光强调控电强化藻菌共生系统（E-AAS）处理苯胺废水的机制：细菌-藻类协同作用与电子传递的优化研究

本研究通过构建电强化藻菌共生系统（E-AAS），探究不同光强（2000/4000/6000 lx）对苯胺降解及同步脱氮的影响。发现4000 lx光强下系统表现最优，总氮去除率较其他组提高5.84-12.34%，关键菌群Thauera通过阳极反硝化实现高效脱氮。研究为工业废水处理提供了光强调控下细菌-藻类协同代谢（bacterial-algal synergies）及电子传递链（ETC）优化的新策略。

　　

Highlight

电强化藻菌共生系统（Electro-enhanced Algae-Activated Sludge, E-AAS）在苯胺废水处理中展现出革命性潜力。通过精确调控光强环境，我们揭示了微生物代谢网络与光电协同作用的精妙平衡。

Comparison of long-term stable operation performance

在45天运行期间，不同光强下的E-AAS系统表现出显著差异（图1a）。需氧阶段，苯胺降解菌主要通过邻位（ortho）和间位（meta）代谢途径分解苯胺，而藻类则通过吸附辅助去除。所有反应器苯胺去除率均超99.9%，但氮去除呈现"黄金中间效应"——4000 lx光强的A2组表现最优，其总氮去除率比2000 lx的A1组高5.84%，比6000 lx的A3组高12.34%。这种"钟形曲线"现象源于光强对微生物群落的双重调控：高光强会损伤硝化细菌（nitrifying bacteria）的氨单加氧酶（AMO）多肽，而低光强则抑制藻类的氮同化能力。

Outlook

E-AAS系统通过藻菌互作实现了污水处理领域的双重突破：藻类光合产氧为细菌供氧，减少生化处理池曝气能耗；同时固定CO₂实现碳减排。该系统将传统废水处理升级为"负碳"过程，为工业废水处理提供了绿色范式（green paradigm）。未来研究可进一步探索光强梯度与电刺激参数的协同优化，以及该技术在难降解有机废水中的普适性应用。

Conclusion

本研究阐明光强对E-AAS系统处理苯胺废水的调控机制。虽然各组苯胺降解效率相当，但4000 lx光强的A2组凭借完美的藻菌互作平衡脱颖而出：藻类提供充足溶解氧促进Thauera等反硝化菌的代谢活力，而阳极富集的Thauera能巧妙利用苯胺降解产生的电子完成反硝化。该发现为工业废水处理提供了"以光控菌，以菌促藻"的精准调控思路。