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本文研究对象为某大型综合性炼化企业废水处理场的废水,该废水污染物来源多、成分复杂,CODcr、氨氮、油类等浓度变化幅度大,经“隔油-气浮-生化”工艺处理后,排水各项指标已不能满足国家废水排放标准的要求。针对载体流化床生物膜工艺（Carrier fluidized biofilm Reactor,CFBR）进行了工业化规模的现场实验,研究了好氧过程短程硝化反硝化作用（Shortcut Nitrification-Denitrification,SCND）和同步硝化反硝化（Simutaneous Nitrification and Denitrification,SND）强化脱氮机理,对废水中特征污染物对苯二甲酸二甲酯（1,4-Benzenedicarboxylic Acid Dimethyl Ester,DMT）的生物降解进行了研究,筛选出5株DMT生物降解菌种,构建了优势菌群。设计了固定床膜生物反应器（Fixed-bed Membrane Bioreactor,FBMBR）,分析了膜污染的主要影响因素和机理,对废水处理场排水进行深度处理研究,探索部分回用处理场出水的可能性。研究结论如下:（1）CFBR工艺废水处理效果明显优于活性污泥法工艺（Actived Sluge technology,AS）,生物脱氮效果良好,适用于废水处理场的改造,具有操作简单、维护方便等优点。废水处理场出水能够达到国家污水综合排放一级标准（GB8978-1996）,石油类小于5mg/L、CODcr小于60mg/L、氨氮小于15mg/L。（2）CFBR工艺可以强化SCND作用,同步实现SND作用。系统SCND的NO2--N积累率可以达到80%以上,SND的NOx--N饱和常数为5.33,SND反硝化作用效果明显提高,TN去除率能够达到80%以上。CFBR工艺最佳运行参数为DO为2.0～3.0mg/L,pH为7.5～8.0,温度为30～35℃,HRT为10～12h,吨废水耗碱量为20g/m3。（3）采用DMT逐量分批驯化方法,筛选分离得到5株DMT高效降解菌。经16SrDNA序列分析确定,分别为多杀巴斯德氏菌,蜡状芽孢杆菌,为嗜中温甲基杆菌,食酸菌属和少动鞘氨醇单胞菌。菌株DMT降解条件优化实验表明,DMT降解细菌适宜条件为:温度在28℃～36℃之间,pH值为7.5～8.0,菌种投加比例为5%。（4）在HRT为1.25h、气水比为0.5:1、选择填料A的条件下,FBMBR工艺装置出水CODcr小于35mg/L、BOD5小于5mg/L、氨氮小于3mg/L、悬浮物小于5mg/L、浊度小于5 NTU,各项指标均达到了工业循环水补水指标要求。（5）FBMBR装置膜污染的主要影响因素为混合液中的溶解性微生物产物（Soluble microbial products,SMP）,混合液的比阻和胞外聚合物（Extracellular Polymeric Substances,EPS）的影响可以忽略。装置的结构设计能有效缓解SMP对膜的污染,降低超滤膜的跨膜压差,延长超滤膜的清洗周期与使用寿命。