一般石化废水处理工艺可分为油分离、气浮、生物处理和后处理四个部分。通过去除浮油和底泥，进一步去除乳化油，精细分解油品，降解有机物，去除氮气。磷最终经沉淀、过滤、达标排放。
油分分离是指利用石油类物质密度低的原理，对污水中的油和粗分解油进行预处理。一项研究表明，石油化工废水中的大部分物质——石油物质，往往被吸附在处理装置的表面，然后漂浮在水面。当污水中含有大量石油时，油膜会包围活性污泥物体，进而影响微生物对有机物的吸附，减少微生物的降解。如今，石油化工企业广泛采用隔油器，利用废水中悬浮物和水的不同比例去除污染物，达到分离的目的。隔油器一般分为平板隔油器和斜板隔油器两种。与平板式隔油池相比，斜板式隔油池的表面载荷更小，油膜的更新速度和流动性非常快。使油滴的聚结效果相当显着，因此斜板式油分离器在石化企业中得到更广泛的应用。
气浮是指在水池中产生高度分散的微小气泡，以吸收污水中的乳化油和细分散的油，将其提升到水面，然后将其分离出来。在我国石化企业中，经常使用的气浮技术包括吸入气浮、溶气气浮和涡流气浮。与溶气气浮相比，涡流气浮的使用成本较低，使用的机械设备也比较简单，改善水质的效果也比较显着。因此，适用范围更广。
生化池提供时间程序化的污水处理，这是一种利用生物反应的静态沉淀过程。污水经隔油气浮处理后，污水中含油量不得超过50mg/L，以免影响后续生化处理。污水经过一系列生化处理后，还需进一步过滤消毒达标后才能排放或回收利用。
