随着畜禽养殖业的集约化、规模化发展,含有高氮、磷等营养物质的畜禽养殖废水排放量增大,导致周边生态环境的严重破坏,急需开发能耗低、运行简单且满足排放水质标准的处理工艺。为解决这一问题,论文将微藻和活性污泥按5:1的接种比例混合培养,构建高效稳定运行的菌藻共生系统。通过控制变量法考察光暗比、曝气量以及藻菌停留时间因素对菌藻共生系统吸收营养物质以及微藻自身增殖的影响;进一步采用三因素三水平正交试验以确定菌藻共生系统的最佳运行工况条件;并在该最佳运行工况条件下进行中试实验,研究菌藻共生系统对畜禽养殖废水的处理效果以及微藻和细菌对脱氮作用各自的贡献率。获得以下主要结论:1)考察不同光暗比条件下,菌藻共生系统对营养物质的去除效果差异。实验表明,在两阶段光照周期12 h:12 h+24 h:0 h条件下,反应器的TP和NH4+-N去除率相对于12 h:12 h和全光照周期24 h:0 h条件较优,分别提升了7.17%、8.11%和2.49%、2.97%,且COD去除效果能够达到86.94%,具有较优的处理效果。2)通过考察在4 L/min、6 L/min、13.3 L/min曝气量条件下,菌藻共生系统的运行情况。实验发现随着曝气量的增加,能够提高COD、TP的去除效果;但过高的曝气量导致环境中DO浓度增加,而由于在卡尔文循环羧化阶段中1,5-二磷酸核酮糖羧化酶可以催化1,5-二磷酸核酮糖同氧气进行氧化反应,降低光合作用效率,所以在曝气量为6 L/min时得到了较好的NH4+-N去除效果,对于4 L/min和13.3L/min分别提升了4.01%和4.74%,因此考虑到NH4+-N去除和相应的实际运行中的能耗要求需要设置适当的曝气量。3)通过考察在不同藻菌停留时间条件下,菌藻共生系统的运行情况。实验表明,对于COD和NH4+-N去除率在藻菌停留时间10 d的反应器内拥有较好的去除效果,相对于另外两组反应器,COD和NH4+-N去除率分别提升1.70%、4.18%和1.48%、2.26%。4)通过进行三因素三水平的L9（3~3）正交试验来探究菌藻共生系统最佳的运行工况条件。以9组反应器出水的COD、TP以及NH4+-N去除率作为试验指标,通过Minitab数学统计软件对正交试验结果进行极差分析和方差分析,得到最佳的运行工况组合:光暗比为两阶段光照周期12 h:12 h+24 h:0 h、曝气量为6 L/min、藻菌停留时间为10 d。5)在最佳运行工况条件下,于柱状光生物反应器中进行中试实验,同时布置活性污泥平行实验组,探究菌藻共生系统对畜禽养殖废水的去除效果。在实验第6天后柱状光生物反应器出水趋于稳定,反应器中COD、TP以及NH4+-N去除率可达到93.33%～94.67%、95.06%～98.60%以及72.50%～82.27%,菌藻共生系统对畜禽养殖废水的处理效果明显优于活性污泥系统。对两组反应器进行能耗分析,得到菌藻共生系统日用电量为0.547 kw·h,处理吨水用电量68.375kw·h/m~3,均低于活性污泥系统用电量;表明该工况下菌藻共生系统为能耗最低、经济效益最好且污染物去除效果最好的反应器。此外通过分析实验第6天后菌藻共生系统和活性污泥平行实验组中脱氮效果的差异,可以得到菌藻共生系统中微藻、细菌各自的脱氮量和贡献率:122.25 mg/L、14.47 mg/L和89.41%、10.59%,进一步证明菌藻共生系统中主要是通过微藻的同化作用进行脱氮作用。