在木材制浆造纸中所提出的高得率制浆如碱性过氧化氢浆(APP)/碱性过氧化氢机械浆(APMP)及漂白化学热磨机械浆(BCTMP)等,不仅可提高资源利用率,缩小设备规模,管道长度及废液体积、减少纤维和化学药品损失都有重大的作用,而且在减少有毒漂白剂用量,降低废液污染程度方面具有重大影响。尽管在这些生产过程中,产生的污染量比普通制浆工艺大为减少,但由于高得率制浆耗水量也大为减少的缘故,污染负荷仍很高,属于高浓有机废水。本论文的主要目的在于研究以湖南某木浆造纸厂的洗浆段废水为试验对象,通过筛选高效造纸废水降解菌、培养并固定优势菌来启动生物反应器,摸索高效纳米膜生物反应器运行参数来处理造纸废水。本实验通过采集洗浆段废水污泥,筛选出造纸废水降解菌,并在选择性培养基上筛选出了1株高效造纸废水降解菌JW8。进行分子鉴定到属为戈登氏菌,降解CODcr效果均在50%以上。固定化微生物细胞在废水处理领域具有处理效率高、处理装置占地小、剩余污泥产量少等优点,从而成为处理各类有机废水的热点。采用固定化优势菌,对造纸废水中悬浮固体SS、CODcr、BOD5等都有很好的处理效果。通过对固定化纳米材料进行实验研究,实验结果表明：在反应温度为30℃时,向2.0%的海藻酸钠溶液中添加介孔材料二氧化硅量为0.75%(W/V),壳聚糖溶液浓度1.8%,成膜反应时间10min,覆膜时间10min,液化时间8min,控制盐离子浓度为1.5%,所制得的海藻酸钠-壳聚糖-二氧化硅生物微胶囊传质性能、机械强度性能最好。用所研制的生物微胶囊固定化本实验室筛选出的对造纸废水有降解能力的微生物来处理造纸废水,微胶囊内使用纳米介孔材料吸附微生物,形成高效纳米生物膜,可以使菌体脱落少、活性高,从而提高优势微生物浓度,增加其在生物处理器中的存留时间,使之可以反复、连续地使用。通过不同接种量的固定化优势菌和游离态优势菌对造纸综合废水处理能力及特性的对比研究,着重考察了处理过程中的优势菌生长状况、pH值、CODcr等几个反映造纸废水处理效果的指标,获得了固定化和游离态这两种不同状态下的优势菌对造纸综合废水的最终处理效果。对固定化的和游离态的两体系进行对比的分析表明,在微生物的同一接种量下,固定化优势菌在去除CODcr能力,代谢稳定性等方面明显强于游离态优势菌；适当地增加接种量可以提高CODcr去除效果。本研究表明,利用纳米材料的吸附截留和微胶囊组装成纳米膜生物反应器进行生化处理,在处理中性或碱性有机废水(如造纸废水)方面具有极大的优势。为生物法处理造纸综合废水提供一种新的途径,也为该新型生物微胶囊今后的进一步应用研究打下基础。若想真正应用于实际并实现工业化生产,还须进一步解决微胶囊在水体中的沉降速度,力求使之能在水体中不同深度处均能均匀分散的同时还能具有良好的机械强度。另外,由于微胶囊中的微生物会不断地生长繁殖,在实现高密度培养的同时,必然有一个生存空间的极限。长期使用就会破裂,从而失去了固定化的意义。因此,还必须采用良好的回收方法和再投放的手段。