废水来源包括：酯化反应釜生产废水、抽真空排水，水洗工序生产废水、设备车间及地面等清洗废水。
部分酯化废水往往还参杂有精馏工序废水，里面含有较高浓度的盐分，如不提前处理酸碱度以及盐分，后续生化处理将难进行运作。酯化废水属高浓度有机废水，大部分污染物都是以可溶性有机物形态存在，采用单一方法处理效果不理想，须进行综合治理。
原料以醇、酸居多，可生化性较好，但合成的物质为酯类高分子聚合物，其聚合物含量一般都较高；导致废水处理难度大。聚合物的浓度对生物降解速率有较大影响，酯化废水处理工程设计或施工前，应对废水进行取样化验和试验，才能设计和建造一套切实可行的废水处理样板工程。
废水中大部分污染物都是以可溶性有机物形态存在，除常规预处理外，可增加铁碳微电解、水解酸化等预处理，对废水中的大分子进行断链处理，改善污水的可生化性，降低污水中难降解有机成分的浓度和性状；同时去除废水中高分子有机物及胶体、油类等污染物，然后再进行生化处理。采用生化为主的处理工艺流程，对于大部分难降解有机污水需要较长停留时间才能降解，但工程投资和运行成本比纯物化工艺低，安全性和稳定性更高。
能否选择对的废水处理工艺及方法，决定了前期的基建成本、后期的运行维护以及处理系统的稳定和出水效果。针对酯化废水处理，常采用稀释、物化、生物处理和深度处理多个步骤。若排放标准要求高，还需根据处理程度选取是否需要膜处理，对废水进行减排或实现零排放。
（1）稀释
可采取用生活污水稀释、混合处理，生活污水加入提高了废水的生化性，有效结合废水各自的特点，降低高浓度污水对微生物的抑制和毒害作用，同时还可以补充污水中的营养物质，降低了废水生化处理的难度。
（2）物化
酯化废水一般酸性强，水中含有的有机物浓度高、多为溶性的有机物，此外还含有高分子中间体和部分脂类有机物。因此，需要多考虑采用其他方法配合混凝沉淀工艺进行处理，如化学氧化法、铁碳微电解法，臭氧催化氧化等；可对废水中大分子、环状有机物起到开环断链的作用，改变水质成分，去除废水中的毒害物质，大大提高废水的可生化性，为生化处理做准备。
（3）生化处理
经过稀释物化等预处理后酯化废水COD浓度仍然较高，针对废水中有机物的去除，处理工艺主要以生物法为主，可降解许多物质包括COD、BOD以及其他有机物等。该废水采用生化处理，具有基建成本低，投资效益高等特点。
增塑剂废水生化处理主体工艺多以“厌氧+好氧”的组合工艺为主，厌氧的功能是将废水中的有机物通过微生物代谢分解，转化为甲烷、二氧化碳，实现去除有机物的目的。厌氧出水后CODcr降低明显，降低后续处理工艺负荷，有利于后续反应的进行。厌氧后端再配合好氧工艺低负荷处理确保出水有机物达标。好氧段采用较多 的是多级接触氧化法，主要是在有氧条件下，好氧微生物降解厌氧后残留的小分子有机物。废水经生化处理后COD一般可降低至100mg/l一下，若排放标准要求高，还需进行深度处理，采用催化氧化或膜分离技术进一步处理。
废水中缺乏微生物必须的营养元素，如氮、磷，以及微量元素，设计考虑投加。
