雖然利用微藻處理廢水是一種經濟、環保的策略，但仍面臨着嚴格的排放标準和高價值生物質開發的挑戰。在平闆光生物反應器中，通過紅色 LED 燈和澱粉添加改善了蛋白核小球藻 (Chlorella pyrenoidosa) 處理羅非魚養殖廢水 (T-AW) 的碳氮代謝能力，并同時生産了蛋白質。在室外溫度下，使用紅色LED燈來提高了營養物的去除率，但除總氮外，其它污染物濃度均不滿足排放标準。加入澱粉後，平闆光生物反應器對總磷、總氮、化學需氧量和總氨氮的去除率分别爲85.15%、96.96、88.53和98.01%，達到排放标準；與此同時蛋白質産量也達到0.60 g/L。代謝組和轉錄組分析表明，紅光促進了Embden-Meyerhof-Pranas途徑和三羧酸循環的碳通量，并上調了編碼α-澱粉酶、谷氨酰胺合成酶、谷氨酸脫氫酶、硝酸鹽轉運蛋白和铵轉運蛋白的基因水平，這促進了營養物質的去除并爲蛋白質生物合成提供了氮源。此外，收獲的蛋白核小球藻富含62%的必需氨基酸和豐富的生物燃料脂質成分。本研究通過協同調節微藻的碳氮代謝，爲室外廢水處理和蛋白質生産提供了新的方向。