我国制浆造纸企业每年废水的排放量相当大，相应对造纸终端废水的排放要求愈加严格，而造纸废水经过混凝、沉降等处理远远没有达到国家的排放标准，这就必然要求对造纸终端废水进行深度处理。常规好养和厌氧微生物处理终端废水不仅时间长，而且效果不明显。随着固定化材料技术的发展，利用固定化材料固定微生物，使载体吸附微生物后仍被包裹在天然的凝胶膜中。微生物可以利用废水中的物质快速增殖，加快处理废水的同时更好更完全的处理废水，达到国家排放标准。论文从固定化材料的制备出发，在对微生物无毒，并可以很好的增殖的情况下，优先选择了生物相容性好且价格便宜的海藻酸钠和阳离子淀粉，在吸附材料上选择了具有更大比表面积的活性炭纤维，制取了海藻酸钙-阳离子淀粉-活性炭纤维多组分水凝胶球，不仅克服了双组份的局限性，而且物理吸附和化学包埋结合加速了微生物对造纸终端废水物质的利用。通过材料优化实验选择机械性能和传质性能最佳的水凝胶。另外分析阳离子淀粉浓度、阳离子淀粉电量、阳离子淀粉浓度和凝胶小球的质量比、阳离子淀粉在海藻酸钙凝胶球中的成膜时间和温度、柠檬酸钠中的液化时间等进一步优化凝胶球制备参数。优化参数后，在海藻酸钠中加入活性炭纤维进一步研究凝胶球的机械强度、溶胀度和粒径等参数的变化规律以确定最优的凝胶球制备条件。结果表明：温度30℃时、海藻酸钠用量2.5%、氯化钙用量4%、阳离子淀粉用量0.8%、活性炭纤维用量0.15%，成膜时间20min，覆膜时间10min，液化时间5min能获得最好机械性能的凝胶球。凝胶球不仅具有较好的机械性能，还必须拥有较好的传质性能，传质性能很大程度上决定了微生物利用废水物质的能力。论文探讨了小分子物质，如苯丙氨酸、谷氨酸、葡萄糖何乳糖等在凝胶球内外的扩散时间和最终平衡浓度，表现出了良好的扩散能力，而且扩散平衡时吸收量也达到最大。通过不同分子量的聚乙二醇研究了凝胶球的截留分子量，表明小分子物质可快速进出凝胶球，而大分子物质无法进入，这为包埋凝胶球中的微生物提供了理想环境。微生物利用废水组分不仅与凝胶球的传质性能相关，而且和微生物量存在着密切联系。造纸终端废水成分的复杂性，单一菌种的处理效果较差。通过研究不同种类和数量的微生物处理终端废水，分析废水COD(化学耗氧量)、BOD（生化需氧量）、色度和浊度等参数的变化规律，进而优化了处理条件：30℃，w(游离菌)：w(海藻酸钠质量比3:1，固定化凝胶球600粒，pH=9）。混合菌随着时间的增加对造纸终端废水COD和色度处理效果加大，在3天后使废水中的COD下降到182mg/L，色度下降到58.94，表明固定化微生物不仅可以加快微生物利用环境物质加快自身的繁殖，而且最大化对废水进行处理，效果明显优于游离微生物对于终端废水的处理。海藻酸钙-阳离子淀粉形成的凝胶球，可实现微生物的包裹，处理废水优势明显。通过生物方法和物理化学方法的结合，克服了独立处理的缺点，处理效果更佳，为生物处理废水提供了一种有力的方法。由于凝胶球的机械强度稍差，需要寻找一种对生物无毒并可以较好传质性能功能性材料，为凝胶球的工业化奠定基础。