在石油化工领域，采用活性炭吸附法进行含油废水处理，涉及石油开采、石油提炼以及油品运输（如游轮泄露）等多个行业，并且由于在炼油过程中所产含油废水较多，且对生态环境（尤其是水资源）破坏严重。因此，一直以来为工业废水处理任务的关键内容之一。
在炼油废水处理中，属于有机物质的石油一般清除难度较大，只有遇到与之相容性较好的物质才可将其吸附除去，而活性炭虽然具有亲油特性，但是相对表现一般，因此在对炼油废水中乳化油、溶解油与分散油吸附时，在吸附容量上存在一定的上限（一般为30~70mg/g）；此外，由于活性炭在经吸油处理后很难进行再次利用，使得炼油废水处理成本在较大程度上得到了提升，因此在实际应用中多是将活性炭作为最后一级处理，即是在通过有机吸附及多级处理后，再用活性炭来清除废水中的微量污染物和剩余油污，以此达到深度净化的目的。
通常情况下，在经活性炭吸附处理后，炼油废水中的含油量（包括油类物质）会低于0.1~0.2mg/L。
基于炼油化工废水回用技术的分析，活性炭吸附技术分动态吸附与静态吸附两种形式，而在水处理技术运用中，通常会采用固定床的动态吸附技术，通过对动态吸附实验的设计，可以保证项目参数以及活性炭评价性能运用的稳定性。
炼油废水在经活性炭深度处理后，可使废水中COD（化学需氧量，采用含氧成分的化学药剂，对有机物废水进行氧化分解时所需要的氧气成分的总量，表示水质污染程度，单位为ppm或mg/L）有效降低，同时在与臭氧结合后，利用其对水中有机物的分解氧化作用，可在进一步提升COD去除效率的同时，在一定程度上有利于总固体含量的去除和腐蚀速率的控制。采用连续通水实验测定的活性炭饱和吸附量随不同参数的水质而不同，且在活性炭吸附前加上混凝过滤对废水进行预处理可以有效的提高吸附效率。
对于活性炭吸附在炼油废水处理中的具体表现，试验表明，活性炭的吸附能力会随着时间的延长呈现出不断下降的趋势，而浊度去除率中的曲线变化主要反映出了活性炭在过滤中的截留能力，并在通水大约50h之后，水质的浑浊程度会呈现出不断下降的状态，也就意味着活性炭的截留能力呈现出饱和状态。
通过COD以及总固体去处表示率问题分析中，活性炭的吸附能力会在60h后完全失去，其中的去除率会呈现出负值。这种现象的出现主要是活性炭中的微孔吸附处于饱和阶段，而且，过多截留中的杂质会呈现出污染状态。如果反映在实际水处理工程中，此时的处理设备不但应进行反冲洗，清洁炭粒表面，还应对活性炭进行再生，从而为炼油企业废水的合理回用提供良好支持，促进炼油企业资源的稳定利用。
实际上，就我国当前的发展实况而言，石油化工领域在节水减排方面正呈逐渐弱化的趋势，特别是在炼油废水达标与排放标准问题上，已在一定程度上阻碍了废水回用技术的发展。故此，对于现代炼油企业而言，在加快日常生产的同时，还需科学建立废水回用机制，为水资源循环利用及环境保护构建有力保障，以此实现人类社会的可持续发展。