the measuring cell of the signaling device.

Введение эластичных емкостей разного объема: двух 11 и 12 большего V₁ и одной 13 меньшего V₂, равного объему жидкостного циркуляционного контура мочи, позволяет проводить процесс регенерации воды из мочи с заранее заданным коэффициентом извлечения, так как в каждом цикле регенерации перерабатывается моча, находящаяся в жидкостном циркуляционном контуре объемом V₂, и моча, находящаяся в одной из емкостей 11 или 12 объемом V₁. Регенерация заканчивается при опорожнении большой емкости 11 или 12, т.е. извлекается из поступившей на переработку мочи конденсат объемом V₁. Следовательно, коэффициент извлечения воды из мочи, определяемый как отношение объема извлеченного конденсата к объему поступившей на переработку мочи, можно выразить отношением

100%
Введение двух циркуляционных контуров мочи и воздуха с одновременным отделением друг от друга испарителя и конденсатора, введение двухступенчатой схемы сепарации воздуха с парами воды от жидкости с установкой после испарителя в воздушном контуре влагоуловителя в виде влагоемкой вставки в цилиндрическом корпусе позволяют существенно повысить качество получаемого конденсата и снизить нагрузку в работе колонок очистки.The introduction of elastic containers of different volumes: two 11 and 12 larger V ₁ and one 13 smaller V ₂ equal to the volume of the liquid circulation circuit of urine, allows the process of water regeneration from urine with a predetermined extraction coefficient, since urine located in each regeneration cycle is processed in a liquid circulation circuit with a volume of V ₂ , and urine located in one of the tanks 11 or 12 with a volume of V ₁ . Regeneration ends when emptying a large capacity 11 or 12, i.e. condensate with a volume of V ₁ is extracted from the urine received for processing. Therefore, the coefficient of water extraction from urine, defined as the ratio of the volume of extracted condensate to the volume of urine received for processing, can be expressed as

100%
The introduction of two circulation circuits of urine and air with the simultaneous separation of the evaporator and the condenser from each other, the introduction of a two-stage scheme for separating air with water vapor from the liquid with the installation of a moisture trap in the form of a water-absorbing insert in the cylindrical body after the evaporator, can significantly improve the quality of the resulting condensate and reduce load in the operation of the cleaning columns.

Введение фильтра-воздухоотделителя-накопителя, выполненного в виде стакана накопителя газа из фильтровального материала, установленного в цилиндрическом корпусе, имеющем два штуцера с противоположных сторон для входа мочи и периодического отвода накопленного газа и штуцер на цилиндрической поверхности для выхода отфильтрованной и деаэрированной мочи, позволяет решить проблему удаления из замкнутого жидкостного циркуляционного контура выделяющегося при нагреве мочи газа при одновременной фильтрации мочи. The introduction of a filter-air separator-accumulator made in the form of a glass of gas accumulator made of filter material installed in a cylindrical body having two nozzles on opposite sides for urine inlet and periodic accumulated gas outlet and a nozzle on a cylindrical surface for the output of filtered and deaerated urine allows the problem of removing gas emitted during heating of urine from a closed liquid circulation circuit while simultaneously filtering urine.

Организация сорбционной очистки неконденсирующихся газов на активированном угле в специальном фильтре позволяет сбрасывать их в атмосферу объекта. Organization of sorption purification of non-condensable gases on activated carbon in a special filter allows them to be discharged into the atmosphere of the object.

Введение сорбционно-каталитической очистки конденсата с использованием активированного угля с катализатором и анионита с катионитом позволяет более эффективно проводить очистку, повысить качество очищенной воды и увеличить ресурс работы колонок очистки. The introduction of sorption-catalytic purification of condensate using activated carbon with a catalyst and anion exchange resin with cation exchange resin makes it possible to carry out purification more efficiently, improve the quality of purified water and increase the service life of the purification columns.

Claims

1. A method of regenerating water from urine on board a spacecraft, which consists in collecting and preserving urine by dosing a preservative using flush water, separating urine from air, extracting water by evaporation from atmospheric pressure from urine heated to a temperature of not more than 60 ^o C using capillary-porous polymer membranes, sorption-catalytic purification of the extracted water, its salt saturation, disinfection and conservation for use as drinking water, characterized in that about for each dose of preservative when preserving urine, two doses of flushing water are supplied, with the first dose of flushing water being supplied with a preservative, and the second without a preservative, the evaporation of urine during distillation is carried out when it is circulated in a closed loop, filtering the urine after the evaporation process simultaneously with the separation of gas released during heating, while the evaporation of water extracted from urine from the surface of the capillary-porous membrane is produced into a circulating closed air stream, water vapor formed in this circuit from the air hamster separated from the liquid by two-stage scheme before and after their condensation, using part of the condensate as washing water, uncondensed gases after sorption cleaning object discharged into the atmosphere.

2. A device for regenerating water from urine on board a spacecraft, comprising a unit for receiving and preserving urine with a dispenser for preservative and flush water, a gas-liquid mixture separator for separating air from urine, an intermediate collector of separated urine, a unit for extracting water from urine, including urine heater, an evaporator made with capillary-porous polymer semipermeable membranes, a site for sorption-catalytic treatment of extracted water, including ion-exchange resins and activated carbon ol, salinity and bacterial purification columns, water collection and storage tanks, characterized in that it is equipped with a preservative supply indicator, the input of which is connected to the output of the preservative dispenser and flush water, and the outlet to the inlet of the gas-liquid mixture separator, the liquid cavity of the evaporator of the water extraction unit from urine is connected to the urine heater by a closed circulating liquid circuit into which a pump is installed, installed at the inlet to the heater, and a filter-air separator-accumulator, the input of which is connected with the evaporator exit, one exit through the electromagnetic valve with the pump inlet and the other through the electromagnetic valve with the urine concentrate accumulator inlet, the vapor-air cavity of the evaporator is connected by a closed steam-air circuit, including a blower installed at the cavity inlet, and a dehumidifier installed at the outlet and condenser, with a condensate separator with capillary-porous walls, which is connected through a condensate line through a pump, water quality control sensors and electromagnetic valves to a sorption-catalytic unit water purification of the extracted water, while the intermediate collection of separated urine is made in the form of three elastic containers isolated from one another, two of which are made of the same volume, and a third is smaller, each tank is equipped with a filling and emptying sensor and is connected through the electromagnetic valves to the circulating fluid circuit of the unit water extraction from urine at the inlet to the pump.

3. The device according to claim 2, characterized in that the filter-air separator-storage device is made in the form of a gas storage cup made of filter material installed in a cylindrical body having two fittings on opposite sides for liquid inlet and periodic discharge of the separated gas and a fitting on a cylindrical surface for the exit of filtered and deaerated urine.

4. The device according to claim 2, characterized in that the urine heater is made in the form of an electric heater.

5. The device according to any one of paragraphs.2 to 4, characterized in that the site of sorption-catalytic purification is made in the form of two columns, one of which is layer-by-layer coated with a catalyst and a sorbent, and the other with granular polymer carriers of salts.