天然石油来自油井，一般为深褐色或青褐色的粘稠油状液体，比重比水小。石油的成分非常复杂，主要是烃，非烃有机化合物只占10～20%，此外，尚有不到0.1%的无机物。烃主要是烷烃、环烷烃和芳香烃，还有少量的烯烃和炔烃。有的石油以烷烃为主，有的以环烷烃为主，少数以芳香烃为主。对油品来说，含硫、氧、氮的非烃有机化合物都是杂质，在炼油过程中要把它们分离出去。

炼油厂的原料是原油，产品是各种油品。炼油时用蒸馏法将原油分割成一系列沸点不同的馏分。炼油厂有时为了增加轻馏分的产量，常用各种裂化方法将重质油加工成为裂化油。从原油直接蒸馏或从裂化油蒸馏得到的馏分常含有害杂质，会影响产品质量，因此可根据需要精制某些馏分。炼油厂的废水主要从蒸馏、裂化、精馏、叠合等生产装置及油罐区排出。废水中的油类多以悬浮或乳化状态存在于水中。废水中除含油外，还含有硫化物和酚。此外，在油的碱洗过程中，还有含碱废水排出。因此炼油厂废水处理一般包括除油、除硫化物和除酚三部分内容。

含油废水可用除油池回收浮油，然后再用浮选法或混凝沉淀法去除除油池出水中的细小油珠及乳状石油。关于除油池及浮洗法见“废水除油”及“废水浮洗”条。用除油池处理炼油厂废水，除油效率一般在60%以上，出水含油量为100～200mg/L;浮选池出水含油量小于50mg/L。在混凝沉淀中，采用三氯化铁或铝盐作混凝剂。沉淀设备宜采用加速澄清池，分离室的上升流速采用0.6～0.8mm/s。经过浮选法处理的废水，还可用过滤法处理，含油量可进一步降低至10mg/L，过滤构筑物可采用压力滤池或快滤池，压力滤池流速一般采用10～15m/h，快滤池流速一般采用6～8m/h。过滤法的主要缺点是滤料容易堵塞。

关于含硫化物废水及含酚废水的处理方法，见“含硫废水处理”及“含酚废水处理”条。