原油在炼制加工的过程中会产生大量的炼化废水。受原油品质、炼制装置及工艺的不同,炼化废水组成复杂,含有大量碳氢化合物、苯系物、环烷酸和杂原子化合物等溶解性有机物,不仅生化性较差且对微生物具有较大的毒性。目前,生物技术是处理溶解性有机物和脱氮的核心工艺,活性污泥法虽然工艺成熟、应用广泛,但是存在占地面积大、污泥沉降较差等问题。近年来,随着环保标准的升级,对炼化废水处理又提出了更高的要求,急需对现有污水厂的生物处理工艺进行优化升级。从活性污泥法衍生出来的好氧颗粒污泥技术,具有污泥沉降性好、生物量高、对进水水质和负荷变化具有较强的抵抗能力等优点,在炼化废水处理方面具有良好的应用前景。本论文研究了好氧颗粒污泥处理炼化废水的可行性,采用序批式反应器（Sequncing batch reactor,SBR）培养好氧颗粒污泥,从污泥特性、有机物去除效果、脱氮性能和微生物群落结构变化等方面探究好氧颗粒污泥技术处理炼化废水的工艺条件及污泥颗粒化过程;针对颗粒污泥形成困难等问题,选用废含油污泥、稻壳、米糠和核桃壳等废弃物制备生物炭并添加到SBR中,考察不同材质的生物炭对好氧污泥颗粒化、反应器运行性能和微生物群落结构的影响,研究生物炭促好氧颗粒污泥形成的机理。研究结果表明,好氧颗粒污泥技术可以成功的用于炼化废水的生化处理。在35天内可以成功培养出好氧颗粒污泥,形成的污泥颗粒结构紧密,具有极好的稳定性和沉降性;反应器具有较高的COD和总油去除能力,去除率分别达到95%和90%;但NH₄⁺-N和总氮（Total Nitrogen,TN）去除率不足40%;经过共基质葡萄糖的添加,颗粒污泥的脱氮能力得到明显提高,NH₄⁺-N和TN去除率几乎为100%;具有石油降解能力的微生物在颗粒污泥中得到明显富集,优势菌属主要包括Propioniciclava,Micropruina,Alphaproteobacteria,Flavobacterium和Sulfuritalea。利用废含油污泥、稻壳、米糠和核桃壳等制备的生物炭均具有发达的孔隙结构和粗糙表面,在颗粒污泥形成过程中起到核诱导作用;四种生物炭的添加均促进了好氧颗粒污泥的形成,与空白反应器相比,添加生物炭载体的反应器提前15天实现好氧污泥颗粒化,形成的颗粒污泥结构紧密、沉降性好,污染物去除能力和耐冲击负荷能力得到明显提高;此外,添加生物炭并改变曝气方式提高了TN去除率,与空白反应器相比均提高了约10%。同时,颗粒污泥中的微生物种类更加丰富且富集了更多的石油降解功能菌,主要的菌属包括Uncultured gamma proteobacterium、Mycobacterium、Acinetobacter和Gordonia;并且脱氮功能基因（NOB、nir S和nir K）的数量也高于空白反应器。