石油化工污水處理是將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污水進行處理。
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污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。經三級處理過的污水，可以滿足較高的環境衛生標準要求，或回用于生產。
石油污水處理化學法
1.中和法：所謂中和法，就是采用一定的手段，調節含酸或含堿廢水的PH值，使其呈中性反應的方法，石油化工廠的一些生產裝置和輔助設施，常排出含酸、堿廢水，如油品的水洗水、化學藥劑設施排水、油罐的水洗水、鍋爐水處理和酸堿泵房的排水等。在一般情況下，堿性廢水的PH值在11-12之間，酸性廢水的PH值為1-2，當采用投藥中和法時，需加入適當的酸堿藥劑。
處理酸性廢水常用石灰石、電石、NACO3等藥劑，當投機石灰石或石渣時，產生的污泥量很大。處理堿性廢水時需用工業硫酸、鹽酸、硝酸。如用廢酸作中和藥劑則比較經濟。
2.混凝：在水處理中，向水中投加混凝劑以破壞水中膠體顆粒的穩定狀態，在一定水力條件下，通過膠粒間以及其他微粒間的相互碰撞和聚集，從而形成易于從水中分離的絮狀物，如油、流、砷、鎘、表面活性物質、放射性物質、浮游生物和藻類等。混凝過程的藥劑可分為混凝劑、助凝劑兩大類。
混凝劑包括兩類，一是無機鹽類，如聚合氯化鋁、聚合氯化鋁鐵二是高分子絮凝劑，如聚丙烯酰胺等;助凝劑包括三類，一是酸堿類，如石灰石等，二是絮凝核心類，如二氧化硅、活性炭、各種粘土、沉淀污泥等，三是氧化劑類，如氯、臭氧等。混凝劑、助凝劑及其他藥劑的選擇，應根據被處理水的工藝試驗，或參照類似被處理水的運行經驗來確定。
3.氧化：目前在在石油污水處理中，常采用空氣氧化法進行含硫午睡的預處理，采用臭氧氧化法進行排放水的三級處理，以確保排放水達標。
