水产养殖废水排放量大,溶氧一般在4～8 mg/L,采用传统生物脱氮技术处理成本颇高且易导致硝酸盐积累。而好氧反硝化技术可在有氧条件下实现反硝化脱氮,逐渐成为了水产养殖废水新型脱氮技术中的研究和应用热点。微藻则在实现废水氮磷资源化利用方面显现出巨大潜力。本文通过驯化活性污泥富集好氧反硝化菌群并与小球藻耦合挂膜,从而构建藻菌生物膜系统处理水产养殖废水。考察了其工艺参数和运行效果,研究了生物膜组成及其胞外聚合物（Extracellular Polymeric Substances,EPS）特性,探究该系统长期运行的稳定性,并对氮磷转化去除途径及菌群结构变化进行了分析。最后评估了藻菌生物膜饲料化潜力,以期为水产养殖废水高效处理及碳氮磷元素回收利用提供一些理论及技术参考。本文主要研究内容及结论如下:（1）采用以硝酸盐为唯一氮源并持续保持高DO（5～6 mg/L）的方式驯化活性污泥。结果表明驯化实验进行至24 d时,出水TN、PO43--P平均去除率分别稳定在89.09%及54.51%,此时好氧反硝化污泥驯化成功。原始污泥与好氧反硝化污泥按1:4混合时,系统对氮素的去除效果最佳。经过驯化,活性污泥群落多样性降低,原始污泥中相对丰度基本为0的黄杆菌属、红球菌属、副球菌属、假单胞菌属等常见好氧反硝化菌群分别上升至5.92%、2.87%、1.36%及1.06%,成为了驯化后污泥中的优势菌属。（2）对比分析了小球藻生物膜、活性污泥生物膜、藻菌生物膜特性及其对水产养殖废水中N、P去除效果。结果表明,藻菌生物膜系统对水产养殖废水中N、P去除效果最优,出水TN、PO43--P浓度分别为0.43～0.66 mg/L、0.024～0.036 mg/L。环境扫描电镜照片显示藻菌生物膜上微藻与细菌呈现紧密结合状态。元素分析结果显示藻菌生物膜中C、H、N、S的相对含量分别为35.93%、6.4%、6.38%和0.09%,高于其它两组,傅里叶红外分析结果也显示藻菌生物膜中蛋白质、多糖及脂类特征峰吸收强度均最高,这表明藻菌共生系统增强了生物膜对水中C、N等元素的同化作用,并提高了生物膜中蛋白质、多糖等营养成分的相对含量。EPS特性分析结果表明藻菌共生系统增强了微生物活性及其分解代谢能力。（3）构建藻菌共生序批式生物膜系统（Sequencing Batch Biofilm Reactor,SBBR）优化运行参数,考察系统长期运行对水产养殖废水的处理效果、通过系统氮平衡计算、生物膜磷组分连续分级测定研究氮磷去除途径,并通过高通量测序实验探究生物膜菌群变化。结果表明,最佳工况为光照强度4000 lux、温度25℃、好氧反应时间11 h。长期运行40 d,生物膜中小球藻生长情况良好,相对含量为0.86 g/g VSS,系统出水TN、PO43--P及COD的平均去除率分别稳定在97.48%、98.66%及92.22%。模拟废水中约49.33%的氮通过微生物同化作用去除,50.67%通过反硝化去除。磷元素去除途径依次为生物同化吸收,化学吸附沉淀作用。常见好氧反硝化菌属黄杆菌属（15.13%）和副球菌属（11.18%）为系统中绝对优势菌属。水单胞菌属与Nodosilinea PCC-7104等常见藻际菌属及固氮弧菌属也成为了系统中优势菌属。（4）测定藻菌生物膜蛋白质、氨基酸、矿物质元素等营养组分含量,从营养成分角度探究藻菌生物膜饲料化潜力,同时设置藻菌生物质替代鱼粉饲喂斑马鱼实验评价藻菌生物膜饲用可行性。最后估算了藻菌生物膜饲料化经济及环境效益。结果表明藻菌生物膜富含多种营养成分及矿物质元素,油脂、多糖、蛋白质、类胡萝卜素和叶绿素相对含量分别为14.96%、6.71%、29.23%、0.19%及0.62%。与参比蛋白对比,其必需氨基酸指数（Essential Amino Acid Index,EAAI）均大于0.95。藻菌生物质替代鱼粉饲喂斑马鱼实验中斑马鱼生长状况良好,表明藻菌生物膜可以替代部分水产饲料。藻菌生物膜处理1 t水产养殖废水可收获158.2 g生物质饵料,节省养殖成本0.514～1.19￥。同时固定约208.4 g CO2,同化吸收约10.09 g氮、1.376 g磷元素。采用藻菌生物膜法净化水产养殖废水可在降解污染物的同时收获营养价值颇丰的生物质饵料,具有良好的经济效益和环境效益。