Este trabalho teve como objetivo obter informações sobre o uso de microalgas e o cocultivo de microalgas com outros microrganismos (bactérias, fungos filamentosos e leveduras) no tratamento de águas residuais, especificamente o efluente da indústria de laticínios, soro de leite, e petróleo, denominado água produzida. Para isso, uma revisão da literatura em relação ao cultivo em sistema aberto revelou informações sobre a capacidade de remover contaminantes (principalmente Demanda Química de Oxigênio (DQO), Nitrogênio Total (TN) e Fósforo Total (TP) presentes em efluentes industriais por microalgas e seus consórcios com outras grupos microbianos. Os consórcios microalga-bactéria são utilizados principalmente devido à grande capacidade de remover matéria orgânica das bactérias e melhor assimilação de nitrogênio e fósforo pelas microalgas. Por outro lado, linhas de pesquisa utilizando o consórcio de microalgas com leveduras e os fungos têm ganhado atenção, primeiro porque as leveduras podem acumular um alto teor lipídico, assim como as microalgas, podendo assim ser utilizadas, por exemplo, na produção de biodiesel, e no caso dos fungos filamentosos para aumentar a capacidade de efluentes tratamento com moléculas orgânicas complexas (o poder metabólico dos fungos é superior ao das microalgas) e ajuda no processo de colheita da biomassa microalgal. Mas é reconhecido que as aplicações biotecnológicas para esses dois grupos podem ser ampliadas, portanto, pesquisas são necessárias. O tipo de biorreator e modo de operação influenciam significativamente no processo de tratamento de efluentes usando microalgas. Assim, uma revisão sobre os modos de operação mostrou que cultivos em batelada e batelada alimentada apresentam menores riscos de contaminação, enquanto os modos contínuo e semicontínuo maiores taxas de produtividade. Combinando o uso de efluentes, reatores e modo de operação que atendam as necessidades nutricionais e ambientais para o cultivo de microalgas, taxas de remoção de DQO, nitrogênio e fósforo podem ser superiores a 90%. Foi desenvolvido um modelo cinético para descrever a remoção simultânea de carbono orgânico, nitrogênio e fósforo, e o crescimento microbiano no tratamento de águas residuais utilizando microalgas, aplicando o modelo de ordem n para o consumo de contaminantes, Monod (um substrato limitante) e Silva e Cerqueira (múltiplos substratos) para o crescimento microbiano, os resultados demonstraram a capacidade desses modelos em predizer o comportamento do tratamento de diferentes efluentes industriais. Também foi realizado procedimento experimental, no qual o cultivo da microalga Tetradesmus obliquus no tratamento de soro de leite em lagoas abertas foi avaliado através de experimentos realizados em diferentes cargas orgânicas (0,5-4% v/v) e intensidades luminosas (25-200 µmol m^-2 s^-1). Conseguiu-se remover eficientemente demanda química de oxigênio (DQO), nitrogênio e fósforo com taxas maiores que 80% nas maiores intensidades luminosas (25-200 µmol m^-2 s^-1) em todas as cargas orgânicas analisadas, com destaque para as menores (0,5 e 1% v/v) por possuírem concentração de contaminantes final de acordo com a legislação. Além disso, uma revisão da literatura sobre o tratamento biológico da água produzida de petróleo foi realizada, e mostrou-se que existem poucos trabalhos publicados quando comparado com outros efluentes, principalmente pela característica desse efluente, como substâncias xenobióticas, alto teor de óleos e graxas e alta salinidade. Nesse sentido, os processos físicos e químicos são mais utilizados, embora sejam mais eficazes quando a água tratada é utilizada para reinjeção nos poços, mas devido à alta salinidade e à presença de compostos tóxicos, sugere-se a biorremediação do efluente quando a água produzida pode ser utilizada para outros fins nobres como por exemplo a irrigação. Foram encontrados estudos utilizando bactérias, microalgas, fungos filamentosos e leveduras, sendo os dois primeiros os de maior destaque, mas mostrando potencialidade e necessidade de mais estudos com os outros grupos microbianos. Nesse sentido, foram conduzidos experimentos de tratamento de água produzida em um reator de coluna de bolhas utilizando o co-cultivo de microalgas (Tetradesmus obliquus) e fungos filamentosos (Aspergillus niger, Penicillium oxalicum e Cunninghamella echinulata). A espécie C. echinulata alcançou maiores taxas de remoção de TOG (90-95%), inicialmente com 312-2500 mg L^-1, sendo mais eficientes que as microalgas para esse parâmetro. Em diferentes concentrações de salinidade (5-50 g L^-1), a T. obliquus manteve-se viva até 25 g L^-1, enquanto o fungo C. echinulata cresceu em todas as concentrações de salinidade e removeu TOG com taxas entre (80-95%). Por fim, o co-cultivo T. obliquus-C. echinulata removeu até 63,4 e 36,58% de nitrogênio e fosforo, com concentrações iniciais entre 50-150 e de 30 mg L^-1, respectivamente.