Мар 30

Переработка мочи

В моче по весу содержится приблизительно 4,7% твердых веществ. В их состав входит примерно 28% неорганических солей (главным образом хлористого натрия и калия), 50% мочевины и 22% других органических веществ. В некоторых прошедших испытания системах обработки мочи качество получаемой воды соответствует качеству, установленному современным стандартом городского водоснабжения. Одной из таких систем, рассчитанной на 150 человеко-дней космического полета, является электродиализно-абсорбционная.

Получение в ней питьевой воды из мочи осуществляется в три стадии: осаждение мочевины при помощи агента, образующего комплексные соединения – поглощение активированным древесным углем остальных органических компонентов (включая и те, которые придают цвет и запах) – деминерализация посредством электродиализа.

Рис. 3. Вес систем регенерации воды в зависимости от длительности полета:

1 – дистилляция в вакууме в сочетании с пиролизом (использует избыточное тепло); 2 – то же (использует электрическую энергию); 3 – сжатие пара и адсорбция; 4 – дистилляция в вакууме в сочетании с адсорбцией (использует избыточное тепло); 5 –испарение конденсата влаги, содержащейся в воздухе (использует избыточное тепло); 6 – электродиализно-адсорбционная система

К сожалению, для адсорбции требуется очень большое количество активированного угля, которое, однако, можно было бы уменьшить, если бы удалось осуществить его регенерацию. Кроме того, если принять коэффициент полезного действия насосов равным 0,5 (КПД современных насосов составляет 0,03-0,05), то система переработки мочи для четырех космонавтов, из расчета 90-дневного потребления воды на человека по 1,87 кг/сутки, весила бы 57 кг: 8 кг – материальная часть, остальное – расходуемые материалы. Количество необходимой энергии равнялось бы приблизительно 50 вт. По весу эта система отличается от других, что видно из рис. 3, где сравнивается вес различных систем регенерации воды (в вес адсорбционных систем включен вес расходуемых материалов). К конструктивным недостаткам электродиализно-адсорбционной системы относится и низкая эффективность восстановления воды в связи с ее потерей в активированном угле, а также сложность по сравнению с другими системами.

Вакуумные дистилляционно-пиролизные системы, которые выполняют ту же работу, что и электролизно-адсорбционная система, будут весить при тех же условиях (4 человека, полет 90 дней) гораздо меньше: 10,88 кг – материальная часть и 6,57 кг – расходуемые материалы. Правда, они требуют энергии больше, чем другие системы. При вакуумной дистилляции пpoиcxoдит выпаривание воды из мочи при низкой температуре и низком давлении. Распад мочевины сводится к минимуму. Однако качество конденсированной воды плохое. В ней содержатся растворенные аммиак и летучие органические вещества, которые могут уноситься с парами воды при дистилляции. Во многих случаях дистиллят нужно дополнительно обрабатывать, чтобы можно было полученную воду использовать для питья.

Устранение запахов

Одним из эффективных способов устранения неприятно пахнущих примесей из дистиллированной мочи является каталитическое окисление при высокой температуре. В некоторых системах используется так называемый пиролизный метод в сочетании с вакуумной дистилляцией. В таких устройствах используется небольшое количество расходуемых веществ, но они требуют большей затраты энергии, чем все другие системы. Для четырех человек на 90 дней полета необходимо 365 вт; выделение тепла составило бы 319 ккал/час.

Другой способ – сжатие пара, или дистилляция под давлением, может быть использован для сохранения скрытой теплоты парообразования. Система получает тепло от конденсирующегося пара путем его сжатия при более высоком давлений и, следовательно, при более высокой температуре. Максимальная температура пара в этом процессе равна приблизительно 38°С, поэтому распад мочевины и других органических веществ сводится к минимуму. Как и при любом вакуумной дистилляционном процессе, конденсат нужно подвергать дальнейшей обработке, чтобы сделать его пригодным для питья. Если использовать сжатие пара в сочетании с адсорбцией и допустить, что восстановление воды из мочи достигнет 95%, то для нашего расчетного случая (4 человека, 90 дней полета) мощность источника энергии составит 55 вт. Вес системы окажется равным 29 кг, из них 16 кг будет весить материальная часть и 13 кг – расходуемые материалы.

Можно испарять мочу и с помощью избыточного тепла. В этом случае используется метаболическое тепло и тепло, выделяемое работающим оборудованием. В некоторых устройствах для выпаривания воды из мочи применяются фитили, но поступает к ним моча в избыточном количестве. Предотвращение переполнения испарителей мочой представляет некоторые трудности. По мнению специалистов, восстанавливать воду из мочи, в рассматриваемой системе жизнеобеспечения можно комбинацией испарения и адсорбции. В этом случае вес материальной части системы составит 16 кг, а расходуемых материалов 25 кг. Однако такая система будет иметь объем 0,17 м3. Его можно уменьшить наполовину или на одну треть, применив вращающийся испаритель и конденсатор. В этом случае конденсат можно окончательно очищать с помощью активированного угля с ионообменной смолой.

Похожие статьи:

  1. Система водообеспечения Система водообеспечения – одно из наиболее узких мест в СЖО...
  2. Система терморегулирования – Цикл сжатия пара Цикл сжатия пара Систему радиатора можно применять только в случае,...
  3. Регенерация воды, используемой для гигиенических нужд Использованная для гигиенических нужд вода обычно менее загрязнена, чем моча....

автор admin



Написать ответ

Вы должны войти чтобы комментировать.