石油化工废水是用炼油生产的副产气体以及石脑油等轻油或重油为原料进行热裂解生产乙烯、丙烯、丁烯等化工原料，进一步反应合成各种有机化学产品，构成石油化工联合企业排出的废水。
合成橡胶及合成塑料、纤维、洗涤剂等产品以及苯、萘、甲醇、甘油、乙醛等化工原料生产过程中排出的废水中含有原料及产品、副产物，其有机物含量高并散发出有害气味，需要进行沉淀，生化处理或进行臭氧化处理，活性炭吸附处理等。经三级处理过的废水，可以满足较高的环境卫生标准要求，或回用于生产。
石油化工企业在生产过程中排出的高浓度废水，完善降解性较好的适宜于采用厌氧生物法处理，对生物降解过程有抑制作用或不能生物降解的则采用化学或物理方法处理。
（1）厌氧生物处理
厌氧生物法具有能耗少并可回收生物气作能量源，无机养料需要量少，处理费用低，过剩污泥少等特点，70年代后期至80年代发展的高效生物反应器床层生物量高，适合于处理高浓度废水。此外，厌氧生物过程中的水解发酵阶段有很大的可塑性，经过适当的培养驯化后对于难生物降解的有机物也有相当好的降解效果，在石油化工废水治理中日益受到重视。
（2）化学及物理方法处理
抑制生物降解及难生物降解的高浓度废水是石油化工企业废水处理中的主要难点。这部分废水能否得到妥善处理是影响石油化工企业排水达到排放标准的关键。国内外对此都非常重视，针对具体情况采取措施并开发了一些技术，取得到一定效果。但是，离基本解决还有相当大的距离，需要继续努力进行试验研究开发新技术。
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