稀土元素有21世纪战略性金属之称,被广泛应用于电子设备、汽车、航空、能源等领域。在稀土元素开采过程中会将大量的硫酸铵残留在矿体中,雨水冲刷矿体后使具有酸性的高氮低碳的稀土矿尾水流入河流地下水,这种废水是稀土行业一个尚未解决的严重环境问题。稀土矿尾水低C/N水质使得常规的环境微生物（如活性污泥、微藻）难以正常生存,此废水相对单一的营养结构使得在处理时难以避免复杂的预处理,从而导致较高的处理成本。本文通过在稀土矿尾水中驯化得到了一种耐受性絮凝微藻,这种微藻在碳酸盐刺激下能够快速处理稀土矿尾水中的无机氮,此外探究水中原生菌落对絮凝微藻处理废水的影响,最后使用响应面的方法优化絮凝微藻去除氨氮的影响条件,并稳定运行了微藻反应器,从而使微藻处理技术在稀土矿尾水中大规模应用。1、经过驯化和筛选成功地从稀土矿废水中分离出快速脱氮的绿球藻。微藻通过添加碳酸盐提高了对稀土废水中氮污染物的去除效果。实验中,微藻对总无机氮（TIN）去除率达到4.45 mg L-1 h-1,与其他微藻相比,氮去除率和生物量产量分别提高7.8倍和4.9倍。值得注意的是,高脂含量（主要是甘油三酯,占43.85%的干重）和高生物量产量。同时,由于胞外聚合物（EPS）的形成,使微藻具有良好的沉降性从而更容易获得资源。2、微藻能够做到快速稳定的处理实际稀土尾矿废水的机理被探究。在絮凝微藻中找到了微藻性能变优是由于碳酸酐酶（CA）活性的增加,但是由于实验中用到的都是实际的未灭菌的稀土尾矿废水,细菌对微藻的影响是被忽略的。细菌的存在会对微藻去除废水中的污染物有怎样的影响,针对这一问题展开了菌藻共培养实验。在实验中,将有无灭菌的废水培养微藻,分析废水中物种群落的变化对污染物的去除效果。结果表明微藻碳酸酐酶的激活及废水中物种功能的多样性有助于微藻快速脱氮。3、通过响应面的方法全面优化并预测了絮凝微藻对各类稀土矿尾水的处理。在微藻处理废水的实际应用中,微藻容易受到环境影响,导致出水不达标。首次采用响应面法（RSM）研究了温度、光照强度、微藻浓度三个主要因素对赣南稀土废水处理NH4+-N去除率的影响及其相互关系。利用响应面设计分析软件（DX-8）获得9种废水的响应面,确定最佳运行条件。然后根据废水初始NH4+-N浓度将RSM模型分为两类（误差范围＜12%）。并通过RSM模拟估算,在自然条件下,2020年赣南地区使用微藻法分别可去除两种典型稀土废水中近16710 kg和46520 kg的NH4+-N。这些结果表明,RSM是一个强有力的工具。为优化微藻处理小流域废水的操作条件提供了思路。4、絮凝微藻反应器运行的稳定性及微藻产生的资源化价值被分析。设计了在实验室规模处理废水的“N”字形反应器,其初步脱氮性能稳定。并在响应面优化的条件下运行,反应器运行更稳定的同时能耐受住不同的氨氮负荷。此外60 L的微藻小试反应器运行四个周期都可达到氨氮15 mg/L和总氮30 mg/L的排放标准。并对微藻处理废水后的经济效益进行分析,微藻在处理废水的同时可产生甘油三酯、蛋白质、淀粉等具有附加值的产品且收益高达125美元（忽略工艺成本）,这不仅抵消了额外碳源的成本,而且还带来了更多的收入,达到了废水低成本资源化处理的目标。