我国水资源短缺、污染严重已成为公认的社会问题,传统的物理法的化学法都具有成本高、耗能大、会造成污泥膨胀与化学试剂二次污染的现象,而生物法可以有效避免这些问题,其中光合细菌由于高效、环保等优点已成为生物法的主要菌种,而其菌体具有菌绿素、类胡萝卜素等丰富的高价值资源,可以在处理废水的同时实现菌体资源循环利用,为废水处理提供新思路。因此,本研究以实验室前期分离得到的一株高产类胡萝卜素光合细菌Proteiniphilum acetatigenes PSB-W为试验菌种,利用无害模拟糖类废水为培养基通过控制不同光氧条件优化PSB-W菌株处理污水效能、菌体产量、色素产量,以及对PSB-W菌处理废水的能量代谢机制的影响进行了初步探讨,为光合细菌废水处理资源化提供理论基础。研究结果如下:(1)首先考察了不同种类以及不同浓度碳源、氮源、生长因子和无机盐组合对菌株生长的影响,筛选得到最优培养基成分,并根据单因素实验结果确定Box-Behnken设计水平,对菌株PSB-W培养基进行了响应面优化,最适培养基的成分为:柠檬酸7.8 g/L,玉米浆1.6g/L,NH4Cl 3.1g/L,Na2HPO4 2.05g/L,FeSO4 0.23g/L,MgSO4 0.5g/L 和Na2CO3 3g/L,此时菌体 OD600达到1.453。(2)分析了不同光照条件对光合细菌PSB-W处理废水效能以及在废水中菌体和色素产量的影响,在优先考虑废水处理效果的原则下,选择红色LED灯照,光照强度为4000 Lux,光照与黑暗时长循环周期为16L(Light):8D(Dark),培养时间为3d时去除废水效能与菌体产量均为最佳,COD去除率与NH3-N去除率分别达到80.9%、71.6%,菌体OD600达0.907±0.023,类胡萝卜素产量达到7.83±0.27mg/L,菌绿素产量为 6.77±0.54 mg/L。(3)分析了不同溶解氧条件对光合细菌PSB-W处理废水效能以及在废水中菌体和色素产量的影响,光合细菌PSB-W均在溶解氧为DO=0.3-0.9 mg/L的微氧组对糖废水的污染物去除效能和菌体产量以及色素产量均达到最大值,在此条件下COD去除率达到85.7%、NH3-N去除率达到73.2%,菌株OD值为1.247±0.028,类胡萝卜素、菌绿素含量分别达到 8.93±0.73mg/L、7.68±0.34mg/L。(4)研究发现菌株PSB-W在不同光源、光强、光周期环境条件下细胞色素C氧化酶活性基本没有变化,差异不显著(p>0.05),表明呼吸代谢途径关键酶细胞色素氧化酶不受光照影响;在PSB-W处理废水72 h时,白炽灯和红色LED组的ATP产量显著高于黄色、蓝色、绿色和白色LED组(p<0.05),在红色LED作为光源,光照强度为4000Lux,光暗周期为12L:12D时ATP产量显著高于其他光强(p<0.05),说明适宜的光照能够诱导并促进光合产能代谢;在不同溶解氧浓度下细胞色素C氧化酶活性以及ATP产量都作出了响应,在溶解氧浓度为1-3 mg/L条件下细胞色素C氧化酶活性达到最大值12.263±1.015μmol/mg·min,在微氧条件下,ATP产量达到18.157±1.192 mg/g,但在此条件下ATP产量下降,可能是由于过量的溶解氧抑制了光合基因的表达,进而降低了光合产能效率。本研究采用光合细菌PSB-W以糖类模拟废水为生长基质,从光源、光照强度、光周期、溶解氧浓度四个方面对废水中菌株PSB-W生长以及COD去除率、NH3-N去除率,以及类胡萝卜素与菌绿素的影响进行了优化,并初步探讨了不同光氧控制条件下细胞色素C氧化酶活性与ATP产量的影响以解析光氧条件影响能量代谢和物质合成途径提高废水中光合细菌PSB-W的菌体产量及处理废水的机制,研究表明光合细菌PSB-W具有处理糖类废水并实现资源回收利用的可行性,为加快废水发展进程提供理论依据。