本发明公开了一种合成橡胶生产废水的处理方法，包括：(1)将废水通入混凝沉淀池，至出水的SS小于1000mg／L，将其通入水解酸化池；(2)废水在水解酸化池中停留时间5-20小时，至出水的BOD₅／COD≥3.5，将其通入生物接触氧化池；(3)废水在生物接触氧化池中停留12-48小时，至出水的COD≤2000mg／L，将其二次沉淀后通入膜生物反应器；(4)废水在膜生物反应器内停留36-72小时，至出水的COD≤200mg／L，BOD₅≤10mg／L，浊度≤1NTU，直接排放。本发明将水解酸化、生物接触氧化和膜生物反应器三者有机结合在一起对合成橡胶废水进行处理，废水处理效果较佳。