石化废水是目前污染较严重的工业废水之一，其废水种类繁多，成分复杂，毒性大，浓度高，因其生产规模较大型化，生产过程中需要添加各种添加剂、溶剂和助剂，再进行各种反应，因此污水量很大，成分相当复杂。石化污水中含有的有机物主要是烃类及其衍生物，一些石化装置排放的高浓度废液经焚烧或其他适当方法处理后，COD仍然很高。由于石化生产中的许多反应都是在催化剂的作用下完成的，一个大型石化工厂可以使用几十种催化剂，因此污水往往含有重金属。
石化废水中含有大量有毒有害物质，特别是部分成分能与土壤中的磷氮紧密结合，导致土壤中磷氮含量严重不足，对植物正常生长产生严重不利影响。它还含有大量的重金属元素，如砷、铬、镍、铍等，一旦随水进入人体，将大大提高癌症的发病率，对人们的健康产生非常严重的影响。未经处理的石化废水排到河里，会大大降低水中的含氧量，对水中动植物的生长发育产生不利影响。而且，当水中的微生物降解废水中的有机物时，会消耗大量在水中溶解的氧气，从而破坏水中溶解氧的平衡，不利于动植物的长远发展。
目前国内外学者对高浓度、难降解的石化废水处理进行了大量研究。其中，生物处理因其处理效果好、成本低的优点，越来越受到研究者的青睐。各工艺的研究现状总结如下：
厌氧生物处理是一种常用的高浓度有机废水处理方法，具有能耗低、负荷高、沼气能再生等优点。好氧生物处理是目前普遍采用的生物处理方法，由于其处理成本低、操作简单，在大多数工业废水处理中得到了广泛的应用。石化废水本身的特点决定了在实际工程中很难达到良好的处理效果，因此研究人员经常结合各种处理工艺，采用组合形式来处理高浓度的石化废水。