虽然利用微藻处理废水是一种经济、环保的策略，但仍面临着严格的排放标准和高价值生物质开发的挑战。在平板光生物反应器中，通过红色 LED 灯和淀粉添加改善了蛋白核小球藻 (Chlorella pyrenoidosa) 处理罗非鱼养殖废水 (T-AW) 的碳氮代谢能力，并同时生产了蛋白质。在室外温度下，使用红色LED灯来提高了营养物的去除率，但除总氮外，其它污染物浓度均不满足排放标准。加入淀粉后，平板光生物反应器对总磷、总氮、化学需氧量和总氨氮的去除率分别为85.15%、96.96、88.53和98.01%，达到排放标准；与此同时蛋白质产量也达到0.60 g/L。代谢组和转录组分析表明，红光促进了Embden-Meyerhof-Pranas途径和三羧酸循环的碳通量，并上调了编码α-淀粉酶、谷氨酰胺合成酶、谷氨酸脱氢酶、硝酸盐转运蛋白和铵转运蛋白的基因水平，这促进了营养物质的去除并为蛋白质生物合成提供了氮源。此外，收获的蛋白核小球藻富含62%的必需氨基酸和丰富的生物燃料脂质成分。本研究通过协同调节微藻的碳氮代谢，为室外废水处理和蛋白质生产提供了新的方向。