一种炼油废碱液的处理方法，包括预处理段、深度处理段、盐处理段、污泥处理段和尾气处理段；所述预处理段依次包括空分系统、纯氧反应器、酸化回收池、中和池和吹脱反应器；所述深度处理段依次包括一级生化段、臭氧催化氧化段、二级生化段；一级生化段和二级生化段采用高耐盐菌GXNYJ‑DL‑1；所述盐处理段包括两级纳滤段、两级反渗透段、多效蒸发段和结晶段；所述污泥处理段是把一级生化段和二级生化段产生的多余污泥回收，通过污泥厌氧化把生物污泥转化为甲烷并回收；所述尾气处理段包括废气管网和尾气处理设施。本发明的方法有效解决了恶臭、有毒、难降解物质对生化系统的影响，实现了资源化回用利用，使出水盐含量达标。