水污染与能源短缺严重威胁人类社会的可持续发展。生物柴油作为绿色替代能源被各界广泛关注,同时藻类以高产油率成为生物柴油原料来源的首选。因此,利用城市污水养殖高脂微藻是实现污水处理并资源化的最佳途径。课题组由此开发了新型污水资源化藻菌共生反应器。但一直未找到截留效果好、处理成本低的藻类截留工艺。针对原藻菌共生反应器内藻类停留时间过短导致的藻类无法大量繁殖的问题,本研究提出在藻菌共生反应器中使用膜法进行藻类截留。采用理论分析、文献借鉴、市场调研的方式,确定4种错流式膜组件和4种死端式膜组件作为研究对象。通过对各膜组件藻类截留的性能对比,优选出最佳膜组件及其操作条件,并通过小试实验对膜法藻类截留工艺的效果进行考察,得到以下成果:(1) 8种标称孔径在1.2μm以下的膜对斜生栅藻截留率均达到100%。在4种死端式膜组件中0.4μmPVDF平板膜膜通量最高,达到225L/(h·m~2);4种错流式膜组件中1.2μm陶瓷管式膜膜通量最高,达到187L/(h·m~2)。死端式及错流式膜过滤过程中影响膜污染速率的主要因素分别为曝气量和操作压力。(2)通过膜法藻类截留过程中的膜通量、运行能耗、膜污染速率等参数的对比,死端式最优膜组件为0.4μmPE中空纤维膜,最优操作条件为抽停比=8min:2min,曝气量=30m~3/(m~3·h),蠕动泵功率=80W/m~3;错流式最优膜组件为1.2μm陶瓷管式膜,最优操作条件为操作压力=0.1MPa,蠕动泵功率=25kW/m~3。(3)反冲洗实验结果表明:反冲周期从每过滤120min反冲6min调整至每过滤60min反冲3min后,0.4μmPE中空纤维膜污染速率降低了4.8%,1.2μm陶瓷管式膜膜污染速率降低了52.8%。40kHz超声对膜污染速率影响的正交试验确定死端式膜最佳超声操作条件为开停时间=5min:5min,超声功率=7.5W/L。0.4μmPE中空纤维膜以低膜污染速率、高膜通量和低能耗的特性确定为本工艺最优膜组件。(4)动态小试采用0.4μmPE中空纤维膜进行藻类截留后,藻类截留率大于99%,对比二沉池工艺藻类平均停留时间延长了314%。经过14d的连续运行后,膜组件TMP仅上升0.01MPa。通过以上试验证明,在污水资源化菌藻共生系统中使用膜法藻类截留工艺具有较高的技术可行性。