Изобретение может быть использовано для переработки сточных вод производства нитроароматических или нитрогидроксиароматических соединений, например, нитробензола или динитротолуола. Для осуществления способа проводят двухстадийную обработку, включающую стадию предварительного восстановления и стадию мокрого окисления. На первой стадии щелочную сточную воду смешивают с органическим восстанавливающим средством, которое не образует в сточной воде солей, и выбранным из торфа, бурого угля и/или каменного угля. Обработку в восстанавливающих условиях проводят при нагревании до температуры от 80 до 200°C и выдерживании при указанной температуре в течение времени от 5 мин до 5 часов. На второй стадии полученную на первой стадии сточную воду подкисляют и подвергают окислению кислородсодержащим газом, например кислородом. Способ предлагает технически безопасную, простую и экономичную технологию переработки и очистки сточных вод, обеспечивающую снижение вредных примесей до уровня, приемлемого для подачи обработанных сточных вод на биологическую очистку. 3 з.п. ф-лы, 5 табл., 6 пр.