多级厌氧颗粒污泥床反应器被广泛地应用于工业废水的处理中，但反应器的设计过于复杂，动力学的模型研究也还十分的不完善，因此对该反应器的理论研究具有十分重要的意义。本文就该反应器处理草浆黑液的处理条件，反应器的优化设计、运行以及反应器的基质降解动力学模型做了研究，主要内容如下： 采用间歇进水的方式研究了几种运行参数(如温度、pH值、碳氮比、催化剂等)对造纸黑液处理效果的影响。实验结果表明，在温度为35℃左右，pH为7.5时，供试颗粒污泥对造纸黑液的处理效果最好；选用(NH4)2SO4调节废水的C：N为350:7时，反应器的累积产气量最高；研究FeCl2、FeCl3和CoCl2对产甲烷菌的激活能力和机理，铁对厌氧颗粒污泥的产甲烷活性有着较大的影响，并且在间歇条件下FeCl2的催化作用要明显大于FeCl3和CoCl2，Fe2+可使污泥的产甲烷活性提高两倍以上；本研究通过米-门方程描述厌氧颗粒污泥产甲烷的动力学过程，并且得出了加Fe2+前后的基质降解动力学系数。 本研究的多级厌氧颗粒污泥床反应器采用U-PVC管设计，并且进行了反应器的启动实验。实验结果表明，反应器的充气率对循环水流量的影响非常显著，而且在一定范围内反应器的循环水流量随产气率成线性关系变化；在反应器第一次启动初始阶段，COD的去除率较低，然后随着反应器COD负荷的增加，COD去除率逐渐增大，最后COD的去除率基本维持在60％左右；在反应器第二次启动中，反应器COD的最终去除率可以达到70％以上；采用外加氮气搅拌颗粒污泥和废水的方法，可以在一个月的时间内快速启动多级厌氧污泥床反应器，并且废水COD的最终去除率能稳定在55～60％的范围内。 本文对该反应器处理造纸黑液的基质降解动力学进行了研究，得出了以下结论：(1)在温度为35±1℃、pH为7.5、C：N：P为350:50:1、黑液COD浓度为1000～5000mg/L的范围条件下，污泥床区基质降解动力学模型为： Sm-Sn/So-Sn=1/1+101.3XV/Q,精处理区的基质降解动力学模型为： 1nSm-Sn/Se-Sn=0.021t2； (2)由实验结果得到的产气动力学模型为：G=0.091(So-Se)Q+0.986，这表明产气量与COD的去除率有着较好的线性关系。 后续混凝实验结果表明，当粉煤灰和铁矿渣的混合比例为1:9的条件下，废水COD的最终去除率可以达到95.1％，废水的色度可以降低95％以上，这表明粉煤灰可以作为废水处理中一种实用性较强的混凝剂。 以上的研究结果证明了该多级厌氧颗粒污泥床反应器处理造纸黑液的可行性，这为实际的工程设计和工程调试提供了良好的理论依据。