利用生活污水培养小球藻不仅净化处理了农村生活污水,改善了生态环境,而且获得了丰富的能源微藻,推动了微藻能源的产业化发展。然而在我国西北地区,冬季受环境温度的限制,很难在室外进行规模化培养微藻,从而限制了村镇生活污水规模化培养小球藻的推广应用。因此,本论文针对我国西北内陆地区的气候特征,利用太阳能集热器的经济性集热温度与微藻最适宜生长温度相匹配的特点,研发太阳能恒温培养微藻净化生活污水系统,并设计太阳能恒温培养微藻净化生活污水系统的模拟装置,通过实验研究,分析微藻产量与培养条件之间的耦合关系,掌握太阳能恒温培养微藻净化生活污水系统的性能及最优环境条件,为我国西北内陆地区的村镇生活污水深度净化处理提供理论指导。研究得到以下主要结论:(1)单因素实验分析表明:各环境因子(初始污水浓度、环境温度、光照强度和光照时间)对小球藻的生长具有显著影响。适宜的环境因子水平不仅能够削弱培养前期生长停滞现象,而且能够提高小球藻的生长速度、增加小球藻的干重。初始污水浓度的优势水平范围是将生活污水稀释2倍、4倍、6倍,最佳水平为稀释2倍;环境温度的优势水平范围是25、30、35℃,最佳水平为30℃;光照强度的优势水平范围是10000、12000、14000Lux,最佳水平为12000Lux;光照时间的优势水平范围是16、20、24h,最佳水平为20h。经对比,小球藻在村镇生活污水和化学培养基生长的最佳环境温度、光照强度和光照时间水平有一定的差异。(2)正交实验分析表明:不同环境因子组合对小球藻的生长促进效果具有一定差异。初始污水浓度和光照时间是影响小球藻生长的重要环境因子,环境温度和光照强度对小球藻的培养影响相对较小,其影响程度排列:初始污水浓度>光照时间>环境温度>光照强度。村镇生活污水培养小球藻的理论最优环境因子组合是将生活污水稀释2倍,光照时间为16h、环境温度为30℃,光照强度为10000Lux。经对比,小球藻的干重变化随生长速度的变化而变化,两者的变化效果一致。(3)对比实验分析表明:正交实验所获得的理论最优环境因子组合对村镇生活污水培养小球藻具有稳定的促进效果。与单因素实验所获得的最佳因子水平组合和自然环境条件下的促进效果相对比,理论最优环境因子组合对村镇生活污水培养小球藻的促进效率最高、效果最好。说明村镇生活污水培养小球藻的最优培养环境条件并非是各环境因子最佳水平的简单叠加,而是受环境因子间的交互耦合作用。故村镇生活污水培养小球藻的最优环境条件为将生活污水稀释2倍,光照时间为16h、环境温度为30℃,光照强度为10000Lux。