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我国是一个煤炭资源丰富的国家,能源消费以煤为主,消费比例高达70%,而石油和天然气则相对较少。为了有效缓解这一供需矛盾,近年来煤化工行业发展迅速。然而,煤化工企业的运行会带来大量难降解有机废水,处理若有不当,则会带来企业形象的受损、环境污染等问题,因此,现阶段开发出经济有效的煤化工废水处理技术,显得尤为重要。目前,对于煤化工废水的处理大多采用生化法,但由于其水质的波动、含油、高温等特点,二级生化出水时常不达标,外排会对河流造成污染,进一步深度处理会对后续处理单元形成冲击。本研究将针对神华宁煤集团烯烃公司出水所具有的：低COD浓度、C/N波动明显、可生化性差、有机污染物种类多而杂等特点,采用四级串联的MBBR(移动床生物膜反应器)工艺,利用四个不同的功能分区,经济、有效的对该废水COD、NH4+-N等指标进一步强化去除,稳定后续深度处理单元进水水质,减轻双膜车间的处理风险和压力,节省后期运行投资；同时,采用扫描电镜(SEM)、PCR-DGGE技术分析MBBR各功能区生物膜表面特征的不同以及微生物群落的差异性,建立一个从微生物角度对不同生物处理体系进行比较的研究手段。以此来探讨MBBR工艺在煤化工二级出水中应用的可行性,为神华宁煤集团烯烃公司废水达标排放提供一条新的途径,同时为国内其它存在类似问题的企业提供相关经验。本论文的主要研究内容和结果如下：1)在HRT为9.82h,进水COD浓度在350-500mg/L时,出水COD浓度可稳定在100mg/L左右,最低可达52mg/L,总体去除率为75%左右,整体去除负荷最高可达1.17kgCOD/(m3·d),达到设计要求,其中MBBR1的脱碳能力最强,可稳定在50%左右；而系统对于氨氮的去除效果不佳,工艺参数调整前后变化不大,当进水浓度在6.38～107.5mg/L范围内变化时,出水浓度为5.13～98.1mg/L；最终进水氨氮浓度在7.39～36.1mg/L时,出水为5.13～30.04mg/L,去除率能稳定在30%左右,因此,该套装置对于氨氮的去除有待提升,由于影响因素较复杂,可以考虑在MBBR4出水中投加化学药剂,混凝沉淀去除氨氮,提高出水水质。2)该套试验装置对于总磷和浊度的去除效果均很好,TP去除率最终可稳定在50%以上,最高可达80.77%,稳定期进水TP浓度：0.032～4.02mg/L,出水浓度：0.019～2.08mg/L；当进水浊度为50-80NTU,HRT为9.82h时,出水在9～25NTU,去除率最终能稳定在75%左右,出水可保持在15NTU左右。3)通过扫描电镜分析可知：MBBR各功能区菌群特征存在明显差异,其中好氧段以杆状菌为主,而水解、缺氧段则是球状菌占优势；在好氧条件下,杆状菌的生存对基质浓度的要求不高,溶解氧是限制其生长的关键因子,而基质浓度则是球状菌生长的限制因子,在缺氧及厌氧条件下,球状菌的生存不依赖于基质浓度,溶解氧是限制其生长的关键因素。4)通过PCR-DGGE及部分特征条带的测序分析可以得到,反应器四级DGGE图谱分离模式差异明显,不同的操作条件、处理工艺以及培养环境等,影响着微生物群落的更替、部分优势菌群地位的变化；生物膜系统微生物种群的多样性和丰富度明显高于活性污泥系统,多样性指数和丰富度指数的变化趋势一致,而与优势度指数的变化刚好相反；MBBR各功能区优势菌种差异明显,鉴于煤化工废水自身的水质特征,系统培养和驯化了一批能够降解油类、烯烃类、苯环类、杂环类等难降解有机物的优势菌种,生物膜体系形成的优势菌群比原CAST池更加丰富、多样,处理效果也因此更加稳定、高效。