本发明涉及一种油田稠油污水处理技术领域，特别涉及一种处理复杂超稠油废水的深度处理工艺。该工艺步骤如下：一、将经过破乳和物化预处理后的复杂超稠油废水冷却至35-40℃；二、采用厌氧处理和好氧处理组合工艺生物降解经过冷却处理后的废水；三、将经过步骤二处理后的废水通过新鲜吸附剂进行吸附处理，并控制出水指标COD小于等于50mg/L；四、将经过破乳和物化预处理后的复杂超稠油废水通过步骤三中使用后的未饱合吸附剂进行吸附处理；五、将经过步骤四处理后的废水冷却至35-40℃，然后重复步骤二、三、四。本发明实现了降低生化处理负荷，污染物去除率高，提高吸附剂利用率，使用成本低。