[發(fā)明專利]一種集成植物培養(yǎng)的廢水循環(huán)利用裝置

在審

• 申請?zhí)枺?/td>: 201810308859.7
• 申請日: 2018-04-09
• 公開（公告）號: CN108640274A
• 公開（公告）日: 2018-10-12
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 張良長;王偉榮;艾為黨;董文平;李家練;郭雙生
• 申請（專利權(quán)）人: 中國航天員科研訓(xùn)練中心;深圳市太空科技南方研究院
• 主分類號: C02F3/30
• 分類號: C02F3/30;C02F3/32;C02F3/34;A01G31/02
• 代理公司: 北京中南長風(fēng)知識產(chǎn)權(quán)代理事務(wù)所(普通合伙) 11674
• 代理人: 鄭海

本發(fā)明涉及一種集成植物培養(yǎng)的廢水循環(huán)利用裝置，包括厭氧生物反應(yīng)器、好氧生物反應(yīng)器、營養(yǎng)液循環(huán)儲箱、植物栽培盤及植物光照燈組；厭氧生物反應(yīng)器、好氧生物反應(yīng)器、營養(yǎng)液循環(huán)儲箱依次連接，營養(yǎng)液循環(huán)儲箱通過營養(yǎng)液輸送管路與植物栽培盤連接，植物栽培盤通過營養(yǎng)液回流管路與營養(yǎng)液循環(huán)儲箱連接，營養(yǎng)液循環(huán)儲箱通過營養(yǎng)液回水管路與厭氧生物反應(yīng)器連接，植物光照燈組設(shè)于植物栽培盤上方。本發(fā)明能夠?qū)U水處理后直接回用于植物培養(yǎng)，同時植物生長過程中釋放的有機(jī)物可以通過廢水生物處理單元進(jìn)行凈化處理，從而形成“微生物?植物”的廢水處理與植物培養(yǎng)循環(huán)生態(tài)鏈條，實現(xiàn)了廢水、植物營養(yǎng)液的循環(huán)再生，減少了水資源消耗。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于廢水資源化與循環(huán)利用技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及一種集成植物培養(yǎng)的廢水循環(huán)利用裝置。

背景技術(shù)

廢水處理與循環(huán)利用是中長期載人飛行任務(wù)的必然需求，也是資源節(jié)約型生態(tài)系統(tǒng)的建設(shè)需求。載人航天飛行器、近地軌道空間站、以及地外星球生存基地等密閉循環(huán)系統(tǒng)中污水主要由尿液、衛(wèi)生廢水、冷凝水、相變水(干燥廢棄物產(chǎn)生)等組成，其中的污染物主要包括為有機(jī)物、氮、磷和其他礦物質(zhì)。

目前中長期載人航天活動均采用物化技術(shù)來實現(xiàn)水的再生并回用于乘員飲用水及衛(wèi)生用水。如和平號空間站采用“吸附/催化”技術(shù)的冷凝水回收系統(tǒng)對收集的冷凝水進(jìn)行處理后，為乘員提供飲用水、飲食制作用水和淋浴用熱水。如國際空間站采用尿液處理裝置(蒸汽壓縮蒸餾裝置)對尿液進(jìn)行處理，蒸餾液進(jìn)入廢水處理系統(tǒng)(由旋轉(zhuǎn)氣體分離器、顆粒物過濾器、多介質(zhì)過濾床以及催化氧化反應(yīng)器等)中與其它廢水統(tǒng)一進(jìn)行處理，合格出水作為乘員飲用水和電解制氧用水。

由此可知，目前空間站的水處理工藝對廢水中的氮、磷等礦物質(zhì)元素未曾進(jìn)行有效回收。未來的星球基地受控生態(tài)生保系統(tǒng)中，將引進(jìn)大量植物并以植物為物質(zhì)循環(huán)中心，建立高級再生式生命保障和物質(zhì)循環(huán)系統(tǒng)。因此，需要一種能夠在受控生態(tài)生保系統(tǒng)中采用微生物處理與植物培養(yǎng)相結(jié)合的廢水處理工藝，以提高水分回收率，有效回收廢水中的氮、磷等礦物質(zhì)元素，同時完成植物營養(yǎng)液的凈化處理，在廢水處理的同時實現(xiàn)植物生產(chǎn)功能。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的是提供一種集成植物培養(yǎng)的廢水循環(huán)利用裝置，以實現(xiàn)廢水、植物營養(yǎng)液的循環(huán)再生，減少水資源消耗。

本發(fā)明提供了一種集成植物培養(yǎng)的廢水循環(huán)利用裝置，包括厭氧生物反應(yīng)器、好氧生物反應(yīng)器、營養(yǎng)液循環(huán)儲箱、植物栽培盤及植物光照燈組；

厭氧生物反應(yīng)器、好氧生物反應(yīng)器、營養(yǎng)液循環(huán)儲箱依次連接，營養(yǎng)液循環(huán)儲箱通過營養(yǎng)液輸送管路與植物栽培盤連接，植物栽培盤通過營養(yǎng)液回流管路與營養(yǎng)液循環(huán)儲箱連接，營養(yǎng)液循環(huán)儲箱通過營養(yǎng)液回水管路與厭氧生物反應(yīng)器連接，植物光照燈組設(shè)于植物栽培盤上方；

厭氧生物反應(yīng)器及好氧生物反應(yīng)器，依次用于對廢水進(jìn)行有機(jī)物的礦化以及氮素的硝化處理；

營養(yǎng)液循環(huán)儲箱用于儲存好氧生物反應(yīng)器輸送的處理水與植物栽培盤的回流營養(yǎng)液的混合液；

植物栽培盤用于通過植物生長吸收混合液處理水中的礦物質(zhì)元素，以補(bǔ)充植物生長過程的礦物質(zhì)元素需求；

厭氧生物反應(yīng)器及好氧生物反應(yīng)器還用于對定期流入的混合液進(jìn)行處理，以完成植物生長過程釋放至營養(yǎng)液中的有機(jī)物的凈化。

進(jìn)一步地，好氧生物反應(yīng)器通過污泥回流管路與厭氧生物反應(yīng)器連接，用于將剩余污泥回流至厭氧生物反應(yīng)器，并完成內(nèi)源消化處理。

進(jìn)一步地，厭氧生物反應(yīng)器及好氧生物反應(yīng)器均采用外置式膜生物反應(yīng)器，通過超濾膜完成固液分離。

進(jìn)一步地，厭氧生物反應(yīng)器及好氧生物反應(yīng)器的有效容積根據(jù)進(jìn)水濃度和廢水處理需求進(jìn)行調(diào)整，以改變水力停留時間及負(fù)荷。

進(jìn)一步地，植物栽培盤為基質(zhì)栽培盤或水培盤。