在石油化工領域，采用活性炭吸附法進行含油廢水處理，涉及石油開采、石油提煉以及油品運輸（如游輪泄露）等多個行業，并且由于在煉油過程中所產含油廢水較多，且對生態環境（尤其是水資源）破壞嚴重。因此，一直以來為工業廢水處理任務的關鍵內容之一。
在煉油廢水處理中，屬于有機物質的石油一般清除難度較大，只有遇到與之相容性較好的物質才可將其吸附除去，而活性炭雖然具有親油特性，但是相對表現一般，因此在對煉油廢水中乳化油、溶解油與分散油吸附時，在吸附容量上存在一定的上限（一般為30~70mg/g）；此外，由于活性炭在經吸油處理后很難進行再次利用，使得煉油廢水處理成本在較大程度上得到了提升，因此在實際應用中多是將活性炭作為最后一級處理，即是在通過有機吸附及多級處理后，再用活性炭來清除廢水中的微量污染物和剩余油污，以此達到深度凈化的目的。
通常情況下，在經活性炭吸附處理后，煉油廢水中的含油量（包括油類物質）會低于0.1~0.2mg/L。
基于煉油化工廢水回用技術的分析，活性炭吸附技術分動態吸附與靜態吸附兩種形式，而在水處理技術運用中，通常會采用固定床的動態吸附技術，通過對動態吸附實驗的設計，可以保證項目參數以及活性炭評價性能運用的穩定性。
煉油廢水在經活性炭深度處理后，可使廢水中COD（化學需氧量，采用含氧成分的化學藥劑，對有機物廢水進行氧化分解時所需要的氧氣成分的總量，表示水質污染程度，單位為ppm或mg/L）有效降低，同時在與臭氧結合后，利用其對水中有機物的分解氧化作用，可在進一步提升COD去除效率的同時，在一定程度上有利于總固體含量的去除和腐蝕速率的控制。采用連續通水實驗測定的活性炭飽和吸附量隨不同參數的水質而不同，且在活性炭吸附前加上混凝過濾對廢水進行預處理可以有效的提高吸附效率。
對于活性炭吸附在煉油廢水處理中的具體表現，試驗表明，活性炭的吸附能力會隨著時間的延長呈現出不斷下降的趨勢，而濁度去除率中的曲線變化主要反映出了活性炭在過濾中的截留能力，并在通水大約50h之后，水質的渾濁程度會呈現出不斷下降的狀態，也就意味著活性炭的截留能力呈現出飽和狀態。
通過COD以及總固體去處表示率問題分析中，活性炭的吸附能力會在60h后完全失去，其中的去除率會呈現出負值。這種現象的出現主要是活性炭中的微孔吸附處于飽和階段，而且，過多截留中的雜質會呈現出污染狀態。如果反映在實際水處理工程中，此時的處理設備不但應進行反沖洗，清潔炭粒表面，還應對活性炭進行再生，從而為煉油企業廢水的合理回用提供良好支持，促進煉油企業資源的穩定利用。
實際上，就我國當前的發展實況而言，石油化工領域在節水減排方面正呈逐漸弱化的趨勢，特別是在煉油廢水達標與排放標準問題上，已在一定程度上阻礙了廢水回用技術的發展。故此，對于現代煉油企業而言，在加快日常生產的同時，還需科學建立廢水回用機制，為水資源循環利用及環境保護構建有力保障，以此實現人類社會的可持續發展。