本文分析了国内外处理超稠油废水的现状,并根据辽河油田超稠油废水的含有大量难降解性物质、可生化性差、水质变化大的特点以及排放标准,拟定试验工艺。通过试验,监测各处理阶段的处理效率和菌种的变化情况,考察生化段的抗油冲击能力,根据所得数据来确定最适宜的工艺方案及运行参数。辽河石化的原油性质与中海油惠州炼油厂产生的超稠油污水水质相似,因此本试验为该项目的污水处理提供参考。通过对超稠油废水处理试验研究,得出以下主要结论:（1）出水要求达到广东省地方标准一级排放标准,对主要污染物的去除率要求达到:油97.5%,COD97.6%,氨氮95%,因此要寻求一种破乳效果好,脱氮效率高,耐石油类物质的冲击的整套工艺,拟定为:调节罐→隔油沉淀池→气浮池→CTR（水质控制反应器）→CAST→深度生化处理装置。（2）本中试采用长安大学的复合高分子水处理药剂作为除油药剂,并通过正交实验,得出最佳实验条件:混凝剂的加入量为150mg/L;搅拌时间为3min;PAM加入量为1mL;沉降时间为15min。根据小试结果确定出:中试每天预处理6 m³废水需投加浓度为50g/L的混凝剂18L,12 L PAM。（3）本试验CAST工艺采用一天两个周期,曝气时间较长是11h,BOD污泥负荷在0.01～0.04 kgBOD/（kgSS^*d）的低负荷之间变化,对稠油污水中的有机物有较好的生物降解作用,氨氮去除效果良好。对负荷变化适应性强,运行灵活性高。BCO池的COD容积负荷在0.13～0.47Kg/（m^3*d）之间变化,固定填料容积负荷高,填料上的生物膜量大,微生物相丰富,活性较强,使BCO反应器具有较强的处理能力。（4）中试正常运行条件下,COD_Cr的去除率:物化段为57%,生化段为78%;氨氮的去除率:物化段为11%,生化段为60%;油的去除率:物化段为73%,生化段为64%。出水前再经过后絮凝处理,均达到排放标准。冲击试验条件下,COD_Cr的去除率:物化段为58%,生化段为95%;氨氮的去除率:物化段为73%,生化段为85%;油的去除率:物化段为92%,生化段为78%。由数据可知,随运行时间延长,油的去除率越来越高。系统在受到冲击时,出水含油量仍可达到＜5mg/L;生物脱氮效率越来越高,最终出水氨氮可小于10mg/L。可知采用所拟工艺对处理超稠油废水是适宜的。（5）对本中试的核心工艺CAST反应器进行了有机物降解反应动力学研究,推导了CAST反应器中有机物降解动力学模型:v=（S₀-Se）/（tX）及1/θ_c=Y^*N_rs-K_d,并根据试验数据,得到CAST反应器处理超稠油废水的生物降解动力学参数为:不可降解物质浓度Sn=43.07mg/L;有机底物的最大比降解速度v_max=4.74d^-1;半速率常数Ks=1876.40mg/L;产率系数Y=0.157;活性污泥微生物的自身氧化率K_d=0.013。