石油化工污水处理是将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污水进行处理。
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污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。经三级处理过的污水，可以满足较高的环境卫生标准要求，或回用于生产。
石油污水处理化学法
1.中和法：所谓中和法，就是采用一定的手段，调节含酸或含碱废水的PH值，使其呈中性反应的方法，石油化工厂的一些生产装置和辅助设施，常排出含酸、碱废水，如油品的水洗水、化学药剂设施排水、油罐的水洗水、锅炉水处理和酸碱泵房的排水等。在一般情况下，碱性废水的PH值在11-12之间，酸性废水的PH值为1-2，当采用投药中和法时，需加入适当的酸碱药剂。
处理酸性废水常用石灰石、电石、NACO3等药剂，当投机石灰石或石渣时，产生的污泥量很大。处理碱性废水时需用工业硫酸、盐酸、硝酸。如用废酸作中和药剂则比较经济。
2.混凝：在水处理中，向水中投加混凝剂以破坏水中胶体颗粒的稳定状态，在一定水力条件下，通过胶粒间以及其他微粒间的相互碰撞和聚集，从而形成易于从水中分离的絮状物，如油、流、砷、镉、表面活性物质、放射性物质、浮游生物和藻类等。混凝过程的药剂可分为混凝剂、助凝剂两大类。
混凝剂包括两类，一是无机盐类，如聚合氯化铝、聚合氯化铝铁二是高分子絮凝剂，如聚丙烯酰胺等;助凝剂包括三类，一是酸碱类，如石灰石等，二是絮凝核心类，如二氧化硅、活性炭、各种粘土、沉淀污泥等，三是氧化剂类，如氯、臭氧等。混凝剂、助凝剂及其他药剂的选择，应根据被处理水的工艺试验，或参照类似被处理水的运行经验来确定。
3.氧化：目前在在石油污水处理中，常采用空气氧化法进行含硫午睡的预处理，采用臭氧氧化法进行排放水的三级处理，以确保排放水达标。
