硅藻土预涂板框压滤机作为微藻生物质新型收获方法的设计与中试研究

《Bioresource Technology》：Diatomite coated plate and frame filter press as novel harvest method of microalgae biomass: Design and pilot-scale study

本文创新性地提出采用硅藻土（DE）预涂板框压滤机实现微藻生物质的高效采收。研究表明，DE预涂可提升采收效率15–20%、显著改善膜污染抗性、提高渗透通量并延长运行周期。中试规模（1–5?m3）验证该工艺能耗仅2.5–3.0?kWh/m3，低于离心法，为微藻生物燃料产业化提供了经济可行、易于放大的可持续解决方案。

　　

Highlight

微藻菌株与培养

本研究使用的微藻物种为小球藻（Chlorella）sp. HS2。与其他微藻菌株相比，该物种在pH、盐度和温度等非生物条件下表现出相对优势，且生物量产量较高。小球藻sp. HS2在5升规模的光生物反应器中于25?°C自然光照条件下培养，持续通入5%二氧化碳气体，并使用制备的S-feed培养基（详见补充材料）。

采收与脱水效率

过滤法被认为可克服传统生物质回收（如离心）的能耗和放大问题，因其已在化工、食品及环保等多个行业得到验证。特别是板框压滤机具有高脱水效率和适用于大体积应用的放大潜力等优点。然而，该技术尚未在实际或工业规模的微藻生物质采收中得到应用。

结论

本研究证明，在板框过滤中预涂硅藻土（DE）可将微藻生物质采收效率提高15–20%，并显著改善滤膜清洁度、渗透通量和运行周期。处理1–5?m³微藻培养液（浓度1?g/L）的中试试验证实，其能耗为2.5–3.0?kWh/m³，低于离心法，且未损害生物质质量；与传统方法相比，水分含量降低约20%。DE的天然丰度、