油脂污水中除含有高濃度油脂外，還含有磷脂、皂等有機物以及酸、堿、鹽和固態懸浮物，COD和BOD很高，同時油脂污水多為間歇排放，成分復雜，pH值不穩定，水質水量變化幅度很大，對污水處理設施沖擊較大。
油脂污水由格柵進入隔油池，經酸化隔油處理后可回收大量的油脂，既可減輕后續處理工藝的有機負荷，同時還可回收有價值的油脂。污水經過隔油池去除表層浮油后進入中和調節池，調節池污水再用泵泵入氣浮池，去除污水中的浮化油、磷脂、皂腳、COD等。出水進入厭氧池，利用厭氧菌的酸化水解作用，將污水中的高分子有機物斷鏈分解為有機酸等小分子有機化合物，以利于后續好氧生化降解，厭氧池出水進入SBR生物接觸氧化池，水中各種有機污染物通過好氧生物的氧化分解作用被轉化為CO2，HO2等無害物質，從而達到去除污染物的目的。出水進中間池，經投加混凝劑后進入反應池，進行充分混合，然后經沉淀池，泥水自然分離后進入生物碳過濾器，一部分殘余有機物被活性炭吸附截留，同時被生物降解。此時出水完全達到回用的要求，可以重新作為循環冷卻水和雜用水，或直接達標排放。
氣浮池、沉淀池的污泥定期排入污泥干化池，經干化后泥餅外運填埋，濾液返回調節池重新處理。
厭氧生物處理：其優勢在于它能處理較高濃度的有機污水而不必稀釋進水濃度。目前厭氧處理工藝較多采用升流式厭氧污泥床(UASB)，厭氧生物濾床(AF)，厭氧復合床(AFB)及普通厭氧消化池等，一般采取中溫消化的方式。厭氧處理后的污水中COD值還較高，一般需后接好氧處理工藝才能使污水水質達標。盡管厭氧工藝在國內植物油廠污水處理方面已有多項工程投入運行，但總體說來目前國內已有的生物處理工藝大部分還是好氧處理工藝，究其原因一是厭氧法存在啟動時間長，操作管理處理復雜等缺點。
好氧生物處理：好氧生物處理工藝是目前植物油脂廠污水生物處理中最重要的工藝，其中常用的有：
活性污泥法：活性污泥法處理油脂污水工藝是在有氧條件下采取連續循環的微生物生長，以有機物(油脂)作為惟一碳源，轉化并合成為微生物體內有機成分的方式達到降解油脂的目的。該工藝是應用較廣泛的好氧工藝，但耐沖擊負荷差、容積負荷低、體積大、易造成污泥膨脹等缺點。
SBR法：SBR法是活性污泥工藝的變型，該工藝具有自動化程度高、抗沖擊能力強、不產生污泥腫脹等優點。由于SBR法省去了沉淀和污泥回流部分，因而可降低一次性工程投資和運行費用。盡管SBR法有上述優點，但其也存在不適應高濃度污水和連續流污水處理、要求自控系統較高、操作復雜等缺點。
生物膜法：生物膜法是在活性污泥法基礎上改進的一種好氧工藝。與活性污泥法中微生物呈懸浮狀態不同，生物膜法中的微生物都是附著生長在膜表面，由于曝氣設備設在填料之下，曝氣可以起到攪拌作用，使得生物膜更新加快、活性增加，因而生物膜工藝處理污水的效果和容積負荷都比活性污泥法有較大提高，目前國內油脂污水好氧生物處理系統多采用生物膜工藝。生物膜法工藝主要適用于油脂污水水量不大，場地較小的情況。
油脂污水要系統化綜合處理才會有顯著的凈化效果，僅靠微生物簡單處理不會顯著生效。微生物單獨使用主要是放在經常被油脂堵塞，用傳統方法又不易清理的管道等處，微生物只要部分分解油脂，將油脂粘度降下來即可達到疏通的目的，同時，微生物又將管道中產臭氣的有機質以不產臭的方式分解，達到除臭目的。