相较于传统污水处理工艺,用藻类处理废水能高效低耗地实现废水资源化处理,值得深入研究。藻类对废水氮磷及有机物去除效果的研究比较广泛,但藻类去除不同性状有机物的研究较少,此外,菌藻共生系统处理废水技术也需开发更多备选菌种。本研究开展了不同培养方式下蛋白核小球藻（Chlorella pyrenoidosa）对废水中氮磷及有机物等污染物的去除效果分析,连续式培养系统中藻细胞对不同性状（分子量和荧光特性）有机物的去除及其系统内微生物群落结构分析和优势菌属的功能性预测分析等工作,为藻类处理废水、藻类对不同性状有机物的去除和菌藻共生系统细菌筛选等研究提供一定理论支持。研究结果表明:（1）间歇培养小球藻处理废水的实验研究表明,藻细胞最大比生长速率为0.240～0.291 d^-1,小球藻对总有机碳TOC去除的最佳反应时间为3-8 d,而氮磷等污染物含量随反应时间的增加而持续性降低,在第8 d左右下降速度变缓。因此,综合藻细胞生长状况和污染物去除效果分析得出,小球藻处理废水的最佳反应时间范围为3-8 d。（2）根据间歇培养藻细胞的实验结果,拟定了连续式反应系统的水力停留时间HRT梯度:7.5 d、4.5 d和3 d,研究了连续式进出水条件下不同HRT梯度的反应系统对废水污染物的去除效果。结果表明,不同HRT梯度对废水中TOC的去除无明显影响,去除率均能达到90%左右,而氮磷等污染物则是HRT越长去除效果越好。（3）通过超滤膜法和三维荧光光谱分析小球藻对不同性状有机物的去除效果,结果表明:小球藻对中低分子量有机物（<1k Da、1～3k Da、3～5k Da）去除效果较好,去除率在80%-95%（以TOC计）,且分子量小于1k Da和1～3k Da的有机物去除率随HRT增加而降低,分子量为3～5k Da的有机物去除率随HRT增加而增加;综合区域积分FRI法和平行因子PARAFAC模型解析荧光光谱所得结果发现,藻细胞对色氨酸类蛋白质物质的去除效果较好,HRT对其去除效果影响较小;结合UV₂₅₄、SUVA及荧光参数分析发现,反应系统运行期间,藻类有机物等微生物产物对有机物去除效果分析可能存在影响。（4）通过高通量测序分析了不同运行阶段的反应系统内微生物群落结构,结果表明:各反应系统内微生物的Shannon指数为1.76～3.22,系统内微生物多样性普遍较高并随系统运营时间的增加而逐渐升高,与不同HRT梯度无明显关系;所有样本共检测出21个细菌门类,48个菌属,通过细菌属水平聚类树和PCA分析发现,随着运行时间的推进,细菌的优势菌属变化较大;KEGG数据库的功能基因丰度分布情况和优势菌属在相关研究中的应用和发现表明,各反应系统内感染的细菌在一定程度上可能对废水的净化有促进作用,如假单胞菌属（Pseudomonas）和不动杆菌属（Acinetobacter）等优势菌属,此类与小球藻协同生长、能很好适应废水处理系统这一生长环境且具有净水效果的自生性优势菌属或可作为菌藻共生系统的细菌备选。研究发现,间歇式和连续式培养小球藻对氮磷及有机物的去除效果良好,HRT对氮磷去除效果影响较大;连续培养小球藻对中低分子量有机物和色氨酸类蛋白质有机物的去除效果最佳;连续式反应系统内自生性细菌种类丰富,假单胞菌属（Pseudomonas）和不动杆菌属（Acinetobacter）等优势菌属可能具有净水效果且能很好适应废水处理的生长环境,可作为菌藻系统的细菌备选。以上研究结果可为藻类处理不同性状有机物和菌藻共生系统细菌筛选提供理论支持,促进藻类对废水的资源化利用。