石油化工廢水是用煉油生產的副產氣體以及石腦油等輕油或重油為原料進行熱裂解生產乙烯、丙烯、丁烯等化工原料，進一步反應合成各種有機化學產品，構成石油化工聯合企業排出的廢水。
合成橡膠及合成塑料、纖維、洗滌劑等產品以及苯、萘、甲醇、甘油、乙醛等化工原料生產過程中排出的廢水中含有原料及產品、副產物，其有機物含量高并散發出有害氣味，需要進行沉淀，生化處理或進行臭氧化處理，活性炭吸附處理等。經三級處理過的廢水，可以滿足較高的環境衛生標準要求，或回用于生產。
石油化工企業在生產過程中排出的高濃度廢水，完善降解性較好的適宜于采用厭氧生物法處理，對生物降解過程有抑制作用或不能生物降解的則采用化學或物理方法處理。
（1）厭氧生物處理
厭氧生物法具有能耗少并可回收生物氣作能量源，無機養料需要量少，處理費用低，過剩污泥少等特點，70年代后期至80年代發展的高效生物反應器床層生物量高，適合于處理高濃度廢水。此外，厭氧生物過程中的水解發酵階段有很大的可塑性，經過適當的培養馴化后對于難生物降解的有機物也有相當好的降解效果，在石油化工廢水治理中日益受到重視。
（2）化學及物理方法處理
抑制生物降解及難生物降解的高濃度廢水是石油化工企業廢水處理中的主要難點。這部分廢水能否得到妥善處理是影響石油化工企業排水達到排放標準的關鍵。國內外對此都非常重視，針對具體情況采取措施并開發了一些技術，取得到一定效果。但是，離基本解決還有相當大的距離，需要繼續努力進行試驗研究開發新技術。
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