[发明专利]用于密闭环境的饮用水原位制备方法

说明书

本发明的用于密闭环境的饮用水原位制备方法，包括：步骤一、利用好氧膜生物反应器对空气冷凝水处理，利用好氧微生物完成对空气冷凝水中有机物的降解以及氨氮的硝化处理；步骤二、利用纳滤膜对膜生物反应器出水进行过滤截留，以去除膜生物反应器出水中部分有机物和无机盐；步骤三、纳滤膜出水通过反渗透膜，对水中的残余有机物进行进一步去除，同时去除水中的无机盐；步骤四、反渗透膜出水通过离子交换树脂完成对残余氨氮的去除；步骤五、离子交换树脂出水通过聚碘消毒和矿化处理后，制成饮用水。本发明的用于密闭环境的饮用水原位制备方法有益效果是：本发明的技术方案以生物法MBR为核心、结合纳滤反渗透膜以及离子交换等保障性工序的新工艺实现对冷凝水高效安全低耗的再生利用。

技术领域

本发明涉及饮用水净化，特别是涉及一种用于密闭环境的饮用水原位制备方法。

背景技术

密闭环境如载人航天器、地面模拟密闭生态循环系统中的水循环管理至关重要，一方面要解决人和动植物的供水，另一方面又要能实现循环利用，减少外部水分的补给。

目前，美国、俄罗斯两国的载人航天器中，其水循环模式即收集密闭环境中的空气冷凝水，而后通过过滤、吸附、催化氧化、离子交换等方法去除水中的污染物质，供给宇航员生活及饮用。载人航天器由于空间狭小，总循环水量较小，人体呼吸代谢产物、设备材料释放的挥发性物质等较易富集在空气冷凝水中，导致冷凝水中污染物含量较高。根据载人飞船、国际空间站等飞行结果，可知空气冷凝水中，TOC可达170mg/L，氨氮可达40mg/L。其污染物主要是一些有机醇、酸等小分子有机物以及氨氮等无机物，其中醇类占很大部分，这些小分子极性有机物难以通过过滤吸附的方式去除，并且对于长期太空作业的载人航天器，补给过滤吸附类耗材会带来额外的成本。催化氧化对大分子有机物有较好的降解作用，但对于小分子有机物，同样存在矿化难的缺点，且催化氧化技术对于能耗要求较高。因此，对于更长期运行的密闭循环系统而言，需要寻找更为稳定低耗的处理方法。尤其对于有高等植物等生产者参与的密闭生态循环系统，其水循环的体量大大增加，对新方法的需求更显著。

根据空气冷凝水中污染物组成及含量特点，采用生物处理与物化处理相结合的方式具备较好的优势，利用微生物的分解作用完成对冷凝水中有机物的矿化降解，而后通过膜过滤、离子交换等手段去除无机污染物，能较大程度降低吸附剂、催化剂等消耗品的使用量，较大程度降低催化氧化过程的能量消耗。但是现有技术中还没有可以实现上述废水处理工艺的方法。

发明内容

本发明要解决的技术问题是提供一种经济高效的，生物处理与物化处理相结合的，可以满足密闭环境中人日常生活的卫生以及饮用水需求的用于密闭环境的饮用水原位制备方法。

本发明的用于密闭环境的饮用水原位制备方法，包括：

步骤一、利用好氧膜生物反应器对空气冷凝水处理，利用好氧微生物完成对空气冷凝水中有机物的降解以及氨氮的硝化处理；

步骤二、利用纳滤膜对膜生物反应器出水进行过滤截留，以去除膜生物反应器出水中部分有机物和无机盐；

步骤三、纳滤膜出水通过反渗透膜，对水中的残余有机物进行进一步去除，同时去除水中的无机盐；

步骤四、反渗透膜出水通过离子交换树脂完成对残余氨氮的去除；

步骤五、离子交换树脂出水通过聚碘消毒和矿化处理后，制成饮用水。

本发明的用于密闭环境的饮用水原位制备方法，其中，所述步骤一中的利用好氧膜生物反应器对空气冷凝水处理包括两级处理，空气冷凝水先进入一级膜生物反应器，然后再进入二级膜生物反应器，两级膜生物反应器的微生物环境相互隔离，独立控制，一级膜生物反应器中完成大部分有机物的降解，二级膜生物反应器中完成氨氮向硝氮的转化。