随着能源危机的加剧,能源微藻作为最有希望替代化石燃料的第三代生物质能源引起了广泛关注。然而能源微藻的藻水分离环节的能耗占微藻能源化过程总能耗20-30%,成为微藻能源化的一大技术瓶颈。正渗透是一种新兴的膜分离技术,具备能耗低,膜污染轻的特点。但传统错流正渗透系统藻水分离过程中,由于藻液需要循环及管路需要充满藻液,使藻液无法达到分离极限。针对这一问题,本文提出新型混合死端/错流正渗透系统。开展了此系统藻水分离过程中,藻性质(藻种类、藻液p H)、汲取液性质(汲取液种类、汲取液浓度)和水力条件(搅拌速度、错流速度)对分离性能的影响研究,并在最佳操作条件下通过扫描电镜及傅里叶红外光谱来表征水力清洗前后污染层形貌及化学成分。为进一步降低能耗,提出重力沉降-正渗透组合工艺用于藻水分离,并探索胞外有机物对分离性能及膜污染的影响。结果表明:(1)混合死端/错流正渗透系统可以通过提高汲取液浓度来提高分离驱动力,进而大幅降低生物质含水率。当汲取液浓度为5 M时,获得生物质含水率71.82%,并且在此条件下初始通量高(15.55 LMH),通量稳定(过滤210 ml时比通量为0.98),通量恢复率高(97%)。(2)藻水分离结束后,藻生物质全部被截留于膜表面,形成较厚的滤饼层。但经水力冲洗后,膜表面形貌完全恢复,通过傅里叶红红外光谱分析发现仅有少量多糖类物质吸附于膜表面。(3)重力沉降-正渗透组合工艺比正渗透工艺能耗降低60%,并且所获生物质含水率相似,通量恢复均在90%以上。但重力沉降-正渗透组合工艺通量衰减幅度大,过滤210 ml时,重力沉降-正渗透组合工艺与正渗透工艺的通量衰减分别为0.76和0.94。(4)藻细胞单独存在于藻液中时,通量衰减严重。由于没有有机物吸附,经三个周期的藻水分离后,通量恢复率仍可达100%。结合性胞外有机物的加入增强了滤饼层致密性和疏水吸附,降低分离性能。当结合性胞外有机物和溶解性胞外有机物同时存在时,藻物质zeta电位降低,沉降性降低,形成滤饼层更加疏松,使得分离性能提高。膜污染的机理为滤饼层污染及浓差极化,而两者随有机物造成的沉降率的不同,在分离的不同阶段起作用。