畜禽养殖作为我国农业经济的重要组成部分,但大量富含氮、磷等养殖废水因处理成本高、效果差等原因,未能得到有效地处理而直接排放,给生态环境带来严重的压力,成为影响我国畜禽养殖业可持续发展的重要制约因素。本论文研究旨在构建一种小球藻—活性污泥菌的固定化藻菌生物膜系统,以养猪废水中总磷（TP）、总氮（TN）、氨氮（NH4+-N）及化学需氧量（COD）等去除率为考察指标,探究不同藻菌接种比例、藻菌初始接种量以及藻菌添加顺序对养猪废水的净化效果,优化获得最佳的藻菌共培养体系;并在此基础上,采用固定化藻菌生物膜反应器进行放大处理,优化半连续处理工艺的温度及更新率等控制参数,并通过对藻菌生物膜体系中微生物群落及代谢物变化,探求藻菌互作机制。具体研究内容和结果如下:（一）藻菌共培养体系构建及培养条件优化分别考察了菌藻接种比、初始接种量及藻菌添加顺序对共培养体系中小球藻生长、体系p H、总无机碳（TIC）及废水污染指标去除效果的影响,确定了最佳的藻菌共培养体系构建条件,藻菌接种比为1:1,接种密度为0.792×10~7个/m L,添加顺序为先接种活性污泥菌,24 h后接种小球藻（B1C）。在此条件下,小球藻生物量最高达到5.5×10~7个/m L;共培养体系p H在培养的第6 d下降并维持在7.0;相比于纯藻体系,藻菌共培养体系的TIC能够维持较高水平;最优培养条件下,共培养体系中废水的TP、COD、NH4+-N、TN的去除率分别为81.3%、52.6%、97%、78.2%,分别较纯藻组提高110.0%、93.96%、41.12%;较纯菌组提高99.3%、95.33%、53.02%。以上结果说明藻菌间存在的协同促进作用。（二）固定化藻菌膜的形成及特征分析以中空纤维膜作为膜组件,设定废水流量为1.5 L/min,运行6 d后小球藻和活性污泥菌可以挂膜,18 d后生物膜的厚度达到1.5 mm,生物量干重最高可达5.74mg/cm~2。电镜观察显示,固定化藻菌膜上小球藻呈球状,轮廓清晰,有细菌粘附于其表面。（三）半连续培养对废水处理效果的影响在自行设计的平板式固定化藻菌膜反应器,考察半连续处理的更新率对小球藻生长、反应器运行参数及废水处理效果的影响。（1）更新率大膜上的生物量减少,故更新率为10%的实验组藻菌生物量最大,达到3.27 mg/cm~2,分别是更新率为20%及30%实验组的1.16和1.22倍。（2）更新率对共培养体系p H的影响不显著,其中更新率大（30%）的实验组的体系p H更接近7.0;体系溶解氧（DO）水平显示更新率越小,溶解氧保持较高水平,更新率10%的实验组DO浓度为8.30 mg/L,比更新率为30%的实验组高出15.28%。（3）不同更新率下藻菌体系对TP、TN及氨氮的去除效果没有显著性差异,去除率分别达到59.55%、79%和99.04%;从COD的去除效果看,30%更新率实验的效果最好,去除速率达65.67mg/L/d,是10%和20%实验组的6.13倍和4.46倍,且最后出水COD浓度达到367.41 mg/L,达到国家排放指标。由于在废水的达标处理过程中,COD降解往往是最难达到的指标,为此,本研究综合考虑,选取30%更新率为最佳更新条件。（四）反应器运行温度对废水去除效果的影响（1）从固定化膜上藻菌生物量看,低温运行（18℃）的生物量明显高于高温（30℃）运行组,培养至第19 d,膜上藻菌干重达到3.66 mg/cm~2,是30℃实验组的1.52倍。（2）培养温度对体系p H的影响,高温运行组由于有利于细菌的生长,故体系维持较低p H,更新开始后,藻菌生长处于平衡后,两个运行温度组差异不大,都维持在p H-8.0左右。（3）运行温度对TP、TN去除效果显示,低温运行效果更好,培养至第19 d,18℃的温度下TP、TN去除率分别为90.96%、82.04%,分别比30℃运行实验组高出22.29%和4.10%;NH4+-N的去除率两组没有显著差异,都在96.28%左右;但COD去除效果看,30℃运行组（T30）的去除率最高达到81.41%,高出T18实验组24.27%,出水浓度达到215.98 mg/L。（五）固定化藻菌膜微生物群落结构变化对不同更新率、温度下藻菌生物膜上的细菌进行Alpha多样性指数分析,与仅添加活性污泥相比,添加小球藻后生物膜具有更高的物种生物多样性和均匀度,生物膜的存在有效地提高了反应器的微生物群落多样性。利用高通量测序技术对藻菌生物膜微生物群落组成的相似性和差异性进行比较分析,结果显示:（1）藻菌生物膜上的细菌群落组成以变形菌门、拟杆菌门、放线菌门、蓝细菌门、厚壁菌门为主要优势菌门。其中30%更新率下的变形菌门丰富度为63.11%,分别高出10%和20%更新率体系的24.18%和17.96%,且绿湾菌门丰富度随更新率的增大而增大。对不同温度下藻菌生物膜上的细菌进行群落分析,第二阶段小球藻的添加显著影响了变形菌门和拟杆菌门的丰富度,温度的高低显著影响了藻菌生物膜的优势菌属（P＜0.05）。（2）细菌群落功能预测结果显示,一级功能中新陈代谢功能相对丰度均最大,二级代谢功能显示,功能主要集中在碳水化合物代谢和氨基酸代谢以及环境信息处理中的膜运输。综上,利用藻菌间的协同作用对养猪废水进行脱氮除磷,将废水中的氮磷转化为微藻的营养物质,在废水达标排放的同时,实现微藻细胞的资源化利用,达到变废为宝的作用,论文研究可为利用藻菌间协同作用资源化处理畜禽废水提供重要参考。