生物再生式生命保障系统内动物蛋白生产的研究进展

为实现长期远距离空间探测飞行必须应用生物再生式生命保障系统,系统内生产动物蛋白可提高系统的闭合性和稳定性。本文通过资料分析,详细介绍了各国针对生物再生式生命保障系统中动物蛋白生产研究进展,包括本课题组的研究结果,并对今后的研究进行了展望,对于我国开展有关研究具有重要参考价值。

微生物电解池效能及其与微生物燃料电池的联合运行探索

微生物电解池(microbial electrolysis cell,MEC)可在微生物的作用下利用电化学技术将废水中的有机物化学能转化为氢能。由于其属于低能耗设备,微生物燃料电池(microbial fuel cell,MFC)所产生的电能就可以为其运行提供电源。因此,为探索以氢气的形式储存MFC所产生电能的可能性,该试验首先构建了双室MEC,研究其运行条件和效能的影响因素;随后将MFC和MEC联合运行,利用MFC为MEC供电,并讨论联合运行系统内MFC与MEC的相互影响。研究发现MEC运行必须同时具有电化学功能菌、有机物和外加适宜电压3个必要条件;间歇运行试验发现阳极进水pH值为7.0时,MEC的氢气产量最高;而连续运行可使MEC阳极液的pH值维持在中性,阴极持续稳定产气,MEC高效稳定运行的最佳COD浓度约为600 mg/L。在MFC-MEC联合运行试验中,MFC输出电压高于280 mV时,电路中即有明显的电流出现,且随着阳极有机底物的消耗呈现出一定的变化规律,表明采用MFC为MEC运行供电是可行的。

BLSS中光藻反应器的模型与仿真实验研究(英文)

目的对生物再生式生命保障系统(BLSS)中的绿藻培养单元——光藻反应器(LABR)的数学模型和计算机仿真模型进行研究。方法运用系统动力学和化学计量学原理,在实验数据的基础上建立LA-BR系统的数学模型,进而建立其仿真模型,进行计算机实验,模拟系统在不同参数下的动态。结果模型的有效性检验表明,本文所建立的LABR的数学模型和仿真模型是有效的,可用于LABR进一步的深入研究。结论通过对LABR模型的仿真实验研究,可以大大减少实际研究所需时间和投入,为对BLSS中的其他子系统的类似研究提供理论和方法上的借鉴。

生物阴极式碳纸隔膜微生物燃料电池的反硝化和产电性能

为了探讨生物阴极式廉价隔膜微生物燃料电池(microbial fuel cell,MFC)的基本性能,首先以生物反硝化作用为基础构建了生物阴极MFC,并进一步以涂布聚四氟乙烯(PTFE)的廉价碳纸代替昂贵的质子交换膜(PEM)构建碳纸隔膜生物阴极式MFC。研究结果显示,对于生物阴极式MFC,阴极室中最适宜反硝化细菌生长的NO-3-N浓度为99.2 mg/L,此时输出电压最高可达0.11 V,1 h内NO-3-N的去除率达到80.0%,COD去除率为62.8%;以涂PTFE的碳纸代替PEM的生物阴极式MFC与有PEM的MFC最高输出电压基本一致(均达到0.22 V,外阻500Ω),但碳纸隔膜MFC的产电更稳定。结果验证了廉价隔膜生物阴极式MFC的可行性,并为其应用于污水脱氮奠定基础。

超声波强化A^2/O工艺处理空间基地废水的可行性分析

未来在月球、火星等空间永久基地上使用的生物再生式生命保障系统(BLSS)需要实现水的再生与闭路循环。A2/O工艺具有较好的去碳、脱氮、除磷效果,因而可应用于空间基地的废水处理中。但是,A2/O工艺的固有缺陷使其很难在同一系统中同时高效地去除氮和磷。通过对超声波强化污水生物去除有机物、生物脱氮除磷等方法的分析研究,探讨了将超声波强化A2/O工艺应用于处理空间基地废水的可行性。