自耦合微藻-细菌颗粒污泥（ABGS）是一种新型颗粒污泥,在好氧颗粒污泥的基础上接种藻类,通过藻类自身喜好附着生长的特点,使其成为藻菌共生球状结合体。藻类和细菌在水体中能够协同共生,细菌将有机物转化为CO2释放,而CO2正是藻类光合作用的底物,同时通过光合作用产生的氧气又是好氧细菌生存必不可少的条件,二者相辅相成,充分发挥二者的优势,能够达到优异的水处理效果和节能减排效应,应用前景广阔,是水处理领域研究热点之一。目前对这种新型颗粒污泥的其特性和形成机理还有待进一步研究,该处理系统所适应的最佳运行条件也没有确定的结论。本论文培养出ABGS后,通过比较ABGS和普通好氧颗粒污泥的电镜扫描照片,推断藻类与细菌能够自主结合的原因,同时结合对二者进行微生物群落分析的结果,探究藻类的存在对细菌有怎样的影响。改变曝气量大小和光照强度条件,重点探究了 ABGS处理系统运行的最佳条件。最后通过估算电能节约能力分析该处理系统的环境效益,同时进行使用具体案例进行说明。主要研究内容和结论如下:（1）通过在好氧颗粒污泥中接种藻类的方式经过130天培养出了 ABGS,具有粒径大、密实度高等特性,优于普通好氧颗粒污泥。先培养出成熟的好氧颗粒污泥再向系统中接种普通淡水小球藻,能够尽量减小藻类对污泥尤其是颗粒内部的影响,通过测定能够反应颗粒自身特性的指标,并且与同期培养普通好氧颗粒污泥进行比较,发现ABGS在颗粒密实程度和粒径大小等方面均优于普通好氧颗粒污泥,颗粒密实能够保证系统在长期运行中保持稳定状态,并且ABGS颗粒密度较大也是其沉降性能优异的主要原因。（2）改变曝气量和光照两种外界条件,发现在曝气量为0.2L/min、光照强度为5klux时系统最能够达到优异的水处理能力,并且能够保持长期稳定。光照在藻类光合作用提供氧气完全代替机械曝气或鼓风曝气条件下,系统水处理效率较低,与本文的节能减排宗旨相违背,因此不适宜在实际情况中推行。在普通好氧颗粒污泥所需曝气量的十分之一水平下探究了 ABGS所适应的最佳曝气量大小,发现在0.2L/min曝气量下,系统能够兼顾水处理效果和节能减排效应,COD、总氮、总磷的去除率分别可以达到92.27%、94.77%、87.22%。在此基础上,通过改变模拟自然光照的光照强度,发现COD、总磷的去除率是与光照强度的增强成正比的,但总氮出现了反常情况,光照越强,氧气越充足,总氮去除率反而降低,进一步对各种形态的氮进行分析,发现好氧环境优异的情况下会出现亚硝态氮的积累,导致了总氮去除率的降低。在保证出水能够达到一级A标准的大前提下兼顾环境效益,认为模拟光照达到5klux光照强度是系统适应的最佳光照强度条件,COD、总氮、总磷的去除率分别能达到94.01%、81.28%、92.98%。在系统有较好水处理效果的情况下,探究藻类在其中所起的作用,发现藻类在细菌能够适应的最佳条件下对氮、磷的吸收较少,仅有20-30%的去除率,说明藻类的存在促进了细菌对污染物的吸收。（3）考察了 ABGS的形成机理,并探究了生物群落结构。比较ABGS和普通好氧颗粒污泥电镜扫描照片发现,二者的外层结构差异较大,ABGS表面为大量丝状藻细胞相互缠绕,附着了部分球状或杆状细菌,而普通好氧颗粒污泥表面则是球状菌与细菌分泌的胞外聚合物,因此藻类的存在主要影响颗粒外表面结构,并且二者的结合主要是通过丝状藻细胞的相互缠绕、连接形成外壳,将原好氧颗粒污泥包裹在内部;内部结构差异较小,多为聚集的球状菌。通过微生物群落分析,发现藻类的存在降低了系统的生物多样性,ABGS中与脱氮除磷功能相关的变形菌门含量降低,藻类在所有物种中占比为22.2%,因此在ABGS中藻类与细菌含量的比例大致为1:4的关系。（4）估算了实验室条件下ABGS处理系统节约能耗的能力,并通过供氧能力折算出汤汪污水处理厂每年大约能够节约26%的电耗。结果表明相比于普通好氧颗粒污泥处理系统,在实验室条件下一个运行周期内能够节约0.06kW·h用电,每年每立方米能够节约5780kW·h电耗。具体到日处理污水18万立方米的汤汪污水处理厂,使用ABGS处理系统每年可节约0.27*107 kW·h的电耗,相当于每年节约26%的耗电量,环境效益十分可观。