本发明涉及一种丁苯橡胶生产装置排放的工业废水深度处理方法，属于废水多级处理。其特征在于由预处理单元、污泥吸附单元、好氧生化处理单元，絮凝过滤单元和高级氧化处理单元的多套水处理装置先后彼此顺序连接、复合集成；处理后外排废水COD≤40mg/L、NH₃-N≤5mg/L。本发明克服了现有技术处理成本高、处理效果差的缺点，提供了一种操作稳定，安全可靠，污染物去除率高，运行成本低的深度处理方法，实现丁苯橡胶生产装置外排工业废水稳定达标排放。与现有技术相比，高级氧化阶段芬顿试剂的药剂使用量约减少30%，处理深度提高15%，具有工业应用价值。