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经济有效地处理硝化棉生产废水是目前国内外废水处理领域面临的难题之一。本文针对硝化棉废水水质特性，提出了“混凝+两段活性污泥法”的组合处理工艺，进行了生产规模的设计、调试运行，成功地解决了硝化棉废水的达标排放问题。同时系统研究了混凝反应工艺、高负荷曝气池、CASS池的启动规律及各处理单元对有机物、SS等污染指标的去除效果。并针对不同的环境条件提出了硝化棉废水处理系统的优化运行方案。
研究结果主要从各废水处理单元的运行特点和影响因素两方面展开。在混凝反应工艺中，通过多种混凝剂混凝效果的对比来筛选出最佳的混凝剂，确定混凝剂的最佳配药浓度和最佳投加量，并选定合理的混凝反应条件。针对高负荷曝气池，通过比较启动与稳定运行过程中条件的变化对处理效果的影响，分析高负荷曝气池所能达到的处理效果，及其耐有机负荷、pH值和溶解氧冲击的能力。而在CASS反应池中，通过运行效果的观察，详细探讨了CASS池对各水质指标的去除效果以及对生化处理效果的影响因素。研究结果表明：
综合考虑处理效果和经济投入，硫酸铝对硝化棉废水的混凝效果较好，色度得到明显改善。并且为了取得较好的混凝效果，又不使后续生化工艺进水pH值过低，混凝反应进水pH值控制在7.5～8.5之间最佳。当硝化棉综合废水COD<,cr>≤2100mg/L，色度为2000倍左右时，硫酸铝和高分子絮凝剂聚丙烯酰胺的最佳投加量分别为1.5g/L和3.0mg/L，最佳药液浓度分别为20％和0.5‰，COD<,Cr>的去除率为40％左右。而当废水COD<,Cr>>2200mg/L时，硫酸铝的投加量需要提高至1.8g/L，混凝效果才逐渐得到改善。
高负荷曝气池经过36天的启动运行，活性污泥已经培养成熟，出水COD<,Cr>和BOD<,5>平均分别为579mg/L和179mg/L，COD<,Cr>和BOD<,5>去除率分别可达76％和63％。经过高负荷曝气池处理后废水BOD<,5>/COD<,Cr>值由进水的0.37降低至出水的0.34，废水仍具有较好的可生化性，对后续的二级生化处理不构成影响。
高负荷曝气池耐有机负荷、溶解氧和pH值的冲击能力较强，但冲击时间不可持续太长，否则会逐渐影响处理效果。其最大容积负荷为4.50kgCOD<,Cr>/(m<3>·d)，溶解氧最佳浓度为0.5～1.0mg/L，pH值最好保持在5～9之间。高负荷曝气池内污泥容积指数SVI较高，为100～250，并且没有出现污泥膨胀，但当受到有机负荷冲击时间过长时，SVI可达300以上，易出现高粘性污泥膨胀。
经过28天的调试运行，CASS池出水COD<,Cr>和BOD<,5>平均值分别为251mg/L和54mg/L，平均去除率分别为50％和70％。但当污泥负荷大于q0.26kgCODc/(kgMLSS·d)时，出水COD<,Cr>在300mg/L以上，COD<,Cr>平均去除率只有38％。CASS池内没有污泥膨胀现象发生，活性污泥絮体中除菌胶团外还存在大量诸如漫游虫、盖纤虫、游仆虫、钟虫和轮虫这样的原生动物和后生动物，具有优良的氧化分解有机物的能力。
系统启动完成后的运行结果表明，当气温相对较高(T≥9℃)时，水温在18℃以上，此时的微生物活性较强，采用两段生化(低氧-好氧)处理即可使出水COD<,Cr>、BOD<,5>、SS等指标基本达到GB8978—1996《污水综合排放标准》二级标准，只是出水色度较高，为800倍左右。当气温较低(T<9℃)时，CASS池内水温在18℃以下，废水经过两段生化处理后出水COD<,Cr>在300mg/L以上，无法达标；而分别在生化处理前后增加混凝沉淀处理，出水均可完全达标排放。