随着我国畜禽养殖业的快速发展,实现畜禽粪污资源化运用的沼气工程也越来越加普及,但畜禽粪污经厌氧发酵制沼气后仍会残留大量的沼液,沼液属于高浓度有机废水,具有高氨氮、高浊度等特点。传统的废水处理工艺不能有效的净化沼液使其达到排放标准,但微藻可以消耗沼液中的氮磷等元素满足自身生长,同时生成油脂等生物质能源和其他高附加值的产物。因此,将微藻培养和沼液净化相结合,能够实现对沼液资源化利用并获得高价值生物质产物,具有非常光明的应用前景。本文以微藻净化沼液为主要研究目标。从微藻净化沼液瓶颈问题入手,通过改变沼液稀释比例逐步提高其氨氮浓度梯度,进而驯化微藻使其获得高氨氮耐受性。然后基于新获得的微藻藻种,提出了阶梯式微藻生物膜反应器来克服沼液高浊度的限制和解决藻水分离高能耗的难题,研究了不同基底材料对微藻成膜特性的影响,明晰了光照强度和流量对沼液氮磷等污染物脱除效率的影响。最后构建了微藻连续处理沼液的串联系统,实现了阶梯式生物膜反应器处理沼液的连续性和稳定性,并探究了长期运行过程中沼液污染物脱除机理和达标排放调控方法。主要结果如下:（1）小球藻经沼液梯度驯化后,微藻细胞平均直径较驯化前提高了40.7%。随着氨氮浓度的逐步提高,氨氮的去除速率从27.98 mg/L/d提高至82.66 mg/L/d,这表明微藻对沼液的氨氮耐受性是逐步提高。微藻生长过程中存在对磷的“奢侈吸收”现象,经过驯化后的微藻对总磷的脱除率在60%沼液和80%沼液实验中达到了100%。在开放式跑道池中,驯化后的微藻在含有678 mg/L的氨氮的沼液能够实现正常生长,且沼液中氨氮和总磷的脱除率均达到了100%,证实了驯化后的微藻能够忍耐高氨氮且具有优异的氮磷脱除性能。（2）确定适合微藻成膜的基底时,以棉布为基底的反应器运行7天后生物膜产率达7.66±0.184 g/m~2/d,是其它四种材料（珊瑚绒、工业滤布、过滤棉和麻布）的1.90～2.85倍,吸水率达3.2±0.17 g/g,膜HRT为0.85±0.050 h/m,氨氮和总磷脱除率达100%需要5天和3天,因此综合比较来看,选择棉布作为成膜基底最为合适。在研究光强和流量对微藻生物膜反应器沼液净化效果影响的实验中,发现光强为15000Lux时微藻生物膜产率最大,达7.02±0.044 g/m~2/d,且沼液中的氮磷脱除率均达到了100%。在流动挂膜的初始阶段,低流量（10 mL/min）工况下底部悬浮液中的微藻全部附着在生物膜基底上需要1天,而在中流量（15ml/min）工况和高流量（20 ml/min）工况下需要2天,表明基底挂膜的生物量与流量无关,但挂膜的时间会随流量的增加而增加。反应器内微藻成膜达到稳定状态后,低流量（10 ml/min）工况下微藻生物膜密度沿着水流方向从初始位置的70.03 g/m~2下降到终点位置的23.73 g/m~2,而高流量（20 ml/min）工况中则从63.41g/m~2下降到12.33 g/m~2,说明流动剪切力的作用会使得微藻生物膜密度沿水流方向呈下降趋势,且流量越大的情况下生物量下降越明显。值得注意的是不同流量工况下,氨氮和总磷的去除率都达到了100%,高流量工况中氨氮脱除周期更短,而低流量工况中总磷脱除周期更短。（3）采用序批式操作方法长期运行微藻生物膜反应器的实验中,经过三个培养周期（21天）,微藻生物膜密度达到了52 g/m~2,并在其后14天的连续运行中保持了稳定。在五次沼液批次净化过程中,沼液中总磷的脱除率均达100%,氨氮脱除率最低达89.3%,氮磷出口浓度均满足国家颁布的《畜禽养殖业污染物排放标准》（GB18596-2001）。生物膜密度达到稳定后反应器出水口处于悬浮态的微藻浓度为0 mg/L,证明了反应器内生物膜结构的稳定,微藻和沼液通过成膜的方式实现了有效的分离。在串联系统中,1号和2号反应器中微藻Fv/Fm值稳定在0.56,3号反应器中微藻Fv/Fm值稳定在0.66,证明了连续处理沼液过程中微藻光合潜力并未受到影响。最终串联系统出口处的氨氮和总磷脱除率均达到了100%,实现了沼液单次循环流过反应器即可将氮磷脱除完全的目标。