为解决我国大气污染严重问题,国家对燃煤电厂烟气排放要求日益严格,NOX逐步实施超低排放标准（50 mg/m3）,但是目前脱硝技术支撑不足。微藻脱硝技术是一种新兴的烟气脱硝技术,具备反应条件温和、资源化潜力大、深度处理效能高的特点,适合用于中低浓度NOx的深度处理,有助于促进电力行业可持续发展,可以作为烟气深度脱硝的技术储备,但是其存在基础理论研究不深入、作用机制不清晰、工艺设计不完善等问题。为开发烟气深度处理技术,本论文进行了微藻烟气脱硝技术的研究。针对微藻脱硝技术发展中存在的问题,开展了藻株碳氮利用代谢特性研究、分析了微藻去除NO过程的关键限制因素、提出了以生活污水为培养基、气提圆柱形光生物反应器串联的微藻脱硝模式并评价了该模式的脱硝效能,最后阐明了微藻对烟气的脱硝机制。微藻脱硝技术依赖于微藻细胞的基础碳氮代谢,微藻通过细胞氮代谢过程实现烟气中NOx的最终去除,而细胞氮代谢过程与碳代谢过程紧密相关。本研究首先探究了斜生栅藻Tetradesmus obliquus PF3（T.obliquus PF3）的碳氮利用特性。研究结果显示T.obliquus PF3可以利用多种有机碳源和多种无机氮源,当以气体CO2为碳源时,T.obliquus PF3可以在5-15%CO2浓度下呈现较高的生物质积累。当以气相NO作为氮源时,T.obliquus PF3可以在100-500 ppm NO浓度下呈现明显的生物质积累,并且低于200 ppm浓度的NO可以促进T.obliquus PF3的生长。有机碳源可以促进T.obliquus PF3对硝氮的吸收代谢但是对T.obliquus PF3去除NO没有明显提高作用。因此,T.obliquus PF3可以直接利用烟气中的CO2为碳源实现烟气同步脱硝固碳,T.obliquus PF3对NO和CO2具有较高的固定速率,分别为2.86±0.23 mg/L/d和1.29±0.01 g/L/d。为提高微藻脱硝效能,构建微藻脱硝工艺,本研究监测了初始生物量、NO浓度、O2浓度、光照强度、气体流速、气体停留时间以及反应器串联对T.obliquus PF3脱硝效率的影响。结果显示,在一定范围内,增大生物量、提高O2浓度和光照强度、减小气体流速对NO去除率的提高效果有限,延长气体停留时间和串联反应器可以明显促进NO的去除。T.obliquus PF3对NO的去除符合一级反应动力学规律,与气液接触时间呈正比,而与NO浓度无关。在初始生物量为0.6 g/L,NO浓度为200 ppm,气体流速为0.05 vvm（air volume/culture volume/min）,O2浓度为4%,光照强度为8000 lx,圆柱形光生物反应器串联时,NO的去除率可以达到70.8±3.6%。针对微藻烟气脱硝过程中微藻培养成本较高的问题,提出以生活污水作为T.obliquus PF3的培养基,研究了藻株在生活污水中的生物量积累、对碳氮磷的利用以及对NO的去除效果。结果显示T.obliquus PF3在未灭菌的生活污水中生长五天可以达到1.8 g/L的生物量,细胞生长的碳源主要从气相中获得,生活污水可以为细胞生长提供一定的营养源。生活污水中的氨氮对T.obliquus PF3去除NO有一定的抑制作用,氨氮耗尽后抑制作用消失。向生活污水中添加30mg/L的硝氮有助于促进细胞的生长与NO的稳定去除。基于以上结果构建了以生活污水为培养基、两个气提圆柱形光生物反应器串联的烟气脱硝模式,并在实验室模拟烟气和户外电厂实际烟气的应用条件下监测了该模式的脱硝效能。实验室条件下,串联模式中NO的去除率在70%左右,T.obliquus PF3对NO和CO2的固定速率分别为2.94±0.16 mg/L/d和0.46±0.04 g/L/d,对NO和CO2的固定率分别为70.9±4.8%和3.2±0.7%。户外实际烟气条件下,串联模式中NO的去除率在72.1±5.4%和77.9±3.7%之间,出口NOx浓度低于25 mg/m3,可以达到NOX的超低排放标准。T.obliquus PF3对NO和CO2的平均固定速率分别为2.83±0.12 mg/L/d和0.39±0.02 g/L/d,固定率分别为77.4±7.6%和2.24±0.04%。此外,生活污水中氮磷浓度大幅降低,COD浓度也有一定的降低,最终的生活污水能达到城镇污水处理厂二级排放标准。以为微藻脱硝工艺提供理论基础为目的,本研究探究了微藻细胞的环境适应性及其脱硝机制。研究结果显示T.obliquus PF3具有良好的环境适应性,可以分别在pH 4.5-10.5、4-30℃、2000-10000 lx、小于100 ppm SO2以及小于3mmol/L NaHSO3条件下呈现明显的生物质积累,最适生长pH、温度和光照强度分别为7.5、25℃和8000 lx。在T.obliquus PF3去除NO过程中藻细胞是NO去除的关键因素,藻细胞可以通过分泌胞外物质、还原外源铁以及吸附NO的方式促进NO的去除。通过添加ATP水解抑制剂HgCl2并结合系统中的氮平衡揭示了NO在体系中的主要去除途径为NO在藻液中的溶解与氧化,藻细胞对溶液中各种形态氮的吸收利用中以离子态氮为主。综上所述,微藻脱硝技术可以实现烟气同步脱硝固碳过程,通过串联反应器可以延长气液接触时间、提高脱硝效率,实现烟气达标排放的目标,可以作为电厂烟气脱硝、碳减排的技术储备,对于减轻电力行业的环保投入压力、实现废弃污染物处理具有重要意义。