석유화학제품이 다양하기 때문에 석유화학공업 폐수도 다양하다. 불순물로 유황화합물, 산소화합물, 질소화합물, 탄화수소, 유지류, 중금속 이온 등을 함유하며, 악취, 부식, 촉매독, 착색 등의 악작용을 끼친다. 특히, 알데히드, 케톤류는 세균에 대하여 유독하며, 6가 크롬, 니켈, 동, 시안 등도 허용 범위 이상에서는 유독하게 되고, 미생물은 사멸하여 폐수처리에 지장을 준다. 폐수처리는 각 시설에 따라 다르지만, 유수 분리, 응집, 침전, 중화, flotation 장치 등이 있으며, 이들을 적당히 조합하여 이루어진다.