In Anbetracht der riesigen Wassermengen, die in einer Raffinerie verbraucht werden, ist die Abwasseraufbereitung ein sehr wichtiger Prozess für den sicheren Betrieb. Zu den vier Arten von Raffinerieabwässern gehören Kühlwasser, Prozesswasser und Dampf, Regenwasser und Sanitärabwasser. Der am stärksten verschmutzte Abwasserstrom, der eine ernsthafte Behandlung erfordert, ist das Prozesswasser und der Dampf, die in direkten Kontakt mit Erdölfraktionen kommen. Regenwasser kann durch den zufälligen Kontakt mit Schadstoffquellen auf Raffinerieoberflächen und durch versehentliches Verschütten verunreinigt werden. Kühlwasser und Sanitärabwässer müssen unter Umständen nur geringfügig behandelt werden, bevor sie in öffentliche Kläranlagen geleitet werden. Eine Faustregel besagt, dass die Vermischung verschiedener Arten von Abwasserströmen vermieden werden sollte, um die Belastung der Kläranlagen zu verringern. Zu den in den Abwasserströmen gefundenen Schadstoffen gehören Kohlenwasserstoffe, wobei giftige aromatische Verbindungen wie Benzol und Heteroatomverbindungen wie Mercaptane besonders zu beachten sind.