基于电极极性转换的AnDMBR动态膜组件及控制方法

本发明属于污泥厌氧消化，涉及一种基于电极极性转换的andmbr动态膜组件及控制方法。

背景技术：

1、厌氧动态膜生物反应器(andmbr)是将膜分离技术与活性污泥法相结合的水处理技术，其在应用于污泥厌氧消化时，动态膜组件采用大孔廉价基材作为支撑层，在污泥液通过基材过滤时，会在其表面逐步形成生物质层，即动态膜层，从而发挥出类似传统滤膜的截留作用，但该过程通常需要较长周期。此外，andmbr工艺通过解耦水力停留时间与固体停留时间可实现运行浓度的提升，但长期的高污泥浓度运行势必会使得动态膜层过厚，致使膜面形成联结泥饼，从而导致跨膜压差过高或膜通量过低，进而降低动态膜的运行效能，由此需要频繁开盖取出动态膜组件在反应器外部进行冲洗。

2、常规的andmbr工艺中，一般通过调试膜出水通量大小及单日排泥量以控制动态膜的形成，并在反应器运行过程采用沼气循环形成膜面错流速率缓解膜面的污泥沉积作用，以控制泥饼层的形成；在上述动态膜的启动过程中，反应器依据设定的单日排泥量和膜出水通量大小控制动态膜的形成，这样通常需要耗费较长时间才得以形成较为理想的致密动态膜层，所消耗的时间成本较大，不利于反应器快速发挥效能。此外，当膜区内污泥浓度较高、粘度大，单独采用沼气循环方式形成的膜面错流速率有限，且沼气循环量取决于污泥的消化效果，当消化状况不佳导致沼气产量不足时，会导致膜面泥饼迅速沉积，从而致使andmbr系统性能降低。

3、鉴于上述情况，为了有效缩短andmbr系统的启动时间并延缓膜污染速率，降低开盖进行膜组件清洗或更换的频率，实现动态膜长期稳定运行，需要研发一种andmbr动态膜控制方法，为反应器的长期稳定运行提供技术保障。

技术实现思路

1、针对现有技术中存在的上述缺陷，本发明的目的是提供一种基于电极极性转换的andmbr动态膜组件及控制方法，将平板膜与导电钛网复合，并接入电源，通过电极极性转换的方法，在启动阶段利用异性电荷相互吸引的特性加速动态膜层的形成，当动态膜层过厚时利用同性电荷相互排斥的特性剥离泥饼层，缓解膜污染，从而实现对膜污染的有效控制，保障反应器的长期稳定运行。

2、为实现上述目的，本发明采用如下技术方案：

3、本发明的第一方面提供了一种基于电极极性转换的andmbr动态膜组件，包括膜框架以及平行设于所述膜框架内的多个导电平板膜；

4、所述导电平板膜包括膜片骨架、设于所述膜片骨架上的第一导电钛网以及对称设于所述膜片骨架两侧的导电膜片；所述膜片骨架上设有膜出水口；所述导电膜片由第二导电钛网和支撑膜片复合而成；所述第一导电钛网和所述第二导电钛网上均连接有与电源连接的电极片。

5、优选地，所述电源通过正负极切换元件分别与所述第一导电钛网的电极片和所述第二导电钛网的电极片连接。

6、优选地，所述第一导电钛网的电极片与所述第二导电钛网的电极片分设于所述膜出水口的两侧。

7、优选地，所述支撑膜片采用涤纶网或尼龙网。

8、本发明的第二方面提供了一种采用本发明第一方面所述的基于电极极性转换的andmbr动态膜组件的andmbr动态膜的控制方法，包括以下步骤：

9、s1，在andmbr的启动阶段，将动态膜组件的导电平板膜与电源连通，第一导电钛网作为阴极，第二导电钛网作为阳极，吸引带负电的污泥颗粒在导电平板膜表面聚集，加速动态膜层的形成；

10、s2，在andmbr稳定运行阶段，实时对膜区的跨膜压差进行检测，当跨膜压差＞10kpa时，将所述第一导电钛网切换为阳极，所述第二导电钛网切换为阴极，剥离动态膜层的泥饼，缓解膜污染。

11、优选地，所述步骤s1中，所述第一导电钛网的电压-2～0v，所述第二导电钛网的电压为+2～+3v。

12、优选地，所述步骤s2中，在所述andmbr稳定运行阶段，当所述膜区的跨膜压差≥2kpa且≤10kpa时，所述动态膜组件断开电源。

13、优选地，所述步骤s2中，当所述膜区的跨膜压差＞10kpa时，所述第一导电钛网的电压为0～2v，所述第二导电钛网的电压为-2～-3v。

14、优选地，所述步骤s2中，当所述膜区的跨膜压差＜10kpa时，则返回步骤s1。

15、优选地，所述步骤s2中，当所述膜区的跨膜压差无法恢复至10kpa以下时，通过取出膜组件，通过水力冲刷对动态膜组件进行清洗。

16、本发明所提供的一种基于电极极性转换的andmbr动态膜组件及控制方法，还具有以下几点有益效果：

17、1、本发明的基于电极极性转换的andmbr动态膜组件及控制方法，将双面平板膜与导电钛网复合，并接入电源，通过电极极性转换的方法，在启动阶段利用异性电荷相互吸引的特性加速动态膜层的形成，当动态膜层过厚时利用同性电荷相互排斥的特性剥离泥饼层，缓解膜污染，从而实现对膜污染的有效控制，保障反应器的长期稳定运行；

18、2、本发明的基于电极极性转换的andmbr动态膜组件及控制方法，可有效缩短反应器的启动时间，延长动态膜的使用寿命，可维持装置连续稳定运行超过50天；

19、3、本发明的基于电极极性转换的andmbr动态膜组件及控制方法，将双面平板膜与导电钛网复合并接入电源，通过电极性转换的方式，可根据需求使动态膜层的快速形成或有效实现对膜污染的控制；

20、4、本发明的基于电极极性转换的andmbr动态膜组件及控制方法，构建了导电平板膜，利用污泥颗粒带负电的特性，根据跨膜压差大小进行导电平板膜的电极极性转换，不仅可在导电平板膜上施加负电以加速污泥沉积至膜面形成动态膜层，缩短andmbr的启动时间，还能在导电平板膜上施加正电剥离泥饼，实现对膜污染的有效控制，由此减小了运行管理成本，保障了反应器的长期稳定运行；

21、5、本发明的基于电极极性转换的andmbr动态膜组件及控制方法，具有较高的自动化程度，能有效缩短andmbr系统启动时间并能对膜面的泥饼层污染进行有效控制，延缓膜污染速率，减小了开盖进行膜组件清洗或更换的频率，且施加电压小，耗能低，效果稳定可靠，可以推广。

技术特征：

1.一种基于电极极性转换的andmbr动态膜组件，其特征在于，包括膜框架以及平行设于所述膜框架内的多个导电平板膜；

2.根据权利要求1所述的基于电极极性转换的andmbr动态膜组件，其特征在于，所述电源通过正负极切换元件分别与所述第一导电钛网的电极片和所述第二导电钛网的电极片连接。

3.根据权利要求2所述的基于电极极性转换的andmbr动态膜组件，其特征在于，所述第一导电钛网的电极片与所述第二导电钛网的电极片分设于所述膜出水口的两侧。

4.根据权利要求1所述的基于电极极性转换的andmbr动态膜组件，其特征在于，所述支撑膜片采用涤纶网或尼龙网。

5.一种采用如权利要求1～4任一项所述的基于电极极性转换的andmbr动态膜组件的andmbr动态膜的控制方法，其特征在于，包括以下步骤：

6.根据权利要求5所述的基于电极极性转换的andmbr动态膜的控制方法，其特征在于，所述步骤s1中，所述第一导电钛网的电压-2～0v，所述第二导电钛网的电压为+2～+3v。

7.根据权利要求5所述的基于电极极性转换的andmbr动态膜的控制方法，其特征在于，所述步骤s2中，在所述andmbr稳定运行阶段，当所述膜区的跨膜压差≥2kpa且≤10kpa时，所述动态膜组件断开电源。

8.根据权利要求5所述的基于电极极性转换的andmbr动态膜的控制方法，其特征在于，所述步骤s2中，当所述膜区的跨膜压差＞10kpa时，所述第一导电钛网的电压为0～2v，所述第二导电钛网的电压为-2～-3v。

9.根据权利要求5所述的基于电极极性转换的andmbr动态膜的控制方法，其特征在于，所述步骤s2中，当所述膜区的跨膜压差＜2kpa时，则返回步骤s1。

10.根据权利要求5所述的基于电极极性转换的andmbr动态膜的控制方法，其特征在于，所述步骤s2中，当所述膜区的跨膜压差无法恢复至10kpa以下时，则取出动态膜组件，通过水力冲刷对所述动态膜组件进行清洗。

技术总结
本发明公开了一种基于电极极性转换的AnDMBR动态膜组件及控制方法，将双面平板膜与导电钛网复合，并接入电源，通过电极极性转换的方法，在启动阶段利用异性电荷相互吸引的特性加速动态膜层的形成，当动态膜层过厚时利用同性电荷相互排斥的特性剥离泥饼层，缓解膜污染，从而实现对膜污染的有效控制，保障反应器的长期稳定运行。

技术研发人员：王志伟,吴炜,周博,戴若彬,王雪野,曹高勇,李玥,潘磊,方丽敏,唐豪洲
受保护的技术使用者：同济大学
技术研发日：
技术公布日：2024/1/16