水资源是人类赖以生存和发展的一种不可或缺的自然资源。对污水进行处理是缓解水资源短缺和提高水资源利用率的一项重要措施。目前应用广泛的以活性污泥为主的污水生物处理技术在能源消耗、剩余污泥产生、资源回收等方面存在一定的不足，而未来的水处理技术需要更加注重节能高效的去除和回收污水中的营养物质，以提高水处理中的资源利用率。
　　藻菌共生构成了天然水体的净化基础，微藻与菌群之间的气体交换作用、对营养物质的利用以及高附加值生物质的产出，使得藻菌共生体系在污水处理中具有巨大的应用潜力，因此开展相关的研究十分必要。本研究在 SBR 反应器中构建藻菌共生体系形成光合序批式生物反应器（PSBR），对反应器工艺参数影响和优化、运行机制以及藻菌共生体系特性等方面进行了探究，综合评价了该系统的工艺优势和应用潜力。
　　本研究主要结论如下:
　　（1）工艺参数的控制和优化对于PSBR反应器的运行有着重要的影响。运行周期、SRT、光照条件（强度、时间、光暗循环）、曝气强度等工艺参数对PSBR反应器均有不同程度的影响，但在本实验环境下光照条件和曝气强度是影响反应器运行状态和污水处理性能的关键工艺参数。反应器在高光照强度和低曝气强度下更容易积累微藻生物量，而过高的光照强度或曝气强度均不利于PSBR反应器对氮磷的去除，甚至会对系统的稳定运行产生不利影响；
　　（2） PSBR反应器对部分营养物质的去除具有显著的优势。本研究中PSBR反应器在0.2 L/min的曝气强度和92.27μmol·m-2 ·s-1的光照强度下对营养物质的去除效率高于对照的活性污泥反应器，特别是在氮的去除中，微藻可以通过光合产氧强化系统中的硝化反硝化脱氮作用。此外微藻产氧容易破坏系统的厌氧条件，对反应器的除磷作用有一定的不利影响；
　　（3）PSBR反应器体现了低曝气需求进而节省曝气能耗的优势。由于微藻的光合产氧对系统溶解氧的补充作用，使得PSBR反应器可以在低曝气的条件下具有高效的营养物质去除性能，即微藻光合产氧可以替代部分曝气量，本研究中 PSBR 反应器中的微藻产氧速率（SOPR）最高达到6.63 fmol O2·cell?1·h?1，尽管低于理想状态的微藻产氧，但对系统的影响不可忽视；
　　（4） PSBR 反应器对污水中的营养物质具有优良的回收能力。微藻的投加使得反应器中藻菌混合污泥的含氮量和部分氨基酸含量有所提高，同时混合污泥具有良好的沉降性能有利于微藻的收获，通过对这些生物质的回收利用意味着污水中的营养物质得到回收；
　　（5） PSBR反应器可以有效的减少剩余污泥的产出。由于微藻对菌群的抑制作用，本研究中所有的PSBR反应器排泥中污泥的质量均低于对照活性污泥反应器，最高可降低污泥产率达10.56%；
　　（6）控制微藻在PSBR反应器中的占比是反应器高效稳定运行的一个重要条件。微藻对反应器中的物种多样性和菌群丰度存在抑制作用，过高的微藻浓度对某些功能菌群的抑制作用突出，将不利于反应器的脱氮除磷，甚至会导致系统运行失衡，研究发现应当控制微藻浓度低于4.60 mg Chl/L。
　　本研究从现有的污水生物处理技术中存在的不足以及未来污水处理技术的发展方向出发，对光合序批式生物反应器（PSBR）在污水资源化处理的工艺进行了研究，从工艺参数的设置与优化、营养物质去除和回收、运行节能、减少二次污染等角度对该工艺的运行机制及优势进行了综合分析，具有一定的创新意义。本研究的成果为未来水处理技术的发展提出了一些新的见解，为藻菌共生体系在水处理中的应用提供了理论支持。