公布日：2023.04.04
申请日：2022.11.16
分类号：C02F3/12(2006.01)I;C02F3/20(2006.01)I;C02F3/26(2006.01)I
摘要
一种可处理航天废水的MABR一体化装置及方法，属于废水处理装置技术领域。当压力超过系统设计安全值时PLC给予相应警示。进水结束后，循环离心泵延时开启，待处理废水与循环水箱内残余水混合，污水不断地经过生物膜表面，使污染物浓度降低。当供气气源为纯氧或者空气时，对应气路打开，采取单端供氧模式，供气压力维持预定范围内。当供气压力低于设定值时，PLC系统控制气源开关补充纯氧供应。PLC控制系统实时监测系统各部分气体/液体的压力、流量及水质情况，监测设备数据传输至PLC控制装置中，PLC装置根据数据反馈综合分析并调整受控设备的开关。
权利要求书
1.一种可处理航天废水的MABR一体化装置，其特征在于,包括PLC控制装置，空气气源与一路的进气装置的手动减压阀的一端连接，手动减压阀的另一端与气体安全阀连接，气体安全阀的另一端与进气气路阀连接，进气气路阀的另一端与MABR反应器主体连接，纯氧气源与另一路的进气装置的手动减压阀的一端连接，手动减压阀的另一端与气体安全阀连接，气体安全阀的另一端与进气气路阀连接，进气气路阀的另一端与MABR反应器主体连接，MABR反应器主体分别与多水质检测仪、液体压力计、气体压力计、进水止回阀、取样/放空阀及循环水箱的一端连接，进水口与进水离心泵的一端与连接，进水离心泵的另一端与连接进水止回阀，气体压力计的另一端与气体流量计连接，气体流量计的另一端与连接排气气路阀，排气气路阀的另一端与干燥器连接，干燥器的另一端与氧气/二氧化碳传感器连接，氧气/二氧化碳传感器的另一端与气体排放口连接，循环水箱出口端与液体泄压阀连接，液体泄压阀的另一端与循环离心泵连接，循环离心泵的另一端与多水质检测仪的另一端连接，循环水箱的另一端与压力电磁阀连接，压力电磁阀的另一端及压力调节阀的一端与出水口连接，PLC控制装置分别与上述部件连接。
2.根据权利要求1所述的一种可处理航天废水的MABR一体化装置，其特征在于,出水管路阀、Y型过滤器、出水止回阀及压力调节阀相互顺序连接形成出液固分离过滤装置，两个液固分离过滤装置分别连通循环水箱与出水口。
3.一种可处理航天废水的MABR一体化处理方法，其特征在于,含有以下步骤：步骤1、MABR一体化系统由PLC系统控制各部件的开关，待处理的航天混合废水自进水经泵加压后在MABR箱体内混合，在出水口压力的作用下，已处理的废水经液固分离过滤装置排除至装置外，PLC同时通过监测液固分离期间系统压力，当压力超过系统设计安全值时PLC给予相应警示，步骤2、进水结束后，循环离心泵延时开启，待处理废水与循环水箱内残余水混合，污水不断地经过生物膜表面，使污染物浓度降低，步骤3、当供气气源为空气时，对应进气气路开启，空气循环流动，供气压力维持在设定范围内；当氧气含量低于预定值时，管道内气体停止循环，PLC系统控制开关补充新鲜空气供氧，步骤4、当供气气源为纯氧时，对应气路打开，采取单端供氧模式，供气压力维持预定范围内，当供气压力低于设定值时，PLC系统控制气源开关补充纯氧供应，步骤5、PLC控制系统实时监测系统各部分气体/液体的压力、流量及水质情况，监测设备数据传输至PLC控制装置中，PLC装置根据数据反馈综合分析并调整受控设备的开关。
4.根据权利要求3所述的一种可处理航天废水的MABR一体化处理方法，其特征在于,当进水路系统、出水路系统运行时，待处理的航天混合废水自进水离心泵加压后泵入MABR箱体中，废水在MABR箱体内混合，出水管路阀延迟开启，受出水口压力的影响，已处理的废水不断地从循环水箱经液固分离过滤装置排除至装置外，反应器准备对下一批次废水开始降解处理。
5.根据权利要求3所述的一种可处理航天废水的MABR一体化处理方法，其特征在于,当循环水路(监测)运行时，排水管路阀关闭，循环离心泵延时开启，循环装置使得待处理废水与循环水箱内残余水混合，污水不断地经过膜丝上的生物膜表面，污染物浓度不断降低，同时水质监测仪表定时测定水质指标，并反馈至PLC系统。
6.根据权利要求3所述的一种可处理航天废水的MABR一体化处理方法，其特征在于,当空气气源供气系统运行时，对应进气气路阀开启，排气气路阀开启，供气压力维持在预定范围内。在此状态下供氧时：空气经手动减压阀及气体安全阀，进入MABR箱体，空气随即在压力作用下沿内部膜丝向微生物供氧，同时监测气体压力及流量计，随后空气被干燥器干燥，氧气/二氧化碳传感器监测其含量，当含量低于预定值时，管道内气体停止循环，管道气体将被排空，再次补充新鲜空气继续为装置供氧。
7.根据权利要求3所述的一种可处理航天废水的MABR一体化处理方法，其特征在于,当纯氧气源供气系统运行时，对应气路阀打开，排气气路阀处于常闭状态，供气压力在预定范围内。纯氧经手动减压阀及气体安全阀进入MABR箱体。当供气压力低于设定值时，气源将及时补充纯氧。
8.根据权利要求3所述的一种可处理航天废水的MABR一体化处理方法，其特征在于,含有以下步骤：MABR一体化系统由PLC系统控制各部件的开关，待处理的航天混合废水经泵加压后在MABR箱体内混合，同时在系统压力的作用下，上次循环的已处理的废水经液固分离过滤装置排除至装置外，期间PLC系统监测系统安全性；进水结束后，系统开启待处理废水与循环水箱内残余水混合，污水不断地经过生物膜表面，使污染物浓度降低；当供气气源为空气时，对应进气气路开启，当供气气源为纯氧时，对应气路打开，采取单端供氧模式，供气压力维持在预定范围内，当氧气含量分别低于其预定值时，PLC系统控制气路系统补充新鲜氧气供应。
发明内容
为了克服现有技术的不足,本发明提供一种可处理航天废水的MABR一体化装置及方法。采用MABR无泡曝气膜生物反应器为核心的航天废水一体化处理系统适用性明显，利用一体化系统可以满足对MABR运行状态进行科学管理与实时监测的需求，并及时反馈废水的处理情况。
一种可处理航天废水的MABR一体化装置，包括PLC控制装置，空气气源与一路的进气装置的手动减压阀的一端连接，手动减压阀的另一端与气体安全阀连接，气体安全阀的另一端与进气气路阀连接，进气气路阀的另一端与MABR反应器主体连接，纯氧气源与另一路的进气装置的手动减压阀的一端连接，手动减压阀的另一端与气体安全阀连接，气体安全阀的另一端与进气气路阀连接，进气气路阀的另一端与MABR反应器主体连接，MABR反应器主体分别与多水质检测仪、液体压力计、气体压力计、进水止回阀、取样/放空阀及循环水箱的一端连接，进水口与进水离心泵的一端与连接，进水离心泵的另一端与连接进水止回阀，气体压力计的另一端与气体流量计连接，气体流量计的另一端与连接排气气路阀，排气气路阀的另一端与干燥器连接，干燥器的另一端与氧气/二氧化碳传感器连接，氧气/二氧化碳传感器的另一端与气体排放口连接，循环水箱出口端与液体泄压阀连接，液体泄压阀的另一端与循环离心泵连接，循环离心泵的另一端与多水质检测仪的另一端连接，循环水箱的另一端与压力电磁阀连接，压力电磁阀的另一端及压力调节阀的一端与出水口连接，PLC控制装置分别与上述部件连接。
出水管路阀、Y型过滤器、出水止回阀及压力调节阀相互顺序连接形成出液固分离过滤装置，两个液固分离过滤装置分别连通循环水箱与出水口。
一种可处理航天废水的MABR一体化处理方法，含有以下步骤：
步骤1、MABR一体化系统由PLC系统控制各部件的开关，待处理的航天混合废水自进水经泵加压后在MABR箱体内混合，在出水口压力的作用下，已处理的废水经液固分离过滤装置排除至装置外。PLC同时通过监测液固分离期间系统压力，当压力超过系统设计安全值时PLC给予相应警示。
步骤2、进水结束后，循环离心泵延时开启，待处理废水与循环水箱内残余水混合，污水不断地经过生物膜表面，使污染物浓度降低。
步骤3、当供气气源为空气时，对应进气气路开启，空气循环流动，供气压力维持在设定范围内；当氧气含量低于预定值时，管道内气体停止循环，PLC系统控制开关补充新鲜空气供氧。
步骤4、当供气气源为纯氧时，对应气路打开，采取单端供氧模式，供气压力维持预定范围内。当供气压力低于设定值时，PLC系统控制气源开关补充纯氧供应。
步骤5、PLC控制系统实时监测系统各部分气体/液体的压力、流量及水质情况，监测设备数据传输至PLC控制装置中，PLC装置根据数据反馈综合分析并调整受控设备的开关。
本发明的优点是开发一种适用于航空航天领域中密闭环境的废水净化处理技术和一体化装置。一体化装置将微生物生化处理和膜技术无泡曝气生物膜反应器-MABR有机的结合在一起，实现航天废水的处理要求：处理密闭环境空气冷凝水、尿液、卫生废水或其混合液；除氧气或空气补给外，无其他外源物质的消耗。
可处理航天废水的一体化装置的核心为无泡曝气生物反应器MABR；系统进、出水路系统，液固分离系统，水力循环系统，纯氧/空气供氧气路系统以及MABR水箱为一体化；MABR反应器一体装置用于处理航天废水包括尿液废水，冷凝废水、卫生废水以及其他混合废水等；纯氧/空气供气双管路设计提高了系统适用性，循环水箱的设置用于降低系统废水处理的容积负荷，设置压力电磁阀保障了系统安全性。
氧源适用性广，供氧气路针对空气源或纯氧源均设置了不同的运行模式；可处理航天废水的MABR一体装置的应用场景为航天产生的废水处理领域；系统专门设置液固分离过滤装置，一体化装置可以实现进、出水均为单一液相，减少废水下级处理负担；系统设置多处压力及水质监测部件，用于保障系统安全、有效运行。
本发明设计处理能力约5L/d，水力停留时间(HRT＝12～48h)可自由调节，进水TOC为600～2500mg/L，进水总氮560～2600mg/L，实现TOC去除率≥90％，TN硝化率(转化为NO3--N的比例)≥70％，TN去除率≥50％。
本发明满足对MABR运行状态进行科学管理与实时监测的需求，并及时反馈废水的处理情况。具有占地面积小、固液分离效率高、耐冲击负荷和易于自动化控制等特点，适用于占地空间有限、对自动化要求较高的环控生保系统(ECLSS)。
（发明人：王丽;张良长;魏来;尹利鹏;曾来源;艾为党;黄江龙;俞开昌;薛涛;成海亮;戴日成）
