当前，重金属废水的环境污染问题已经成为一个世界性的难题，探索和研究有效实用的重金属去除技术始终为环保学者所关注。藻类生物膜技术作为一种新型的生物膜方法，已经被许多研究者用于氮磷废水的处理，并取得了很好的效果。但将藻类生物膜应用于重金属废水治理的研究则鲜见报道。本文利用优选的丝状藻类鞘藻作为吸附材料，构建藻类生物膜应用于重金属废水处理，研究了重金属离子浓度对藻类生物膜生长生理特性的影响，并对藻类生物膜重金属去除效果、反应动力学及其影响因素进行了分析，初步探索了藻类生物膜重金属去除机理。主要研究结果如下：一、Zn²⁺浓度对藻类生物膜生长及生理特性的影响1)Zn²⁺浓度对鞘藻生物膜的生长有一定的影响，浓度为5mg/L的Zn²⁺对鞘藻的叶绿素含量有明显的促进作用，当浓度增大至20mg/L时，鞘藻生长受到明显的抑制作用，使藻细胞开始死亡，叶绿素含量迅速降低。2)Zn²⁺对鞘藻生物膜中的酶表现出不同的作用，鞘藻中超氧化物歧化酶（SOD）含量随着Zn²⁺含量的升高明显受到抑制。而浓度低于10mg/L时，Zn²⁺对鞘藻中硝酸盐还原酶有明显的促进作用。3)Zn²⁺对鞘藻细胞中蛋白质的含量有一定的影响，实验初期，各组藻体中蛋白质的含量均有增加，但随之又均有降低。各实验组在实验前两天对胞外多聚糖含量有明显的促进作用，尤其是处理的最高Zn²⁺浓度20mg/L时，其胞外多聚糖含量最高，为对照的1.4倍。二、藻类生物膜处理含Zn²⁺废水的反应动力学及影响因素分析。1)实验结果表明，鞘藻生物膜在吸收Zn²⁺的过程分为三个阶段，分别是适应阶段，快速吸收阶段和吸收平衡阶段，其中在快速吸收附阶段符合Langmuir定律，并得到一级反应动力学方程：lnC=-0.097t+3.0139；R²=0.9864。2)鞘藻生物膜在不同的Zn²⁺初始浓度下有不同的去除效果，当Zn²⁺浓度为3.0mg/L时，去除率最高为90.34%，其次是当Zn²⁺浓度为10mg/L时，去除率为90.01%，当Zn²⁺浓度增大到40mg/L时，去除率降至54.80%。3)不同的初始pH值对鞘藻生物膜去除Zn²⁺的效率有不同的影响，其中当初始pH值为7.0时，Zn²⁺的去除率达到最大，为89.89%。三、藻类生物膜处理含Zn²⁺模拟废水的效果及其机理。1)在动态模拟实验中，鞘藻生物膜对Zn²⁺有很好的去除效果，在模拟Zn²⁺废水浓度大约为10mg/L的情况下，出水Zn²⁺的平均浓度为0.2471mg/L，平均去除率为97.70%。出水Zn²⁺浓度达到铅、锌工业污染物排放标准（GB25466-2010）中的一级排放标准。2)通过藻类生理生长特性分析发现，藻类生物膜反应系统中，藻体保持不断的更新状态，叶绿素含量持续增长，SOD和硝酸盐还原酶适应Zn²⁺浓度发生不断变化，此外，藻体合成的蛋白质和胞外多聚糖也有利于藻类生物膜更好地适应含Zn²⁺的废水环境。3)SEM分析表明，藻类生物膜在重金属离子的刺激下能分泌大量的胞外聚合物，FT-IR分析则提示重金属离子与藻体细胞中的官能团发生了特异性的结合反应，由此推测重金属离子与藻体官能团的结合是藻类生物膜去除重金属的主要途径之一。