石油开采废水主要来自钻井、采油、洗井、井下作业不同的工段，这些工段排出的废水中含有石油类、挥发酚、硫化物、SS等污染物。其中石油开采过程中排放量最大，污染最重的为石油类。石油化工行业采用化学法与物理分离相结合的方法，用原油和天然气为原料加工成所需要的石油产品、工业原料和其他产品。主要污染物为油、硫、氰、酚、悬浮物，还有各种有机物及部分重金属。如不进行处理排入受纳水体，会造成水质严重污染。
工艺：二次沉淀池是生物处理过程必不可少的构筑物，在石化企业的污水处理场得到了广泛的采用。主要是用来去除生物处理过程中产生的污泥，从而得到澄清的处理水，同时为生物处理设备提供一定浓度的回流污泥。
1.悬浮法亦称气浮法，其工作原理是设法在水中通入或产生大量的气泡，形成水、气及被去除物质三相非均一体系，在界面张力、气泡上浮力和静水压力差的作用下，是气泡和被去除物质的结合体上浮至水面，实现与水分离。气浮法在石油石化工业中一般用于去除水中的石油。用浮选剂是提高浮选效率最简扁最经济的方法。最初被用作浮选剂的是一些无机絮凝剂如：AL2(SO4)3、碱式ALCL3、明矾，后来它们逐渐被高分子浮选剂所取代，如聚合氯化铝，聚丙烯酰胺、淀粉等。
2.隔油：隔油处理主要用于去除含油污水中的悬浮和粗分散油，所以在石油化工业中应用较广，特别是采油废水处理中将隔油装置作为核心设备。隔油装置一般分为平流式、斜板式和平流斜板组合式三种。石油污水处理一般采用隔油罐，石化废水处理采用隔油池。
3.聚结出油技术，是利用油与水两相性质的差异和对聚结材料表面亲结合力相差悬殊的特性，当含油污水通过填充着聚结材料的床层时，油粒被材料捕获而滞留于材料表面和空隙内，随着捕获的油粒物增厚而形成油膜，当油膜达到某一厚度时，局结成较大的油珠从水中分离出来。聚结出油已成为石油污水处理的重要技术。
4.气提：炼油厂生产装置排出的酸性水中，主要含有NH3、、H2S和CO2，如将该水直接排入炼油厂的污水处理场，按“老三套”（隔油、浮选、曝气）流程进行处理，其排出的废水达不到 排放标准。为了保证污水处理场平稳运行及排放水合格，对于含硫、含氨氮高的废水，必须进行装置预处理。用气提的方法，采用适当的流程和操作条件，即可把废水净化到各种不同的回用水质要求或符合进入污水处理装置的进水水质指标要求，并能根据要求获得副产品H2S和NH3。
5.过滤是以具有空隙的粒状滤料，如石英砂、无烟煤滤料等截留水中杂质，从而使水得到澄清的工艺过程。具体参见更多相关技术文档。
6.箤取：是在混合物中，组分间的分离方法，除采用蒸馏法外，还可以采用箤取法处理石油污水。