大部分的微藻属于光合自养型微生物，微藻的生长对污水的水质情况要求较低，可以利用光能富集水体中的氮、磷等营养物质，同时利用二氧化碳为碳源合成有机物，将无机盐以有机物的形式储存在藻细胞中。微藻由于具有叶绿体和类囊体等结构，可以通过光反应、暗反应、呼吸作用、同化作用等将太阳能转化为生物质能。藻类在净化污水的同时通过光合作用可以产生大量的氧气，这些氧气可缓解厌氧水体中的恶臭气味。藻类细胞由于具有巨大的比表面积还具有吸附重金属的能力。与其他物理、化学方法相比，微藻生物技术处理污水技术具有运行成本低、能耗小、净化效率高、无二次环境污染等优点，有利于资源化和整体生态环境的改善，因此，用藻类处理污水在不但对维持水体的物质代谢和生态平衡可起到举足轻重的作用，而且在水质改善中有广泛的应用前景。利用微藻处理污水的研究中最常用的藻种有小球藻，螺旋藻，栅藻和硅藻等。

(1)小球藻

小球藻属于绿藻门，绿藻目，卵胞藻科，小球藻属，显微镜下观察细胞呈圆形或椭圆形，健康情况下会悬浮在水中，环境不良时有下沉现象。小球藻适应力很强，在自然界中分布广，生长繁殖速度快，抗侵染能力强，适用于大规模粗放式培养，因此常被应用于污水处理中。

(2)螺旋藻

螺旋藻属于蓝藻门，段殖藻目，颤藻科，螺旋藻属，是一种多细胞的丝状微藻，相较于其他单细胞藻类来说有易于分离收获的特点。螺旋藻喜高温和高碱环境，细胞内蛋白质含量高达细胞干重的65%-70%，常用来生产保健食品和水产育苗的饵料。

(3)栅藻

栅藻是淡水中常见的浮游藻类，对多种有机物具有较强的耐性，栅藻中含有多种蛋白质和维生素，可以作为鱼类或家禽很好的饲料。斜生栅藻极易人工培养，在污水处理中比较常见，是一种优势种群，和细菌协同生长，一方面可以产生氧气供给细菌的呼吸作用分解有机物，另一方面又可以直接利用有机质异养生长，从而净化污水。

(4)硅藻

硅藻是硅藻门自养型真核微藻。硅藻含有多种脂质，包括膜壁极性脂质和无极性脂质，这些脂质包括游离脂肪酸和脂肪酸，一些硅藻的脂质含量高达75%~80%，是一种极具潜力的生产生物柴油的投料。

在环境增值能源系统的微藻-细菌生物系统中更倾向于获得更多的微藻生物质已达到更好的能源增值效果。但是培养纯种微藻很难在微藻大规模养殖中实现，因为在培养微藻的实践中发现，纯种微藻生产效率低，对污水中的污染物，尤其是有机物很难高效吸收转化，极易被有害细菌感染并对微藻产生毒害作用，微藻细胞在水中分布均匀分散，处理污水后很难收获。针对这些问题，有研究者将微藻和其他微生物通过固定化技术构建菌藻共生体系，形成复杂的互利共生关系。微藻光合作用产生氧气供给细菌有氧呼吸，提高细菌对有机物的利用，细菌利用氧气将有机物降解为二氧化碳和水，二氧化碳作为微藻的重要碳源，促进微藻的光合作用合成微藻细胞。还有研究将丝状真菌和小球藻共生培养，形成球状的菌藻共生体，通过生物絮凝作用提高微藻的收获效率。