近年来污水厂二级出水氮磷浓度高于水体富营养化阈值的现象广受关注,但传统污水深度处理方法存在高能耗、高碳排放和污染转嫁等弊端。因此,可持续型深度处理技术亟待研发。微藻光合效率高,能高效吸收、吸附污水中氮磷等污染物,且微藻可用于生物能源和高价值产品生产。将微藻用于污水深度处理极具现实意义和商业化前景。低成本的生物质采收、持续稳定的脱氮除磷效果是发展以微藻为基础的污水处理技术亟需突破的瓶颈问题。课题围绕这两个瓶颈问题的解决,通过分离纯化和冲淘实验从城市污水中获得具有快速沉降潜力的可沉藻,并在此基础上对实验藻种生长特性、沉降效果和脱氮除磷能力进行对比筛选,得到综合性能突出的目标藻种进行脱氮除磷条件优化,并在优化条件下开展户外验证试验和技术经济分析,初步揭示可沉藻用于污水深度处理的可行性及其资源化潜力。分离纯化获得4株丝状藻种,并筛选出综合性能突出的1号和10号藻种作为目标藻种。1号和10号藻种在10 min时沉降率分别为96.18%和97.56%;对TN的去除率分别为93.98%和89.00%;对TP的去除率分别为96.51%和96.25%。两株藻种均呈藻团状,尺寸分别约为1～4 mm和2～18 mm,主要依靠重力快速沉降。1号藻种为念珠藻（Nostoc sp.）,10号藻种属于伪鱼腥藻科（Pseudanabaenaceae）。目标藻种脱氮除磷条件的多因子优化结果显示,10号藻种比1号藻种更具有工业应用的潜力。10号藻种最佳处理条件为:藻液浓度为1.64 g/L,光照强度为13254 Lux,曝气强度为2.03 L/min,此时TN去除率为96.85%,水力停留时间可以缩短至9 h。系统中TN的去除主要是依靠生物的同化固氮,所占比例为89.22～94.99%,而TP的去除依靠生物的吸附及同化作用。优化条件下10号藻种的户外实验进一步验证了其用于污水深度处理的潜力。9 h内二级出水中NH3-N、TN和TP浓度分别可以降至0.31 mg/L、9.96 mg/L和0.03 mg/L。10 min时沉降率为97.19%。10号藻种细胞内蛋白质、多糖和油脂含量分别为22.65%、30.27%和9.32%,其脂肪酸主要由C16和C18构成。可沉藻在污水处理阶段成本较低,在藻水分离阶段基本无成本,将其用于城市污水深度处理和微藻资源化耦合工艺具有技术经济可行性。