为探究微藻污水处理的可行性，许多研究者使用单一藻株对污水进行处理并得到了较为理想的效果。姜红鹰等使用小球藻处理6个不同浓度的模拟废水，发现小球藻对模拟污水中NH3-N的去除率可达到80%，对的最高去除率接近100%。简恩光使用小球藻处理养猪沼液，发现沼液中COD、NH3-N和TP的去除率分别可达77.61%、94.76%和80.03%。He等使用小球藻对已灭菌的、不同浓度的城市污水进行为期14 d的处理，发现小球藻可以将ρ(NH3-N)<148 mg/L污水中的NH3-N完全去除，也可以完全去除污水中的P。使用单一藻株进行污水处理，虽然可以有效去除污水中的N、P等营养物质，但是对COD等污染物的去除并不理想，甚至会出现COD不降反升的情况。另外，自然条件下的微藻难以保持纯种的培养状态，需要浪费大量时间精力进行微藻的纯化和保存。此外，使用单一藻株进行污水处理需要对污水进行消毒或灭菌，体系稳定性差，微藻极易因外来物种污染而死亡，对培养设备要求较高，不利于实际应用

相较于使用单一藻株进行污水处理，多藻体系可以通过微藻间的协同作用来弥补使用单一藻株的不足。例如，多藻体系可以提高对营养物质的吸收效率、增强对外界环境的抵抗力等。Matamoros等发现，使用Chlorella sp.和Scenedesmus sp. 2种微藻联合培养可成功去除城市污水和合成污水中20%的卡马西平。Hena等从奶牛场废水中筛选出的微藻共生体可以去除奶牛场废水中98%以上的营养物质。但是多藻体系中微藻间可能也存在拮抗作用。B?r H等研究发现，在由C.vulgaris和P. subcapitata组成的微藻共生体中，C. vulgaris分泌的小球藻素会严重抑制P. subcapitata的生长。虽然多藻体系对污水中污染物去除率更高，对外界环境的抵抗力更强，但是需要进一步探究藻株间的相互关系才能构建出高效的多藻体系。

菌藻共生体通常由微藻和细菌间的自絮凝作用形成。这个体系结合了微藻和共生菌两者的优点，可有效去除污水中的N、P和COD等污染物。Beltrán-Rocha等选用的城市污水中的土著型菌藻共生体可以去除二级城市污水中64%～79%的TN和80%～94%的等使用2种栅藻在高效藻类塘(HRAP)中对浓度为60%的造纸厂废水进行处理，发现该体系对和的去除率分别可达到75%、65%和71.29%。细菌的种类和污染物的浓度对菌藻共生体的构建有较大影响。王亚洁在用微拟球藻处理城市生活污水时发现变形菌门和厚壁菌门是优势菌。