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。
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處理方法：
1、含油廢水處理
高分子絮凝劑的研究和應用：
無機高分子絮凝劑，如聚鋁和聚鐵，已在我國得到廣泛應用并取得良好效果。逐步取代傳統的無機鹽絮凝劑。有機高分子絮凝劑較無機絮凝劑具有：用量少（無機絮凝劑的1/10～1/40），使用范圍廣（PH值4～9），凈化效果好，廢渣生成量少含水率低，以及不增加水中含鹽量和廢渣中的金屬離子量，有利于水的再資源化等特點。美國許多煉油廠及石油化工廠已全部用有機絮凝劑取代無機絮凝劑。
有機高分子絮凝劑分為，陰離子型（聚丙烯酰胺、聚丙烯酸鈉），陽離子型（聚胺型、季胺型、共聚型），和非離子型（聚丙烯酰胺、聚氧化乙烯、水溶性尿素樹脂）三類，其中陽離子型更適合于含油廢水處理。
我國煉油廠和石油化工廠基本上還限于使用無機絮凝劑（包括無機高分子型）的水平上，有的煉廠曾進行無機絮凝劑與陰離子型有機高分子助凝劑配合使用試驗，由于可供選擇的有機絮凝劑品種太少及使用技術未掌握好，尚未取得穩定效果肯定結論。我國煉油及石油化工企業用于廢水處理的基本上是無機絮凝劑，必然造成廢渣生成量大和處理困難的問題，研制開發有機高分子絮凝劑已成為當務之急。當前，首先要將已研制成功的含油廢水處理用有機高分子絮凝劑迅速組織放大試生產，并在現場使用取得經驗，針對不同的處理對象，適用的絮凝劑的類型和品種也是不同的，如何正確地使用絮凝劑，從某種意義上說是一種“藝術”，現場試驗往往有著決定性意義，因此，要加強有機絮凝劑的研制開發，在近期內做到類型和主要品種上基本配套。
聚結過濾除油
聚結過濾是采用表面粗糙，油附著性強，粒度適中，強度好的材料作聚結劑充填在床層內，對含油廢水起著聚結過濾作用，其過程可分為三個階段：1、油膜初生階段――－含油廢水通過床層水中微細珠被聚結劑捕集，并在其表面擴展，形成油膜；2油膜增厚階段――隨著油珠捕集量增多，油膜增厚，并滯留在床層空隙內；3、脫膜階段――床層中的聚結油和凝聚油被通過床層的水流拽帶向前延伸。聚結除油主要利用第1、第2兩段。進入第三階段后，出水中油含量開始增高。此時應停止運行進行反沖洗，使附著的油和懸浮物從聚結劑表面脫落，形成較大的顆粒，用重力沉降分離。
乳化油廢水治理
煉油廠和石油化工廠在生產過程中產生的高乳化程度廢水（如柴油堿精制水洗水，重油及污油罐切水，洗槽站洗滌水等）與含油廢水相混合時，使本來輕度乳化的廢水變成乳化嚴重，破壞隔油、浮選過程的正常進行，通常采用的加熱，酸化和投加破乳劑等處理乳化油廢水的方法，分別存在能耗高，加酸（PH<3）藥劑消耗量相當大的問題，而且往往破乳效果不理想。有試驗表明，采用交流不對稱脈沖電絮凝的方法處理乳化油廢水取得了良好效果。
微波輻射法處理乳化油廢水
微波對乳化油廢水進行處理，在微波輻射的作用，乳化液中的離子運動加劇，壓縮了雙電層。從而降低Zeta電位，起到破乳作用。
2、高濃度及難生物降解廢水處理
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。
