水资源和能源危机是21世纪人类面临的重大挑战,污水再生利用以及新型能源的开发是解决这些挑战的有效手段。微藻培养技术的出现,为水质深度净化、氮磷高效去除和生物能源生产提供了可能。基于“微藻深度脱氮除磷”与“微藻开发生物柴油”单一系统存在的局限性,本研究提出了“污水深度处理和高油脂微藻生产耦合技术”的理念,考察了城市污水作为微藻培养基的潜力,筛选分离了3株适于二级出水水质条件下生长的高油脂藻种,研究了其生长、产油特性,以及对氮磷的去除效果。藻类生长潜力试验的研究结果表明:二级生物处理单元可以明显增加原污水作为微藻培养基的潜力,二级出水可用于培养微藻。利用藻细胞干重和单位藻细胞油脂百分含量为指标,自14株微藻中筛选出的3株微藻,均能在城市二级出水中快速生长,积累油脂和高效去除氮磷。其中,雨生红球藻(Haematococcus pluvialis)的比生长速率、最大干重增长速率、油脂百分含量和油脂生产速率高于椭圆小球藻YJ1(Chlorella ellipsoidea YJ1)和栅藻LX1(Scenedesmus sp. LX1),作为生物柴油原料的潜力最大。进一步考察了环境因子对雨生红球藻生长和油脂积累特性的影响。结果表明:(1)LED红光/蓝光对雨生红球藻的生长具有明显促进作用,也可提高油脂产量。(2)以氨氮为氮源时,雨生红球藻的比生长速率增大,但藻细胞最大干重和最大干重增长速率明显降低,导致雨生红球藻的油脂总量下降。(3)初始TN/TP浓度的增加对雨生红球藻的比生长速率影响不大,但使最大干重和最大干重增长速率明显升高,且二者关系均符合Monod模型;初始TN/TP浓度的增加对单位藻细胞油脂百分含量没有明显影响,但使油脂产量仍然明显提高。(4)接种量的增加对雨生红球藻的最大藻密度影响不大,但使比生长速率和干重最大增长速率明显降低。高接种量试验组中雨生红球藻可在较短的时间内达到高油脂百分含量和高油脂产量,从而缩短培养时间。