单纯的生物方法在处理石化废水的实际应用中已经处于瓶颈阶段，主要原因在于经济性和技术的可行性。如何摸索出一条经济可行的石化废水深度处理工艺已经成为研究人员的热点研究方向。目前，我国石化废水的深度处理方法主要有物化法和化学法。
1 物化法：物化法是借助物理化学作用使水中的污染物凝聚、分离，达到去除的目的。吸附法中常见的吸附剂主要为活性碳，其可以有效吸附石化废水中的嗅和物和COD 等，吸附法工艺简单，便于操作，但其处理成本较高，且容易造成出水的二次污染。在石化废水处理中，吸附法常与氧化法联用。臭氧氧化－ 生物炭深度处理炼油污水工艺具有其他工艺无可比拟的优势，拥有十分广阔的应用前景。
膜分离技术主要包括微滤、超滤、纳滤和反渗透等几类。方忠海等考察了“微絮凝直接过滤+ 超滤+ 反渗透”工艺流程对石化废水的处理效果，结果显示该流程的处理效果较好，且出水水质稳定。超滤出水的浊度＜ 0． 5NTU，COD ＜ 30mg /L( 高锰酸钾指数＜ 10 mg /L) ，SDI ＜ 1。超滤的除污效果明显优于混凝、沉淀、过滤等常规预处理流程。但是由于膜分离工艺的运行成本昂贵、技术复杂，无法实现长期运行生产。