本文针对高浓度、高色度有毒有害难降解的工业废水，利用生物流化床废水处理技术和多种厌氧—好氧组合方式的原理方法，设计了新型序批式双外循环生物流化床系统。该系统具有如下特点：（1）该系统结合了序批式操作模式和生物流化床技术的优势，是一种新型、高效的序批式生物膜反应器（SBBR），解决了已有固定床SBBR易堵塞、反应效率低等问题；（2）该流化床在不同的运行阶段，可以分别利用强制水力循环和气提式循环，实现液-固两相循环流化床及气-液-固三相循环流化床的操作，从而在同一流化床中实现了厌氧、好氧及沉降等多个过程；（3）该系统可使被处理的废水在处理过程中历经序批式厌氧—好氧过程、交替式厌氧—好氧过程以及厌氧—好氧原位降解过程的多种组合协同作用，能对包括染料在内的难溶、难降解的大分子进行更有效地吸附和分解，使厌氧分解及硝化和反硝化过程更完全；（4）该流化床采用了较轻的细小活性碳颗粒（100-120目）为载体且添加量较少，并采用循环射流的启动和流化方式，使系统更容易启动和流化，而且具有更优的生物降解性能；（5）该系统的微生物采用了悬浮生长和附着生长共存及序批式驯化的方式，生物相丰富，适应性强，具有多种降解能力；（6）合理设置的“闲置”期可以使厌氧分解、反硝化过程及色度的去除更完全，并对污泥进行减量降解及载体和生物系统再生，达到同时去除高浓度含碳有机物、去氮、脱色并减少污泥的目的。该技术系统还包括一个可以根据工艺需要产生多种不同控制模式的自动控制箱，能够对各种序批式的间歇过程进行自动地连续化操作，所以该技术在一定意义上实现了一体化处理，自动化操作，高效节能化运行，无二次污染的环保化处理目标。对系统特性的实验研究表明，该系统中气-液-固三相流化床，具有较好的充氧特性：氧总转移系数K_La（20℃）=10.78h^-1，氧的利用率较高：E_A=18.9％；系统的微生物能适应从厌氧到好氧再到厌氧过程的溶解氧（DO）环境变化；在厌氧和好氧阶段，系统内微生物量合适，生物相丰富，悬浮生长和附着生长比例适当，生物膜厚度适宜，分别为124μm和146μm。另外，本文还对运行过程中该系统的流体动力学特性进行了细致研究，主要包括两部分：一是采用粒子图像速度场仪（PIV）对液-固两相循环阶段主、副床的流场特性进行了实验研究，得到了主、副床速度分布规律及涡量分布特性，结果表明：主床x方向的轴向速度分布V_z—r_x/R是不对称的，其最大值偏向外侧（r_x/R为正）：y方向的轴向速度分布V_z—r_y/R是对称的，最大速度均在中心r_y/R=0；在不同的循环流量下，主床和副床内的涡量的分布都比较均匀，不会出现由于剪切力过大而使生物膜被破坏的情况，说明流化床结构设计合理；实验确定了最佳操作条件下主、副床的涡量范围分别是（35-45）s^-1和（10-20）s^-1。二是采用RSM湍流模型对流化床进行数值模拟计算，得到了流化床在不同入射流量下的三维速度场，与相应条件下实验结果对比均符合得比较好；模拟计算还得到了流化床在不同循环流量下的三维压强分布和湍流强度分布。本文对流化床系统流体力学特性的深入研究为此类设备的设计和工程放大提供了新的方法和基础数据。本文利用该系统对模拟印染废水进行处理，考察了厌氧阶段和好氧阶段COD_cr及NH₃-N的去除规律和效果，确定了其最佳的循环流量和气速分别为1.4m³/h和0.17m/min经过五种不同厌氧．好氧组合工艺的比较，最佳组合处理工艺为：一次性进水厌氧A（4.0h）—好氧O（4.0h）—沉淀出水D（2.0h）—闲置（2.0h），一个处理周期总计12h；该最佳组合方式处理模拟印染废水结果如下：高浓度(COD_cr1000-1200mg/L)进水，COD_cr去除率可达到90％以上，低浓度(COD_cr400-600mg/L)进水，去除率达82％；NH₃-N去除率均达60％以上；色度去除率均接近100％，该结果表明系统对含染料废水的处理效果比较理想；对最佳的运行模式下系统的主要性能参数的研究表明：反应器中DO和pH均呈周期性变化，满足多重厌氧-好氧的生化处理要求；系统中污泥量在好氧阶段结束时达到最大值4272mg/L，保证良好的处理效果，在闲置期结束时又减到最少，从而大大降低了污泥排放量；该系统进水pH值在6.0～8.5范围内，温度在18～30℃范围内，有机负荷在1.4～5.4（kgCOD/m³·d）之间，碳氮比大于5时，NH₃-N的去除率基本不受影响，经过30个周期以上的运行，均能达到规定的排放标准，进一步验证了该系统的有效性和稳定性。