1、生物處理法：生物處理法有很多優勢，可以降解的污染物多，運行穩定，處理成本低，有很強的抗沖擊能力，因此在廢水回用深度處理中得到了很廣泛的應用。常用的生物處理技術有生物接觸法、生物過濾法和地層生物修復。研究表明，通過電氣石生物接觸氧化法處理的石化廢水，比普通生物接觸法取得更好的處理效果，水中的有機污染物顯著降低。

2、組合技術：這種技術是把化學、物理、生物的凈化處理方法結合到一起，充分利用它們各自的技術特長，實現對石化廢水的處理效果，這也是現代石化廢水深度處理的發展趨勢。中石油一下屬分公司曾經設計了曝氣生物濾池+絮凝+砂濾的工藝流程處理排放的石化廢水，廢水通過曝氣生物濾池后，石油類化合物、氨氮和懸浮物平均去除率分別達到了78.15%，94.20%，77.42%，通過砂濾池過濾后，污物去除率均達到了92%。

3、新型工藝技術：催化濕式氧化。在云南建成的中日高科環保工程公司應用了大阪煤氣公司研發的催化濕式氧化工藝技術，從設備、設計到設備安裝全部實現國產化，成本降至進口設備的60%。絡合吸附技術。該技術通過一種新型絡合吸附樹脂可以用熱水脫附再生，使得再利用的技術成本大大降低。膜處理技術。由于膜處理技術耗能低、藥量少、分離效率高、工藝簡單且占地面積小等特點，在石化廢水深層處理中得到了廣泛應用。曾有技術人員通過連續微濾———反滲透雙膜法對一公司的石化廢水進行了深度處理，結果發現，經過處理的水濁度不到2NTU，pH值介于6.0-7.5，COD在5mk/L一下，電導率不超過200p·s/cm,*符合鍋爐補充水的各項要求。金剛石膜電極技術。用摻硼金剛石作為電極，通過循環電解法對石化廢水進行處理，將槽電壓調制8V，保持2mm的電極間距，用不銹鋼電極將鈦網電極替換掉，會有一層白色污垢附著在不銹鋼表面，進一步通過電解，測得廢水中的COD可以達到93.9%的降解率。