本發(fā)明屬于空間站廢棄物收集與處理領(lǐng)域，具體涉及一種空間站生活垃圾、排遺排泄物收集與處理系統(tǒng)。

背景技術(shù)：

空間站是宇航員在太空駐留期內(nèi)實(shí)驗(yàn)和生活的唯一場所，與短期的航天飛行相比，空間站任務(wù)對宇航員的生理、心理有著巨大的挑戰(zhàn)。狹小的空間，寶貴的資源，獨(dú)特的重力條件，使得許多在地面上可以輕松完成的生活行為，都需要在太空使用一個(gè)重新設(shè)計(jì)的設(shè)備來輔助完成。宇航員在空間站中清潔艙內(nèi)環(huán)境和個(gè)人排遺排泄的行為是必不可少的。一方面水資源的珍貴使得清潔艙內(nèi)環(huán)境和個(gè)人排遺排泄物清理變得異常困難，另一方面空間站清潔工作需要占用宇航員大量的時(shí)間。因此，空間站生活垃圾與宇航員排遺排泄物的收集與處理方式和相關(guān)設(shè)備帶給宇航員的體驗(yàn)，影響著宇航員的生活情緒和工作效率。

空間站內(nèi)生活垃圾處理方面，生活垃圾長期停留在空間站內(nèi)是比較危險(xiǎn)的，如殘余食品垃圾、衛(wèi)生用品垃圾，還有在軌實(shí)驗(yàn)產(chǎn)生的一些垃圾，比如電池、電極等等。垃圾如果暴露在空氣中，很快會(huì)產(chǎn)生異味。目前在軌運(yùn)行的空間站普遍的做法是打包后放入軌道艙，然后隨軌道艙墜入大氣層銷毀。宇航員排遺排泄物收集與處理方面，美國第一次載人航天飛行起飛前便遇到了宇航員想要上廁所卻無準(zhǔn)備措施的狀況。美國國家航空航天局從中吸取教訓(xùn)，很快便為宇航員設(shè)計(jì)出一種在太空中使用的排泄物收集袋。20世紀(jì)60年代，美蘇進(jìn)入太空爭霸時(shí)代，頻繁的航天活動(dòng)為宇航設(shè)施的改進(jìn)積累了經(jīng)驗(yàn)。這段時(shí)期內(nèi)宇航員在軌飛行期間，大小便分開收集。目前在軌運(yùn)行的空間站中，宇航員不再使用排泄物收集袋。

文獻(xiàn)1“申請?zhí)柺?01510313199.8的中國發(fā)明專利”針對液體處理物的處理方式問題，公開了“一種宇航員專用水處理設(shè)備”，該設(shè)備利用油水分離系統(tǒng)和二級反滲透系統(tǒng)來實(shí)現(xiàn)空間站中水資源的重復(fù)利用。

文獻(xiàn)2“申請?zhí)柺?01510607308.7的中國發(fā)明專利”針對固體處理物的處理方式問題，公開了“一種空間站可降解垃圾自動(dòng)化處理系統(tǒng)及其方法”，該發(fā)明通過垃圾暫儲(chǔ)和粉碎技術(shù)、循環(huán)流式生物膜生物反應(yīng)器、薄膜滲透蒸發(fā)技術(shù)和控制模塊進(jìn)行生物反應(yīng)器自動(dòng)化控制，從而達(dá)到空間站可降解垃圾自動(dòng)化處理的目的。

雖然兩者分別從液體處理物和液體處理物的角度出發(fā)，提出了處理空間站生活垃圾和排遺排泄物的方法，但處理物是由是氣體、液體和固體中兩種或三種聚合狀態(tài)混合而成，且處理過程中還需考慮分離出的氣體和液體的收集與循環(huán)使用的問題；另外把空間站內(nèi)的生活垃圾和宇航員排遺排泄物按照物質(zhì)聚集狀態(tài)分別獨(dú)立收集與處理會(huì)產(chǎn)生重復(fù)工作問題，且多套設(shè)備的使用不利于充分利用有限的站內(nèi)空間。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

為了克服現(xiàn)有空間站廢棄物收集與處理系統(tǒng)實(shí)用性差的不足，本發(fā)明提供一種空間站生活垃圾、排遺排泄物收集與處理系統(tǒng)。該系統(tǒng)包括固體垃圾收集模塊、液體垃圾收集模塊、人體排遺排泄物收集模塊、固體處理模塊、液體處理模塊和氣體處理模塊，所述的人體排遺排泄物收集模塊包括人體排遺物收集子模塊和人體排泄物收集子模塊。本發(fā)明對空間站生活垃圾和宇航員排遺排泄物統(tǒng)一收集、分類處理，減少重復(fù)作業(yè)。收集和處理過程中對處理物進(jìn)行液氣分離和固氣分離處理，分離出的氣體和液體經(jīng)過凈化重新輸入艙內(nèi)以供使用，固體廢棄物單獨(dú)打包存放，實(shí)用性好。

本發(fā)明解決其技術(shù)問題所采用的技術(shù)方案是：一種空間站生活垃圾、排遺排泄物收集與處理系統(tǒng)，其特點(diǎn)是包括固體垃圾收集模塊、液體垃圾收集模塊、人體排遺排泄物收集模塊、固體處理模塊、液體處理模塊和氣體處理模塊。

所述的固體垃圾收集模塊包括固體垃圾收集器23、固體垃圾存儲(chǔ)箱22、固體垃圾真空壓縮機(jī)21和固體垃圾切割篩分機(jī)20；空間站生活垃圾中的固體垃圾通過所述的固體垃圾收集器23進(jìn)行收集后，進(jìn)入固體垃圾存儲(chǔ)箱22，經(jīng)過固體垃圾真空壓縮機(jī)21分離后，經(jīng)由固體垃圾切割篩分機(jī)20進(jìn)行切割與粉碎。

所述的液體垃圾收集模塊包括液體垃圾導(dǎo)流器6、液體垃圾導(dǎo)流器初濾網(wǎng)5和液體垃圾引流管4；空間站的液體垃圾進(jìn)入液體垃圾導(dǎo)流器6，經(jīng)過液體垃圾導(dǎo)流器初濾網(wǎng)5的初步過濾，流入液體垃圾引流管4，隨后流向分流器8。

所述的人體排遺排泄物收集模塊包含人體排遺物收集子模塊和人體排泄物收集子模塊。人體排遺物收集子模塊包括排遺收集器27、排遺物存儲(chǔ)箱26、排遺物真空壓縮機(jī)25和排遺物切割篩分機(jī)24；排遺物通過排遺收集器27進(jìn)入排遺物存儲(chǔ)箱26，經(jīng)過排遺物真空壓縮機(jī)25分離后，經(jīng)由排遺物切割篩分機(jī)24進(jìn)行切割與粉碎。人體排泄物收集子模塊包括排泄導(dǎo)流器1、排泄導(dǎo)流器初濾網(wǎng)2和排泄物引流管3；排泄物流入排泄導(dǎo)流器1，經(jīng)過排泄導(dǎo)流器初濾網(wǎng)2過濾，流入排泄物引流管3，隨后流向分流器8。

所述的固體處理模塊包括固氣分離器15、真空干燥壓縮器13和固體廢棄物存儲(chǔ)箱14；固氣混合物通過真空球閥19合流進(jìn)入固氣分離器15進(jìn)行固氣分離，分離出的固體處理物進(jìn)入真空干燥壓縮器13進(jìn)行真空、干燥處理和二次體積壓縮，形成的固體廢棄物進(jìn)入固體廢棄物存儲(chǔ)箱14存儲(chǔ)；真空干燥壓縮器13前設(shè)置第二安全閥18；固氣混合物在進(jìn)行固氣分離和真空、干燥及壓縮處理時(shí)產(chǎn)生的氣體排入廢氣管16進(jìn)行氣體處理。

所述的液體處理模塊包括液體垃圾濾網(wǎng)7、排泄物濾網(wǎng)9，液氣分離器30、液體凈化器10、凈化水管11和廢液管12；人體排泄物和液體垃圾經(jīng)過收集和初步處理形成的液氣混合物通過分流器8分別流入排泄物濾網(wǎng)9和液體垃圾濾網(wǎng)7進(jìn)行二次過濾。經(jīng)過處理的液氣混合物流入液氣分離器30進(jìn)行液氣分離處理，分離氣體后產(chǎn)生的液體處理物流入液體凈化器10，經(jīng)過凈化產(chǎn)生的凈化水流入凈化水管11，廢液流入廢液管12；液體凈化器10前設(shè)置第一安全閥17；二次過濾產(chǎn)生的過濾物和更換下來的液體垃圾濾網(wǎng)7、排泄物濾網(wǎng)9倒入所述的固體垃圾收集器23進(jìn)行后續(xù)的收集與處理；液氣分離時(shí)產(chǎn)生的氣體排入廢氣管16進(jìn)行氣體處理。

所述的氣體處理模塊包括廢氣管16、氣體凈化器29和排氣管28；固體處理模塊和液體處理模塊在處理空間站生活垃圾和排遺排泄物時(shí)產(chǎn)生的氣體通過所述的廢氣管16排入氣體凈化器29中，經(jīng)過凈化處理后，從排氣管28排出。

所述液體垃圾導(dǎo)流器初濾網(wǎng)5過濾出的過濾物以及更換下來的液體垃圾導(dǎo)流器初濾網(wǎng)5進(jìn)入固體垃圾收集器23進(jìn)行處理。

所述排泄導(dǎo)流器初濾網(wǎng)2過濾出的過濾物以及更換下來的排泄導(dǎo)流器初濾網(wǎng)2進(jìn)入固體垃圾收集器23進(jìn)行處理。

本發(fā)明的有益效果是：該系統(tǒng)包括固體垃圾收集模塊、液體垃圾收集模塊、人體排遺排泄物收集模塊、固體處理模塊、液體處理模塊和氣體處理模塊，所述的人體排遺排泄物收集模塊包括人體排遺物收集子模塊和人體排泄物收集子模塊。本發(fā)明對空間站生活垃圾和宇航員排遺排泄物統(tǒng)一收集、分類處理，減少重復(fù)作業(yè)。收集和處理過程中對處理物進(jìn)行液氣分離和固氣分離處理，分離出的氣體和液體經(jīng)過凈化重新輸入艙內(nèi)以供使用，固體廢棄物單獨(dú)打包存放，實(shí)用性好。

下面結(jié)合附圖和具體實(shí)施方式對本發(fā)明作詳細(xì)說明。

附圖說明

圖1是本發(fā)明空間站生活垃圾、排遺排泄物收集與處理系統(tǒng)的模塊組成圖。

圖2是圖1中各模塊詳圖。

圖3是本發(fā)明本發(fā)明空間站生活垃圾、排遺排泄物收集與處理系統(tǒng)的實(shí)施圖。

其中，1-排泄導(dǎo)流器；2-排泄導(dǎo)流器初濾網(wǎng)；3-排泄物引流管；4-液體垃圾引流管；5-液體垃圾導(dǎo)流器初濾網(wǎng)；6-液體垃圾導(dǎo)流器；7-液體垃圾濾網(wǎng)；8-分流器；9-排泄物濾網(wǎng)；10-液體凈化器；11-凈化水管；12-廢液管；13-真空干燥壓縮器；14-固體廢棄物存儲(chǔ)箱；15-固氣分離器；16-廢氣管；17-第一安全閥；18-第二安全閥；19-真空球閥；20-固體垃圾切割篩分機(jī)；21-固體垃圾真空壓縮機(jī)；22-固體垃圾存儲(chǔ)箱；23-固體垃圾收集器；24-排遺物切割篩分機(jī)；25-排遺物真空壓縮機(jī)；26-排遺物存儲(chǔ)箱；27-排遺收集器；28-排氣管；29-氣體凈化器；30-液氣分離器。

具體實(shí)施方式

以下實(shí)施例參照圖1～3。

本發(fā)明空間站生活垃圾、排遺排泄物收集與處理系統(tǒng)包括固體垃圾收集模塊、液體垃圾收集模塊、人體排遺排泄物收集模塊、固體處理模塊、液體處理模塊和氣體處理模塊，所述的人體排遺排泄物收集模塊包括人體排遺物收集子模塊和人體排泄物收集子模塊。

所述的固體垃圾收集模塊包括固體垃圾收集器23、固體垃圾存儲(chǔ)箱22、固體垃圾真空壓縮機(jī)21和固體垃圾切割篩分機(jī)20；空間站生活垃圾中的固體垃圾通過所述的固體垃圾收集器23進(jìn)行收集，然后進(jìn)入所述的固體垃圾存儲(chǔ)箱22，經(jīng)過所述的固體垃圾真空壓縮機(jī)21的分離固體垃圾中的部分氣體、壓縮體積，隨后經(jīng)由所述的固體垃圾切割篩分機(jī)20進(jìn)行切割與粉碎。

所述的液體垃圾收集模塊包括液體垃圾導(dǎo)流器6、液體垃圾導(dǎo)流器初濾網(wǎng)5和液體垃圾引流管4；把空間站生活垃圾中的液體垃圾倒入所述的液體垃圾導(dǎo)流器6，經(jīng)過所述的液體垃圾導(dǎo)流器初濾網(wǎng)5的初步過濾，流入所述的液體垃圾引流管4，隨后流向分流器8，所述的液體垃圾導(dǎo)流器初濾網(wǎng)5過濾出的過濾物以及更換下來的液體垃圾導(dǎo)流器初濾網(wǎng)5倒入所述的固體垃圾收集器23進(jìn)行后續(xù)的收集與處理。

所述的人體排遺排泄物收集模塊包含人體排遺物收集子模塊和人體排泄物收集子模塊。

進(jìn)一步的，人體排遺物收集子模塊包括排遺收集器27、排遺物存儲(chǔ)箱26、排遺物真空壓縮機(jī)25和排遺物切割篩分機(jī)24；空間站內(nèi)宇航員的消化系統(tǒng)消化食物產(chǎn)生排遺物，排遺物通過所述的排遺收集器27進(jìn)行收集，然后進(jìn)入所述的排遺物存儲(chǔ)箱26，經(jīng)過所述的排遺物真空壓縮機(jī)25分離固體垃圾中的部分氣體、壓縮體積，隨后經(jīng)由所述的排遺物切割篩分機(jī)24進(jìn)行切割與粉碎。

進(jìn)一步的，人體排泄物收集子模塊包括排泄導(dǎo)流器1、排泄導(dǎo)流器初濾網(wǎng)2和排泄物引流管3；空間站內(nèi)宇航員的排泄系統(tǒng)產(chǎn)生排泄物，排泄物流入所述的排泄導(dǎo)流器1，經(jīng)過所述的排泄導(dǎo)流器初濾網(wǎng)2的初步過濾，流入所述的排泄物引流管3，隨后流向分流器8，所述的排泄導(dǎo)流器初濾網(wǎng)2過濾出的過濾物以及更換下來的排泄導(dǎo)流器初濾網(wǎng)2倒入所述的固體垃圾收集器23進(jìn)行后續(xù)的收集與處理。

所述的固體處理模塊包括固氣分離器15、真空干燥壓縮器13和固體廢棄物存儲(chǔ)箱14；人體排遺物和固體垃圾經(jīng)過收集和初步處理形成的固氣混合物通過真空球閥19合流進(jìn)入所述的固氣分離器15進(jìn)行固氣分離，分離出的固體處理物進(jìn)入所述的真空干燥壓縮器13進(jìn)行真空、干燥處理和二次體積壓縮，最后形成固體廢棄物進(jìn)入所述的固體廢棄物存儲(chǔ)箱14內(nèi)存儲(chǔ)；在所述的真空干燥壓縮器13前設(shè)置第二安全閥18，通過觀察安全閥查看是否有介質(zhì)排出、固氣分離是否正常運(yùn)行；固氣混合物在進(jìn)行固氣分離和真空、干燥及壓縮處理時(shí)產(chǎn)生的氣體排入廢氣管16進(jìn)行氣體處理。

所述的液體處理模塊包括液體垃圾濾網(wǎng)7、排泄物濾網(wǎng)9，液氣分離器30、液體凈化器10、凈化水管11和廢液管12；人體排泄物和液體垃圾經(jīng)過收集和初步處理形成的液氣混合物通過分流器8分別流入所述的排泄物濾網(wǎng)9和液體垃圾濾網(wǎng)7進(jìn)行二次過濾。

進(jìn)一步的，經(jīng)過上述處理之后的液氣混合物流入所述的液氣分離器30進(jìn)行液氣分離處理，分離氣體后產(chǎn)生的液體處理物流入所述的液體凈化器10，經(jīng)過凈化產(chǎn)生的凈化水流入所述的凈化水管11，廢液流入所述的廢液管12；在所述的液體凈化器10前設(shè)置第一安全閥17，通過觀察安全閥查看是否有介質(zhì)流出、液氣分離是否正常運(yùn)行；二次過濾產(chǎn)生的過濾物和更換下來的液體垃圾濾網(wǎng)7、排泄物濾網(wǎng)9倒入所述的固體垃圾收集器23進(jìn)行后續(xù)的收集與處理；液氣分離時(shí)產(chǎn)生的氣體排入廢氣管16進(jìn)行氣體處理。

所述的氣體處理模塊包括廢氣管16、氣體凈化器29和排氣管28；所述的固體處理模塊和液體處理模塊在處理空間站生活垃圾和排遺排泄物時(shí)產(chǎn)生的氣體通過所述的廢氣管16排入氣體凈化器29中，經(jīng)過凈化處理后，從所述的排氣管28排出。

本發(fā)明提供一種空間站生活垃圾、排遺排泄物收集與處理系統(tǒng)，包括固體垃圾收集模塊、液體垃圾收集模塊、人體排遺排泄物收集模塊、固體處理模塊、液體處理模塊和氣體處理模塊，所述的人體排遺排泄物收集模塊包括人體排遺物收集子模塊和人體排泄物收集子模塊。本發(fā)明對空間站生活垃圾和宇航員排遺排泄物統(tǒng)一收集、分類處理，減少重復(fù)作業(yè)。收集和處理過程中對處理物進(jìn)行液氣分離處理和固氣分離處理，分離出的氣體和液體經(jīng)過凈化重新輸入艙內(nèi)以供使用，固體廢棄物單獨(dú)打包存放，方便以后放入軌道艙并隨軌道艙墜入大氣層銷毀。使空間站清潔工作節(jié)省宇航員活動(dòng)空間與工作時(shí)間，從而提高宇航員的生活情緒和工作效率。