末日缺水,如何循环利用尿液?
forcode:上一篇帖子《若长期停水,高楼如何大量储水?》,我思考了如何在一套100平米的高层蜗居公寓中,存储300升以上的饮用水的方法,并且研究了TPU聚醚储水的环保性,以及超高层住宅楼板的承重问题。
但是,就算你储存了300升的饮用水,假如一个月不下雨,300升水也只是勉强够喝而已,夏天天气很热的情况下,如果又没有空调,人体冒汗,水分流失速度翻几倍,3L升水可能根本就不够,300升水无法维持一家三口一个月的基本生命活动。
如果你家附近没有池塘和河流,外面又充满了危险,不方便频繁外出取水……
那么,如何靠300升水维持2个月甚至半年之久?
那就涉及到尿液回收和再利用了,这也是我长久以来的兴趣!
因为,太空站、月宫一号等密闭式环境所面临的情况与此非常类似,缺乏外来水源补给的情况下,必须循环利用有限的库存水。
forcode:对“生物圈2号”这样的生物再生生命保障系统很感兴趣,下载了几十篇中文论文当做娱乐读物。
最近几年北航刘红教授搞了“月宫一号”地基闭合空间的长时间实验,系统闭合度已经非常高了,有生之年应该可以看到中国的有人值守的月球基地,绝大部分食物、水和氧气都靠月球基地独立生产循环。
俄罗斯居然1960年代就搞了很多这方面的研究了,最初用人和藻类做两环节的实验,藻类可以净化人类排泄物和二氧化碳,生产氧气。后来又在此基础上加入高等植物、蘑菇、蚯蚓、微生物等,不断提高系统闭合度。不可食用的植物秸秆先用来种蘑菇,然后喂蚯蚓,再用作土壤基质……但尿液长期用于植物,会造成土壤盐碱化,科学家们考虑用微生物和藻类净化过的尿液来饲养咸水鱼……
据说比较理想的太空植物是甜马铃薯,种植和食物加工技术成熟多样、产量高、嫩叶可食用、块茎也可储存食用,而且直接用茎可繁殖完整植株……最初俄罗斯科学家选择藻类产生氧气,主要因为藻类几乎全部生物量都用于光合作用,效率很高,而且繁殖速度快……
但是,我新买的户外单兵净水器,只能过滤病菌和颗粒物,和有限的金属离子,对付可以溶解在水中的尿素,应该是无法过滤的。
那么,唯一的办法,就只能通过蒸馏的方式,从尿液中回收水分了。
正常尿液成分:水:95 %;葡萄糖 :0%;尿素 :1.8 %;尿酸:0.05%;无机盐:1.1%。
昨天逛淘宝,搜到这种蒸馏器,用于自酿米酒蒸馏用的,末日生存状态下,可以用来从尿液中回收水,前提是有足够能源或电力,蒸馏非常消耗能量。如果有足够的太阳能电板,是可以蒸馏尿液的。
其实,一般朝南公寓楼的窗户、墙壁和阳台面积如果充分利用起来,3000w的太阳能电板是放得下的,大晴天平均每天发10度电没问题。节约用电的情况下,烹饪用电2度足够了,多余的电量可以用于电视机、冰箱、电脑以及尿液回收。如果尿液回收率可以达到80%,洗脸洗脚洗菜洗手洗碗洗澡水通过石头、无纺布、沙子、木炭过滤后,再用单兵净水器净化用作饮用水。
停水状态下,靠300升水循环利用,一家三口基本上可以维持2个月以上。两个月总会下雨一次吧,可以补充水源……
我在好奇一个问题,我家厨房水槽下面接自来水管的AO史密斯净水器,非常时期如果自来水停水,有没有可能拆下来,把净水器的进水管接到水桶上面,然后水桶放在冰箱顶上,有一定的水压,如果有电的情况下,不知道能否维持净水器的运作?
2米高的水压很可能不够净水器正常运转,也许需要一个加压器或小型抽水机?
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//正常尿液成分:水:95 %;葡萄糖 :0%;尿素 :1.8 %;尿酸:0.05%;无机盐:1.1%。(数据来源:百度百科),貌似只有尿素和尿酸对产品会有干扰。尿素:尿素的水溶液会发生水解反应(终产物为二氧化碳和氨),升温过程中水解加剧。所以普通的蒸馏后可能会残余氨气于产品中。
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//蒸干60桶尿液,你将得到什么?
1669年,住在德国汉堡的一名炼金术师(据说也是个兼职医生)Hennig Brand像同时代的许多人一样,希望通过煮一些奇怪的东西得到黄金。一次,Brand选择了一个特殊的研究对象——尿液,据说是因为尿液呈黄色,接近黄金的颜色(大雾)。。。总之,他收集了60多桶尿,将其大火加热、蒸干。
不过可惜,Brand先生并没有提炼出黄金,而是得到了一种在昏暗的房间里会闪闪发光的物质,外貌看起来像白蜡。而且,这种神秘的新物质发出的蓝绿色光芒并不灼热,是一种“冷光”,Brand给新物质取名Phosphorum(拉丁文冷光之意),英文便是我们今天的主角——磷元素(Phosphorus)。
就外观和易燃的性质来说,Brand发现的白蜡状的物质,我们基本可以确定是白磷。白磷是磷元素的一种单质形式,化学性质活泼,在空气中很快就会与氧气反应,发生自燃,发出耀眼的白光和浓烟。很多中学化学课堂都会展示白磷的这一特性。战争中,白磷常常用于制造信号弹、烟雾弹和燃烧弹。如果皮肤不慎接触到白磷,则会造成严重的烧伤。也正是由于磷的易燃特性,DC塑造了一个名为“磷博士”(Doctor Phosphorus)的反派角色,屡次给蝙蝠侠制造麻烦,磷博士的身上永远燃烧着火焰,且还能产生毒气和辐射。
磷矿的形成特点致使它在地球上的分布极不均匀,漫长而复杂的地质运动后,如今,地球上超过70%的磷矿都集中在了摩洛哥和西撒哈拉那一小块区域。摩洛哥的磷矿储量以一骑绝尘之势位列榜首,中国、阿尔及利亚、叙利亚和巴西分列二至四名,但这四个国家的储量加起来都不如摩洛哥的零头多。人类对磷矿的消耗速度远远超过地球的成矿速度,中国毫无悬念是磷矿的最大消耗国,第二名则是印度和美国。一个非常可怕的事实是,参照目前中国对磷矿的需求,世界现存的磷矿储量只够用23年,这听起来比石油短缺还要急迫!曾经依靠出口磷肥(主要是鸟粪)过得非常滋润的小岛国——瑙鲁现在已经无磷可卖,国家经济因此而陷入困顿。
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未来新技术与新趋势的种种可能……