一、厭氧處理
石油化工廢水通常含有高濃度的化學需氧量(COD)，且其生化性較差。為了提高后續處理的可生化性，通常首先采用厭氧預處理。厭氧處理的主要優點包括污泥產量低、運行成本低廉、產能效率高以及操作簡便等，但也存在啟動時間較長和操作穩定性不足的問題。
1.1 升流式厭氧污泥床(UASB)
UASB反應器因其內部高濃度的污泥、高有機負荷、短水力停留時間和較低的運行成本而受到青睞。然而，該反應器啟動時間較長，且對顆粒污泥的培養條件要求嚴格。UASB常用于處理高濃度有機廢水。在處理己內酰胺生產廢水時，雖然COD去除效果良好，但出水的可生化性并未得到顯著提升。為了確保處理效果，需要嚴格控制反應條件，例如進水負荷波動不超過15%，進水硫酸鹽濃度低于1000 mg/L，進水pH值維持在5.5至6.5之間，反應溫度保持在30至38℃。為避免硫化物對厭氧污泥產生的不利影響，可以在進水中添加適量的FeCl?。
1.2 厭氧附著膜膨脹床(AAFEB)
AAFEB反應器是一種高效的厭氧消化工藝，床層在10%至20%的膨脹率下運行，改善了反應器內的傳質條件。載體的小粒徑提供了微生物附著的巨大表面積，使得反應器內保持較高的微生物濃度。實驗研究表明，升高溫度能夠提高反應器的有機負荷和去除效果。
1.3 厭氧固定膜反應器
厭氧固定膜反應器內裝有固定填料，可以截留和附著大量的厭氧微生物。這些微生物將進水中的有機物轉化為甲烷和二氧化碳等產物。該反應器具有微生物停留時間長、抗沖擊負荷能力強和運行管理方便等優點。Patel等用單室和多室厭氧固定膜反應器處理未中和的酸性石油化工廢水,在有機負荷為20.4kg/(m3·d)時,多室反應器COD去除率達95%,產甲烷量為0.38m3/(m3·d)。在pH為2.5、有機負荷為21.7kg/(m3·d),HRT2.5d時,單室反應器COD去除率達95%,產甲烷量為0.45m3/(m3·d)。另外,他們還用上升流厭氧固定膜反應器進行類似研究,分析了有機負荷和溫度對反應的影響。
二、好氧處理
盡管石油化工廢水處理中有多種好氧處理方法，但很少單獨使用好氧生物處理，而是與厭氧處理相結合。以下是幾種最新的好氧處理方法：
2.1 序批式間歇活性污泥法(SBR)
SBR工藝流程簡單、污染物去除效果好、占地面積小、運行操作靈活且便于自動化控制，但不適合處理大量廢水，且對控制管理的要求較高。
2.2 高效好氧生物反應器(HCR)
HCR反應器融合了高速射流曝氣、物相強化傳遞和紊流剪切等技術，具有深井曝氣和污泥流化床的特點。實驗表明，HCR啟動速度快，氧氣利用率高，抗沖擊負荷能力強，去除效果穩定可靠。但由于水力停留時間較短，氨氮的去除率不高，且反應器內的污泥易發生非絲狀菌膨脹，導致污泥沉降性能較差。
2.3 生物接觸氧化
生物接觸氧化是在生物濾池基礎上發展起來的一種生物膜法，它結合了生物濾池和活性污泥法的優點，負荷變化適應性強，不會發生污泥膨脹現象，污泥產量少，占地面積小，處理方式靈活，便于操作管理。但是，負荷不宜過高，需要定期沖洗以防止堵塞，并且會產生大量后生動物（如輪蟲類），這可能導致生物膜瞬時大塊脫落，影響出水水質。
2.4 膜生物反應器 (MBR)
MBR是一種將膜分離技術和生物處理技術結合的新型污水處理裝置，廣泛應用于中水回用和工業廢水處理。實驗表明，MBR對BOD、懸浮固體(SS)和濁度的去除率可達98%，對COD的去除率可達91%，對石油類、氨氮和磷等污染物的處理效果優于常規二級污水處理，并且穩定性好、剩余污泥量少。
2.5 懸浮填料生物反應器
懸浮填料生物反應器是一種新型生物膜反應器，其核心部分是能在反應器中保持懸浮狀態的特殊填料。這種反應器操作簡便，具有良好的通氣性和過水性，可以強化微生物、污染物和溶解氧之間的傳質，提高氧氣的利用效率，并且對曝氣和布水沒有特殊要求。實驗結果顯示，懸浮填料生物反應器具有較強的充氧能力和抗負荷沖擊能力，當填料投加率為50%時，在與普通曝氣池相同的條件下，反應器的充氧能力可提高至無填料時的兩倍以上，污染物去除效果好，出水水質穩定。
三、組合工藝
石油化工廢水具有復雜的污染物種類、含有生物抑制物質和水質情況復雜等特點。因此，單一的好氧或厭氧處理難以滿足排放要求，將厭氧(或缺氧)和好氧有效結合的組合工藝更為常用且效果較好。
四、結論
石油化工廢水成分復雜、污染物濃度高且難以降解，單一的處理工藝很難達到排放標準。在實踐中，隔油、氣浮、絮凝、厭氧、好氧、吸附和膜分離等技術被廣泛應用，它們的組合既高效又實用。一般采用物化法預處理，厭氧+好氧二級處理，若需要回用，則結合吸附、膜分離等深度處理。未來的研究方向是開發高效、經濟、節能的處理技術，并系統地開發不同工藝的有效組合。此外，從工業整體發展趨勢和經濟效益的角度來看，控制石油化工行業水污染的關鍵在于：
1.推行清潔生產：遵循循環經濟的理念，廣泛開展清潔生產，從源頭和生產過程中控制和減少污染物的產生。
2.開展廢水資源化：將污染較輕的水（如蒸汽冷凝水、鍋爐排污水等）或經過處理的中水進行回用，提高水資源的重復利用率。
3.強化末端治理：在積極推行清潔生產和廢水資源化措施之后，對于無法回用的廢水，采用經濟高效的處理技術，進行有效的末端治理，確保達標排放。
