[0038]所述薄膜渗透蒸发系统主要由渗透膜24、真空栗25、冷阱26、污水储罐27、能源储罐28和渗透蒸发容器29组成，生物反应器11的出料口经第四电磁阀30、循环水栗31、第五电磁阀32与渗透蒸发容器29的进料口相连，渗透膜24安装于渗透蒸发容器29中，渗透蒸发容器29的气相出口经第^^一电磁阀33与冷阱26的进料口相连，冷阱26的出料口经第十三电磁阀34与能源储罐28相连，真空栗25经第十二电磁阀35与冷阱26连接；渗透蒸发容器29的液相出口分别经第九电磁阀36与污水储罐27相连，经第六电磁阀37与循环水栗31的进水端相连；污水储罐27经第八电磁阀38、第六电磁阀37与循环水栗31相连；循环水栗31的出水端分别经第七电磁阀39、第三电磁阀40与第二电磁阀42的进水端相连，经第七电磁阀39、第十电磁阀43与空间站水净化处理系统相连。
[0039]所述控制系统用于自动化控制垃圾暂储和粉碎系统、循环流式生物膜生物反应器和薄膜渗透蒸发系统。
[0040]其具体实施步骤为:
[0041]步骤一、垃圾储罐的垃圾体积达到总体积的1/3-1/2，启动粉碎机并增压和注水，将粉碎的原料通过第一电磁阀和第二电磁阀进入生物反应器，并继续注水，直到达到生物反应器容积的80-90%，之后关闭垃圾暂储和粉碎系统。
[0042]步骤二、启动循环水栗和第四、七、三和二电磁阀，使发酵液进行循环流动，使用溶氧检测器、泡沫检测器、温度计、PH计、乙醇检测器和压力表检测其中的各种参数，并用消泡剂和酸或碱溶液控制PH，发酵液的循环流动速度为每2_4h循环流动一次。生物膜为预固定的可同步分解纤维素和发酵乙醇的酵母基因工程菌。氧气罐用于为微生物生长供氧气，而废气罐用于收集产生的废气并用于控制反应器内部的压力。
[0043]步骤三:当发酵液的乙醇浓度达到上限，关闭第四、七、三和二电磁阀、循环水栗和生物反应器，并打开第四、五电磁阀和循环水栗，将发酵液注入渗透蒸发容器，关闭第四电磁阀，启动第六、十一和十二电磁阀，加热渗透蒸发容器，启动真空栗和冷阱，生物能源挥发并透过渗透膜，并在冷阱中冷却。
[0044]步骤四、当不再有生物能源挥发，关闭循环水栗、加热器、第五、六、十一和十二电磁阀及真空栗，打开第九电磁阀，将剩余的废液暂存入污水储罐，当达到污水储罐体积的2/3时，打开第八、六、七、十电磁阀和循环水栗，将污水注入空间站水净化处理系统，并将生物能源暂储于能源储罐。
[0045]【具体实施方式】二:本实施方式在实施方式一的基础上，其固定生物膜的微生物为可降解纤维素，并转化成生物乙醇的基因工程菌。其步骤为:
[0046]步骤一、垃圾储罐的垃圾体积达到总体积的1/3-1/2，启动粉碎机并增压和注水，将粉碎的原料通过第一电磁阀和第二电磁阀进入生物反应器，并继续注水，直到达到生物反应器容积的80-90%，之后关闭垃圾暂储和粉碎系统。
[0047]步骤二、启动循环水栗和第四、七、三和二电磁阀，使发酵液进行循环流动，使用溶氧检测器、泡沫检测器、温度计、PH计、乙醇检测器和压力表检测其中的各种参数，并用消泡剂和酸或碱溶液控制PH，发酵液的循环流动速度为每2_4h循环流动一次。生物膜为预固定的可同步分解纤维素和发酵乙醇的酵母基因工程菌。
[0048]步骤三:当发酵液的乙醇浓度达到上限，关闭第四、七、三和二电磁阀、循环水栗和生物反应器，并打开第四、五电磁阀和循环水栗，将发酵液注入渗透蒸发容器，关闭第四电磁阀，启动第六、十一和十二电磁阀，加热渗透蒸发容器，启动真空栗和冷阱，乙醇挥发并透过乙醇分离膜，并在冷阱中冷却。
[0049]步骤四、当不再有乙醇挥发，关闭循环水栗、加热器、第五、六、十一和十二电磁阀及真空栗，打开第九电磁阀，将剩余的废液暂存入污水储罐，当达到污水储罐体积的2/3时，打开第八、六、七、十电磁阀和循环水栗，将污水注入空间站水净化处理系统，并将乙醇暂储于能源储罐。
【主权项】
1.一种空间站可降解垃圾自动化处理系统，其特征在于所述系统由以下四个系统组成:垃圾暂储和粉碎系统、循环流式生物膜生物反应器、薄膜渗透蒸发系统、控制系统，其中: 所述垃圾暂储和粉碎系统主要由垃圾储罐、粉碎机和增压栗组成，增压栗经第八电磁阀与垃圾储罐相连，垃圾储罐位于粉碎机的上端且其出料口与粉碎机的进料口相连； 所述循环流式生物膜生物反应器主要由氧气罐、废气罐、消泡剂储罐、酸储罐、碱储罐、生物膜、生物反应器、溶氧检测器、泡沫检测器、温度计、PH计、乙醇检测器和压力表组成，粉碎机的出料口通过第一电磁阀和第二电磁阀与生物反应器的进料口相连，生物反应器上设置有溶氧检测器、泡沫检测器、温度计、PH计、乙醇检测器和压力表，生物膜设置在生物反应器的内部，氧气罐经第十七电磁阀、第一除菌过滤器与生物反应器的进气口相连，生物反应器的出气口经第二除菌过滤器、第十四电磁阀与废气罐相连，消泡剂储罐经第十六电磁阀与生物反应器相连，酸储罐和碱储罐经第十五电磁阀与生物反应器相连； 所述薄膜渗透蒸发系统主要由渗透膜、真空栗、冷阱、污水储罐、能源储罐和渗透蒸发容器组成，生物反应器的出料口经第四电磁阀、循环水栗、第五电磁阀与渗透蒸发容器的进料口相连，渗透膜安装于渗透蒸发容器中，渗透蒸发容器的气相出口经第十一电磁阀与冷阱的进料口相连，冷阱的出料口经第十三电磁阀与能源储罐相连，真空栗与冷阱连接；渗透蒸发容器的液相出口分别经第九电磁阀与污水储罐相连，经第六电磁阀与循环水栗的进水端相连；污水储罐经第八电磁阀、第六电磁阀与循环水栗相连；循环水栗的出水端经第七电磁阀、第三电磁阀与第二电磁阀的进水端相连； 所述控制系统发送指令给垃圾暂储和粉碎系统、循环流式生物膜生物反应器和薄膜渗透蒸发系统。2.根据权利要求1所述的空间站可降解垃圾自动化处理系统，其特征在于所述生物反应器为卧式，其外形为方形或圆形。3.根据权利要求1所述的空间站可降解垃圾自动化处理系统，其特征在于所述生物反应器采用两套溶氧检测器、温度计、pH计、乙醇检测器。4.根据权利要求1所述的空间站可降解垃圾自动化处理系统，其特征在于所述生物反应器中采用固定化生物膜。5.根据权利要求1所述的空间站可降解垃圾自动化处理系统，其特征在于所述生物膜采用多重生物膜组件，个数为3-10个。6.根据权利要求1所述的空间站可降解垃圾自动化处理系统，其特征在于所述渗透膜选择为PVDF为基膜、PDMS为选择层制备的PDMS/PVDF复合膜。7.根据权利要求1所述的空间站可降解垃圾自动化处理系统，其特征在于所述能源储罐的容量为10-100L。8.一种利用权利要求1所述系统自动化处理空间站可降解垃圾的方法，其特征在于所述方法步骤如下: 步骤一、当垃圾储罐的垃圾体积达到总体积的1/3-1/2，启动粉碎机并增压和注水，将粉碎的原料通过第一电磁阀和第二电磁阀进入生物反应器，并继续注水，直到达到生物反应器容积的80-90%，之后关闭垃圾暂储和粉碎系统； 步骤二、启动循环水栗和第四、七、三和二电磁阀，使发酵液进行循环流动，使用溶氧检测器、泡沫检测器、温度计、pH计、乙醇检测器和压力表检测其中的各种参数，并用消泡剂和酸或碱溶液控制PH，发酵液的循环流动速度为每2-4h循环流动一次，氧气罐为微生物生长供氧气，废气罐收集产生的废气并控制反应器内部的压力； 步骤三:当发酵液的乙醇浓度达到上限，关闭第四、七、三和二电磁阀、循环水栗和生物反应器，并打开第四、五电磁阀和循环水栗，将发酵液注入渗透蒸发容器，关闭第四电磁阀，启动第六、十一和十二电磁阀，加热渗透蒸发容器，启动真空栗和冷阱，生物能源挥发并透过渗透膜，并在冷阱中冷却； 步骤四、当不再有生物能源挥发，关闭循环水栗、加热器、第五、六、十一和十二电磁阀及真空栗，打开第九电磁阀，将剩余的废液暂存入污水储罐，当达到污水储罐体积的2/3时，打开第八、六、七、十电磁阀和循环水栗，将污水注入空间站水净化处理系统，并将生物能源暂储于能源储罐。
【专利摘要】一种空间站可降解垃圾自动化处理系统及其方法，属于生物反应器自动化控制领域。所述系统主要由以下四个系统组成：垃圾暂储和粉碎系统、循环流式生物膜生物反应器、薄膜渗透蒸发系统、控制系统。该系统可完全适应微重力条件，可在空间站中处理可降解垃圾，通过对空间中生活垃圾的分解和转化，将大分子纤维素分解为寡糖，再将其生物降解为单糖，最后可转化为可回收利用的生物能源等，既可有效处理空间飞行中航天员的生活垃圾，又可以实现太空中资源的最大限度回收。
【IPC分类】B09B5/00, B09B3/00
【公开号】CN105107829
【申请号】CN201510607308
【发明人】王振宇, 李辉
【申请人】哈尔滨工业大学
【公开日】2015年12月2日
【申请日】2015年9月22日