公布日：2023.04.04
申請日：2022.11.16
分類號：C02F3/12(2006.01)I;C02F3/20(2006.01)I;C02F3/26(2006.01)I
摘要
一種可處理航天廢水的MABR一體化裝置及方法，屬于廢水處理裝置技術領域。當壓力超過系統(tǒng)設計安全值時PLC給予相應警示。進水結束后，循環(huán)離心泵延時開啟，待處理廢水與循環(huán)水箱內殘余水混合，污水不斷地經過生物膜表面，使污染物濃度降低。當供氣氣源為純氧或者空氣時，對應氣路打開，采取單端供氧模式，供氣壓力維持預定范圍內。當供氣壓力低于設定值時，PLC系統(tǒng)控制氣源開關補充純氧供應。PLC控制系統(tǒng)實時監(jiān)測系統(tǒng)各部分氣體/液體的壓力、流量及水質情況，監(jiān)測設備數據傳輸至PLC控制裝置中，PLC裝置根據數據反饋綜合分析并調整受控設備的開關。
權利要求書
1.一種可處理航天廢水的MABR一體化裝置，其特征在于,包括PLC控制裝置，空氣氣源與一路的進氣裝置的手動減壓閥的一端連接，手動減壓閥的另一端與氣體安全閥連接，氣體安全閥的另一端與進氣氣路閥連接，進氣氣路閥的另一端與MABR反應器主體連接，純氧氣源與另一路的進氣裝置的手動減壓閥的一端連接，手動減壓閥的另一端與氣體安全閥連接，氣體安全閥的另一端與進氣氣路閥連接，進氣氣路閥的另一端與MABR反應器主體連接，MABR反應器主體分別與多水質檢測儀、液體壓力計、氣體壓力計、進水止回閥、取樣/放空閥及循環(huán)水箱的一端連接，進水口與進水離心泵的一端與連接，進水離心泵的另一端與連接進水止回閥，氣體壓力計的另一端與氣體流量計連接，氣體流量計的另一端與連接排氣氣路閥，排氣氣路閥的另一端與干燥器連接，干燥器的另一端與氧氣/二氧化碳傳感器連接，氧氣/二氧化碳傳感器的另一端與氣體排放口連接，循環(huán)水箱出口端與液體泄壓閥連接，液體泄壓閥的另一端與循環(huán)離心泵連接，循環(huán)離心泵的另一端與多水質檢測儀的另一端連接，循環(huán)水箱的另一端與壓力電磁閥連接，壓力電磁閥的另一端及壓力調節(jié)閥的一端與出水口連接，PLC控制裝置分別與上述部件連接。
2.根據權利要求1所述的一種可處理航天廢水的MABR一體化裝置，其特征在于,出水管路閥、Y型過濾器、出水止回閥及壓力調節(jié)閥相互順序連接形成出液固分離過濾裝置，兩個液固分離過濾裝置分別連通循環(huán)水箱與出水口。
3.一種可處理航天廢水的MABR一體化處理方法，其特征在于,含有以下步驟：步驟1、MABR一體化系統(tǒng)由PLC系統(tǒng)控制各部件的開關，待處理的航天混合廢水自進水經泵加壓后在MABR箱體內混合，在出水口壓力的作用下，已處理的廢水經液固分離過濾裝置排除至裝置外，PLC同時通過監(jiān)測液固分離期間系統(tǒng)壓力，當壓力超過系統(tǒng)設計安全值時PLC給予相應警示，步驟2、進水結束后，循環(huán)離心泵延時開啟，待處理廢水與循環(huán)水箱內殘余水混合，污水不斷地經過生物膜表面，使污染物濃度降低，步驟3、當供氣氣源為空氣時，對應進氣氣路開啟，空氣循環(huán)流動，供氣壓力維持在設定范圍內；當氧氣含量低于預定值時，管道內氣體停止循環(huán)，PLC系統(tǒng)控制開關補充新鮮空氣供氧，步驟4、當供氣氣源為純氧時，對應氣路打開，采取單端供氧模式，供氣壓力維持預定范圍內，當供氣壓力低于設定值時，PLC系統(tǒng)控制氣源開關補充純氧供應，步驟5、PLC控制系統(tǒng)實時監(jiān)測系統(tǒng)各部分氣體/液體的壓力、流量及水質情況，監(jiān)測設備數據傳輸至PLC控制裝置中，PLC裝置根據數據反饋綜合分析并調整受控設備的開關。
4.根據權利要求3所述的一種可處理航天廢水的MABR一體化處理方法，其特征在于,當進水路系統(tǒng)、出水路系統(tǒng)運行時，待處理的航天混合廢水自進水離心泵加壓后泵入MABR箱體中，廢水在MABR箱體內混合，出水管路閥延遲開啟，受出水口壓力的影響，已處理的廢水不斷地從循環(huán)水箱經液固分離過濾裝置排除至裝置外，反應器準備對下一批次廢水開始降解處理。
5.根據權利要求3所述的一種可處理航天廢水的MABR一體化處理方法，其特征在于,當循環(huán)水路(監(jiān)測)運行時，排水管路閥關閉，循環(huán)離心泵延時開啟，循環(huán)裝置使得待處理廢水與循環(huán)水箱內殘余水混合，污水不斷地經過膜絲上的生物膜表面，污染物濃度不斷降低，同時水質監(jiān)測儀表定時測定水質指標，并反饋至PLC系統(tǒng)。
6.根據權利要求3所述的一種可處理航天廢水的MABR一體化處理方法，其特征在于,當空氣氣源供氣系統(tǒng)運行時，對應進氣氣路閥開啟，排氣氣路閥開啟，供氣壓力維持在預定范圍內。在此狀態(tài)下供氧時：空氣經手動減壓閥及氣體安全閥，進入MABR箱體，空氣隨即在壓力作用下沿內部膜絲向微生物供氧，同時監(jiān)測氣體壓力及流量計，隨后空氣被干燥器干燥，氧氣/二氧化碳傳感器監(jiān)測其含量，當含量低于預定值時，管道內氣體停止循環(huán)，管道氣體將被排空，再次補充新鮮空氣繼續(xù)為裝置供氧。
7.根據權利要求3所述的一種可處理航天廢水的MABR一體化處理方法，其特征在于,當純氧氣源供氣系統(tǒng)運行時，對應氣路閥打開，排氣氣路閥處于常閉狀態(tài)，供氣壓力在預定范圍內。純氧經手動減壓閥及氣體安全閥進入MABR箱體。當供氣壓力低于設定值時，氣源將及時補充純氧。
8.根據權利要求3所述的一種可處理航天廢水的MABR一體化處理方法，其特征在于,含有以下步驟：MABR一體化系統(tǒng)由PLC系統(tǒng)控制各部件的開關，待處理的航天混合廢水經泵加壓后在MABR箱體內混合，同時在系統(tǒng)壓力的作用下，上次循環(huán)的已處理的廢水經液固分離過濾裝置排除至裝置外，期間PLC系統(tǒng)監(jiān)測系統(tǒng)安全性；進水結束后，系統(tǒng)開啟待處理廢水與循環(huán)水箱內殘余水混合，污水不斷地經過生物膜表面，使污染物濃度降低；當供氣氣源為空氣時，對應進氣氣路開啟，當供氣氣源為純氧時，對應氣路打開，采取單端供氧模式，供氣壓力維持在預定范圍內，當氧氣含量分別低于其預定值時，PLC系統(tǒng)控制氣路系統(tǒng)補充新鮮氧氣供應。
發(fā)明內容
為了克服現有技術的不足,本發(fā)明提供一種可處理航天廢水的MABR一體化裝置及方法。采用MABR無泡曝氣膜生物反應器為核心的航天廢水一體化處理系統(tǒng)適用性明顯，利用一體化系統(tǒng)可以滿足對MABR運行狀態(tài)進行科學管理與實時監(jiān)測的需求，并及時反饋廢水的處理情況。
一種可處理航天廢水的MABR一體化裝置，包括PLC控制裝置，空氣氣源與一路的進氣裝置的手動減壓閥的一端連接，手動減壓閥的另一端與氣體安全閥連接，氣體安全閥的另一端與進氣氣路閥連接，進氣氣路閥的另一端與MABR反應器主體連接，純氧氣源與另一路的進氣裝置的手動減壓閥的一端連接，手動減壓閥的另一端與氣體安全閥連接，氣體安全閥的另一端與進氣氣路閥連接，進氣氣路閥的另一端與MABR反應器主體連接，MABR反應器主體分別與多水質檢測儀、液體壓力計、氣體壓力計、進水止回閥、取樣/放空閥及循環(huán)水箱的一端連接，進水口與進水離心泵的一端與連接，進水離心泵的另一端與連接進水止回閥，氣體壓力計的另一端與氣體流量計連接，氣體流量計的另一端與連接排氣氣路閥，排氣氣路閥的另一端與干燥器連接，干燥器的另一端與氧氣/二氧化碳傳感器連接，氧氣/二氧化碳傳感器的另一端與氣體排放口連接，循環(huán)水箱出口端與液體泄壓閥連接，液體泄壓閥的另一端與循環(huán)離心泵連接，循環(huán)離心泵的另一端與多水質檢測儀的另一端連接，循環(huán)水箱的另一端與壓力電磁閥連接，壓力電磁閥的另一端及壓力調節(jié)閥的一端與出水口連接，PLC控制裝置分別與上述部件連接。
出水管路閥、Y型過濾器、出水止回閥及壓力調節(jié)閥相互順序連接形成出液固分離過濾裝置，兩個液固分離過濾裝置分別連通循環(huán)水箱與出水口。
一種可處理航天廢水的MABR一體化處理方法，含有以下步驟：
步驟1、MABR一體化系統(tǒng)由PLC系統(tǒng)控制各部件的開關，待處理的航天混合廢水自進水經泵加壓后在MABR箱體內混合，在出水口壓力的作用下，已處理的廢水經液固分離過濾裝置排除至裝置外。PLC同時通過監(jiān)測液固分離期間系統(tǒng)壓力，當壓力超過系統(tǒng)設計安全值時PLC給予相應警示。
步驟2、進水結束后，循環(huán)離心泵延時開啟，待處理廢水與循環(huán)水箱內殘余水混合，污水不斷地經過生物膜表面，使污染物濃度降低。
步驟3、當供氣氣源為空氣時，對應進氣氣路開啟，空氣循環(huán)流動，供氣壓力維持在設定范圍內；當氧氣含量低于預定值時，管道內氣體停止循環(huán)，PLC系統(tǒng)控制開關補充新鮮空氣供氧。
步驟4、當供氣氣源為純氧時，對應氣路打開，采取單端供氧模式，供氣壓力維持預定范圍內。當供氣壓力低于設定值時，PLC系統(tǒng)控制氣源開關補充純氧供應。
步驟5、PLC控制系統(tǒng)實時監(jiān)測系統(tǒng)各部分氣體/液體的壓力、流量及水質情況，監(jiān)測設備數據傳輸至PLC控制裝置中，PLC裝置根據數據反饋綜合分析并調整受控設備的開關。
本發(fā)明的優(yōu)點是開發(fā)一種適用于航空航天領域中密閉環(huán)境的廢水凈化處理技術和一體化裝置。一體化裝置將微生物生化處理和膜技術無泡曝氣生物膜反應器-MABR有機的結合在一起，實現航天廢水的處理要求：處理密閉環(huán)境空氣冷凝水、尿液、衛(wèi)生廢水或其混合液；除氧氣或空氣補給外，無其他外源物質的消耗。
可處理航天廢水的一體化裝置的核心為無泡曝氣生物反應器MABR；系統(tǒng)進、出水路系統(tǒng)，液固分離系統(tǒng)，水力循環(huán)系統(tǒng)，純氧/空氣供氧氣路系統(tǒng)以及MABR水箱為一體化；MABR反應器一體裝置用于處理航天廢水包括尿液廢水，冷凝廢水、衛(wèi)生廢水以及其他混合廢水等；純氧/空氣供氣雙管路設計提高了系統(tǒng)適用性，循環(huán)水箱的設置用于降低系統(tǒng)廢水處理的容積負荷，設置壓力電磁閥保障了系統(tǒng)安全性。
氧源適用性廣，供氧氣路針對空氣源或純氧源均設置了不同的運行模式；可處理航天廢水的MABR一體裝置的應用場景為航天產生的廢水處理領域；系統(tǒng)專門設置液固分離過濾裝置，一體化裝置可以實現進、出水均為單一液相，減少廢水下級處理負擔；系統(tǒng)設置多處壓力及水質監(jiān)測部件，用于保障系統(tǒng)安全、有效運行。
本發(fā)明設計處理能力約5L/d，水力停留時間(HRT＝12～48h)可自由調節(jié)，進水TOC為600～2500mg/L，進水總氮560～2600mg/L，實現TOC去除率≥90％，TN硝化率(轉化為NO3--N的比例)≥70％，TN去除率≥50％。
本發(fā)明滿足對MABR運行狀態(tài)進行科學管理與實時監(jiān)測的需求，并及時反饋廢水的處理情況。具有占地面積小、固液分離效率高、耐沖擊負荷和易于自動化控制等特點，適用于占地空間有限、對自動化要求較高的環(huán)控生保系統(tǒng)(ECLSS)。
（發(fā)明人：王麗;張良長;魏來;尹利鵬;曾來源;艾為黨;黃江龍;俞開昌;薛濤;成海亮;戴日成）
