沼气工程是集废水处理、沼气生产和资源化利用为一体的系统化工程。沼气工程的迅速发展带来了大量的沼气和沼液。沼气中含有30-40％的二氧化碳，大大降低了沼气的热值，限制了沼气的使用价值和经济效益。沼液中富含氮、磷、维生素和氨基酸等营养物质，有较高的COD值。沼液的传统用途是浸种和作为饲料添加剂等，但是这远远不能消耗产量逐年增加的沼液。沼液直接排放到环境中会带来一系列的环保问题。沼气中二氧化碳的脱除和沼液的无害化排放已经成为了沼气工程可持续发展所要解决的两个难题。利用光合细菌处理废水是目前最有前景的处理方式之一，但是光生物反应器扩大规模后的光照利用困难，制约了其工业化应用。本文独创性的提出了以改良的沼液为培养基培养光合细菌，利用光合细菌的生长代谢特点固定沼气中的二氧化碳净化沼气，同时降低沼液中氮、磷和COD含量。综合了光合细菌的光合作用特点和生物洗涤塔的作用原理设计了光照-黑暗连续反应装置，在节约了光能，增大了光能利用率，解决了光反应器的设计难题的同时，增加了光合细菌与二氧化碳的接触面积，弥补了批次反应中二氧化碳溶解性低这一缺点，实现了光合细菌对二氧化碳吸收和转化的分步进行。　　为了降低沼气中的二氧化碳含量，最大程度利用处理沼液，本文主要从以下三方面进行研究:　　(1)改良沼液作为光合细菌的培养基，让存在于沼液的厌氧污泥中的光合细菌成为绝对优势菌群。在光照厌氧条件下考察了在沼液中添加碳源、氮源、供氢体及植物激素对光合细菌增殖的影响和培养时间、光照强度、初始pH及温度等因素对光合细菌增殖的影响。实验通过增殖后离心得到的细菌在固定培养基中二氧化碳的固定量和固定培养基中氮、磷的去除率来进行判断。结果表明，在沼液中添加硫化钠和赤霉素对光合细菌增殖有较大影响。实验得到的最佳条件为:硫化钠1.5 g/L、丙酮酸钠7.5 g/L、赤霉素0.8 mg/L、氯化铵0.6 g/L、35℃、pH8.0、3000 lux、培养时间为13天。在固定培养基中，最大净固碳量达到590 mL·L-1·d-1，培养基中氮、磷去除率分别达到25.0％和37.5％。　　(2)以沼液作为固定化培养基，在分批条件下通过单因素实验方法，分别考察沼液初始浓度、沼液初始pH、光照强度、添加少量电子供体和氯化镁对光合细菌菌群固定二氧化碳和沼液处理的影响。结果表明，最佳沼液培养基组成为:沼液稀释两倍、葡萄糖0.75g/L、氯化镁0.6 g/L、硫化钠1.0 g/L。最佳培养条件为:温度35℃、光照强度3000 lux、初始pH7.0。在此培养条件下，最大净固碳量可以达到900 mL·L-1·d-1，沼液中氮、磷和COD的去除率达到80.5％、78.1％、73.4％。　　(3)设计黑暗-光照连续反应装置，通过建立光反应、暗反应、黑暗-光照耦联反应固定CO2和处理沼液的实验，确定黑暗-光照反应器的可行性。在黑暗-光照反应条件下，考察菌液循环流速、沼液添加量、沼液流速、外加葡萄糖量对光合细菌固定二氧化碳和处理沼液的影响。结果表明，光照黑暗条件下光合细菌的平均固碳量达到了光照条件下的90％。利用光照-黑暗连续反应装置进行光合细菌固定二氧化碳和处理沼液效果比批次条件下的高。在菌液循环流速8 mL/min时，固碳效率比批次反应器增加了25％。沼液中氮、磷、COD的去除率分别增加7.0％、10.5％和10.6％。沼液的氮、磷和COD达到最高去除率的时间比批次条件下普遍提前。添加新鲜沼液的最佳时间为反应第7天，沼液80 mL/d为最适合的添加量，此时菌液的氮、磷和COD去除率分别在在78.8％、79.1％、7.26％以上。在添加新鲜沼液中添加0.15 g/d葡萄糖能够使固碳量显著提升，比不添加时增加了16.1％。并且7天后沼液中氮磷的去除率分别比不添加时增大了3.5％和2.7％。。沼液的COD虽有所下降，但是下降很少。　　综上所述，利用沼气工程中产生的废弃沼液结合光合细菌的代谢特点来净化沼气是一个一举多得的方法，为沼气工程的可持续发展提供了新的思路。