[實用新型]一種以模擬月壤為填料的快速制生物氮氣的裝置

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201520225381.3
• 申請日: 2015-04-15
• 公開（公告）號: CN204589161U
• 公開（公告）日: 2015-08-26
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 周少奇;黃鵬飛;張錦耀
• 申請（專利權(quán)）人: 華南理工大學(xué)
• 主分類號: C12M1/107
• 分類號: C12M1/107
• 代理公司: 廣州粵高專利商標代理有限公司 44102
• 代理人: 何淑珍

技術(shù)領(lǐng)域

本實用新型涉及外星基地生命保障系統(tǒng)的技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種模擬月壤為填料反應(yīng)器快速啟動制生物氮氣的裝置。

背景技術(shù)

1969年美國實現(xiàn)首次載人登月以來，共實現(xiàn)6次載人登月，前蘇聯(lián)也實現(xiàn)3次無人登月，共采回月球巖石和月壤樣品381.7kg。近年來，美國已開始“重返月球”計劃，中國、日本、印度等國已紛紛開展探月活動及相關(guān)研究，掀起了新一輪的探月高潮，以前采集的月壤樣品已根本無法滿足各項實驗研究對樣品的數(shù)量需求。因此采用地球礦物研制模擬月壤具有重要的現(xiàn)實意義。在美國，模擬月壤的研究與制備被視為開展月表環(huán)境模擬的關(guān)鍵技術(shù)之一，國外關(guān)于月球資源利用和工程研究項目一般都采用模擬月壤來代替，提出新的分析測試方法和研究項目也都需要用模擬月壤來進行。迄今，美國已研制出JSC-1、MLS-1，日本已研制出MKS-1，F(xiàn)JS-1，中國已研制出CAS-1等模擬月壤，報道結(jié)果表明：這些模擬月壤的主要性能與Apollo?14采集樣品的性能比較接近。

月球探測之所以重要，引起各世界大國的重視，是因為：月球是開展天體物理學(xué)、引力波、中微子等現(xiàn)代科學(xué)問題研究的理想場所；更重要的是月球上貯藏著豐富的礦產(chǎn)資源，如氦-3是清潔的理想核聚變物質(zhì)，將有效解決人類未來的能源問題，另外，對提升綜合國力與軍事戰(zhàn)略實力、促進科技創(chuàng)新與社會經(jīng)濟發(fā)展均有重要作用。上個世紀60年代的美國和前蘇聯(lián)關(guān)于月球探測展開競賽時，許多的科學(xué)家都樂觀地認為人類將很快征服月球，并在那里建立基地；然而時間過去快半個世紀，關(guān)于月球基地的建立存在很多美妙的設(shè)想，但由于存在許多的技術(shù)上的障礙，月球基地的建立仍然是一個“夢想”。盡管如此，世界各國最近這新一波的“重返月球”的月球探測熱潮，均計劃在未來20-30年左右開展“載人登月”與“月球基地建設(shè)”。

我國今后進一步開展載人登月、建立月球基地，迫切需要航天員生命保障技術(shù)，包括：大氣管理、水管理、食物的生產(chǎn)和存儲、廢物與廢水管理及處理、以及航天員的安全和保護等5個方面，成為我國相關(guān)科技工作者今后迫切需要重點突破的關(guān)鍵技術(shù)。其中，月球基地模擬空氣的研究（礦物制氧氣、微生物制氮氣）、航天員排泄物的處理特別是尿液的處理（氨氮與硝氮的處理及以及水的制取）成為十分重要的課題，值得大力開展預(yù)先研究（月球基地建設(shè)方案中，有地球生物-包括人、植物、微生物-移居的設(shè)想，所以本項目采用微生物制取氮氣是非常必要的。）。

為此，本實用新型本著將來月球基地建設(shè)需要就地取材、簡便易行的要求，提出以模擬月壤為載體，開展生物膜厭氧氨氧化制取氮氣的研究，對月球基地厭氧生物制取氮氣及航天員尿液處理技術(shù)的研究具有重要的科學(xué)意義和學(xué)術(shù)價值。作為生物膜載體之一的模擬月壤具有截留微生物性能好、比表面積大的優(yōu)點，加入模擬月壤的填料可以縮短厭氧氨氧化反應(yīng)器啟動時間，加入模擬月壤填料作為生物膜載體，開展生物脫氮制取氮氣研究具有重要的實際意義，可用于將來探月工程的實際需要。

實用新型內(nèi)容

本實用新型提出了一種結(jié)構(gòu)簡單、容易實現(xiàn)的以模擬月壤為生物膜載體，可開展微生物制取氮氣的裝置。對月球基地的生物制取氮氣及航天員尿液處理技術(shù)的研究具有重要的科學(xué)意義和學(xué)術(shù)價值。作為生物膜載體之一的模擬月壤具有截留微生物性能好、比表面積大的優(yōu)點，開展生物脫氮制取氮氣研究具有重要的實際意義，可用于將來探月工程的實際需要。

為達到上述實用新型目的，本實用新型采取了如下技術(shù)方案：

一種以模擬月壤為填料的快速制生物氮氣的裝置，其包括生物膜厭氧氨氧化反應(yīng)器，所述反應(yīng)器包括三相分離器和反應(yīng)區(qū)，所述反應(yīng)區(qū)填有模擬月壤顆粒作，所述三相分離器位于反應(yīng)區(qū)上方，反應(yīng)區(qū)與恒溫循環(huán)水浴鍋連接實現(xiàn)恒溫控制。

進一步的，所述裝置還包括進水池和出水池，三相分離器的上部通過出水管與出水池連接，反應(yīng)器底部通過進水管與進水池連接，進水管還設(shè)有蠕動泵。

進一步的，所述三相分離器的頂部通過排氣管排出氣體。

進一步的，三相分離器頂部的排氣管伸入氣體緩沖瓶底部。

進一步的，所述反應(yīng)器密閉遮光。