石油工业废水主要包括石油开采废水、炼油废水和石油化工废水三个方面。油田开采出的原油在脱水处理过程中排出含油废水，这种废水中还含有大量溶解盐类，其具体成分与含油地层地质条件有关。
　　炼油厂排出的废水主要是含油废水、含硫废水和含碱废水。含油废水是炼油厂最大量的一种废水，主要含石油，并含有一定量的酚、丙酮、芳烃等；含硫废水具有强烈的恶臭，对设备具有腐蚀性；含碱废水主要含氢氧化钠，并常夹带大量油和相当量的酚和硫，pH可达11～14。
　　石油化工废水成分复杂。裂解过程的废水基本上与炼油废水相同，除含油外还可能有某些中间产物混入，有时还含有氰化物。由于产品种类多且工艺过程各不相同，废水成分极为复杂。总的特点是悬浮物少，溶解性或乳浊性有机物多，常含有油分和有毒物质，有时还含有硫化物和酚等杂质。
　　石油化工废水成分复杂、污染物浓度高及难降解，对环境污染严重，单一的处理工艺很难达到水质排放要求。在实际应用中，隔油、气浮、絮凝、厌氧、好氧、吸附和膜分离应用较多，它们的组合高效实用，一般采用物化法预处理，厌氧+好氧二级处理，若要回用，再结合吸附、膜分离等深度处理。研究高效、经济、节能的处理技术，系统开发不同工艺的有效组合，是石油化工废水处理技术研究的主要内容和发展方向。但是，废水的末端治理只是治标不治本，从工业整体发展趋势和效益来看，石油化工行业水污染控制的出路在以下几个方面：
　　1、推行清洁生产。依照循环经济的理念，广泛开展清洁生产，从源头和生产过程中控制和削减污染物的产生。
　　2、开展废水资源化。将污染较轻的水(如蒸气冷凝水、锅炉排污水等)或经处理后的中水进行回用，提高水资源重复利用率。
　　3、强化末端治理。在积极推行清洁生产和废水资源化措施后，对无回用价值的废水，采用经济高效的处理技术，进行有效的末端治理，做到达标排放。