随着我国石化工业的快速发展，单一的生化处理装置经常处于超负荷的运行状态，处理效果差，出水合格率低，已经不能满足处理要求。因此，必须对常规生物处理工艺进行组合和改进，以满足日益严格的水质排放标准的要求。
石利军等将缺氧-好氧(A/O)工艺应用到摇动床技术中的研究结果表明在进水的COD质量浓度为400～600mg/L、氨氮浓度为20～40mg/L、硝化液回流比为2.5和水力停留时间为26.1h的情况下，出水COD浓度小于40mg/L。随着回流比的增大，总氮去除率也增大，A/O摇动床对石化废水具有较好的脱氮效果。孙青亮并采用水解酸化-缺氧-好氧工艺处理石化废水实验结果表明，该工艺对废水中苯系物和烃系物都有较好的去除效果，很大程度上减轻了后续工艺单元的处理压力。该组合工能显著提高石化废水的可生化性，提高出水水质。将厌氧-缺氧-好氧优化组合，构成可以同时脱氮除磷并处理石化废水中难降解的有机物，具有处理效率高、污泥沉淀性能好和运行费用低等优点。我国从上世纪末已经开始在天津、大连等石化基地建成多个厌氧-缺氧-好氧组合工艺的石化废水处理厂，目前均取得了良好的处理效果。具体联系污水宝或参见http://www.dowater.com更多相关技术文档。
生物滤池和膜生物反应器相关工艺组合：宋国华等将曝气生物滤池(BAF)和膜生物反应器(MBR)置于同一反应器中，对经过预处理的石油化工废水进行处理。结果表明，废水的浊度、COD和石油类物质的去除率分别为98%～99%、86%～96%和80%～95%。刘明国等采用臭氧-曝气生物滤池工艺对石化厂废水进行处理，实验结果表明:在臭氧投加量为10mg·L-1，接触时间为4min，pH值偏碱性时，臭氧预氧化石化二级出水效果较好，臭氧氧化能将大分子有机物转化为小分子物质，使得相对分子质量小于1000的有机物比例增加约15%，有效提高了废水的可生化性。生物滤池和膜生物反应器工艺组合充分利用了生物滤池的生物降解能力和膜生物反应器的过滤作用，增加了水力停留时间，从而强化了对石化废水的处理效果。而且两者组合的工艺具有抗冲击负荷强、出水水质好和运行成本低等优点，有着较好的应用范围和发展前景。