含油廢水處理的難易程度隨其來源及油污的狀態和組成不同而有差異。其處理方法按原理可分 為：物理法 ( 沉降、機械、離心、粗粒化、過濾、膜分離等 ) ；物理化學法 ( 浮選、吸附、離子交換、電解等 ) ；化學法 ( 凝聚、酸化、鹽析等 ) ；生物化學法 ( 活性污泥、生物濾池、氧化塘等 ) 。下面介紹幾種國內外常見的處理方法 。
       1、重力分離法：利用油水兩相的密度差及油和水的不互溶性 進行分離。沉降分離在隔油池中進行，常見的有平流式 (API) 、平行板式 (PPI) 、波紋板式 (CPI) 等型式。平流式隔油池的設計主要基于斯托克斯公式，由公式可求得一定表面積的隔油池所能除去的最小油珠粒徑。隔油池水流狀態對除油能力和效果也有很大影 響，最好的水流狀態是層流狀態，它有利于油珠的上升和固相的沉降。根據以上理論，進而設計出了 PPI 式、 CPI式、 IPI 式 ( 斜板式 ) 等更為高效隔油池。這幾種型式的隔油池與 API 式相比較，占地面積省，去油能力、排油能力及安全程度等方面明顯提高，因此已被廣泛應用。該類方法設備結構簡單，易操作，除油效果穩定，但對溶解性油類或 乳化油是不適用的。

       2、聚結法 ( 粗粒化法 ) ：利用油水兩相對聚結材料親和力的不同來進行分離，主要用于分散油的處理。此法的技術關鍵是粗粒化材料的選擇，許多研究者認為材質表面的親油疏水性是主要 的，而且親油性材料與油的接觸角小于 70 °為好。常用的親油性材料有蠟狀球、聚烯系或聚苯乙烯系球體或發泡體、聚氨酯發泡體等。粗粒化法可以把 5 ～10 μｍ粒徑以上的油珠完全分離，無需外加化學試劑，無二次污染，設備占地面積小，基建費用較低。但對懸浮物濃度高的含油廢水，聚結材料易堵塞。
        3、凝聚法：也就是用絮凝劑除油的方法。常用的無機絮凝劑 是鋁鹽和鐵鹽，特別是近年來出現的無機高分子凝聚劑，如聚硫酸鐵、聚氯化鋁等，具有用量少、效率高的特點，而且使用時最優 pH 也較寬。雖然無機絮凝劑法的處理速度快，但藥劑較貴，污泥生成量多。有機高分子凝聚劑的研究發展很快，但目前有機高分子絮凝劑在含油廢水處理方面的應用仍 然主要是用作其它方法的輔助劑。
       4、氣浮法：通常采用的主要是加壓溶氣浮選法去除乳化油。 因為空氣微泡由非極性分子組成，能與疏水性的油結合在一起，帶著油滴一起上升，上浮速度可提高近千倍，所以油水分離效率很高。常在含油廢水中加入絮凝劑， 還會進一步提高油水的分離效果。目前該法已被廣泛應用于油田廢水、石油化工廢水、食品油生產廢水等的處理，但動力消耗較大，構造復雜，維修保養困難。
       5、生物法：含油廢水經隔油、浮選等處理后，出水油含量一 般仍高達20 ～ 30mg/L ，若廢水中存在溶解性有機物，則 COD 和 BOD5 也很高，都達不到國家規定的排放標準，尚需進行二級處理。二級處理主要采用活性污泥法和生物濾池法。生物處理法近年來已有不少改進，新的發展包括曝氣塔、 深井曝氣、純氧曝氣以及循序間歇式生物處理等，這些方法都不同程度地提高了對含油廢水的處理效率。
       6、電絮凝法：以金屬鋁或鐵作陽極電解處理含油廢水的方 法，主要適用于機加工工業中冷卻潤滑液在化學絮凝后的二級處理 。國內外使用較多的是小間隙 ( 1mm ) 高流速旋轉電極裝置，但此種方法存在著陽極鈍化問題。電絮凝法具有處理效果好、占地面積小、操作簡單、浮渣量相對較少等優點，但是它存在陽極金屬消耗量 大、需要大量鹽類作輔助藥劑、耗電量高、運行費用較高等缺點。
       7、膜分離方法：膜分離法是 S.Sourirajan 所開拓并在近 40 多年迅速發展起來的分離技術，用超濾法處理原油廢水以及結合鹽析用反滲透法處理乳狀液廢水的研究已有不少報道，若采用反滲透和超濾聯合處理，則在除油的同 時還可降低 COD 和 BOD 。膜分離技術關鍵是膜組件的選擇。在分離過程中極易由濃差極化等原因造成膜污染，而使通量降低，膜的使用壽命短，膜清洗困難，操作費用高。
       8、磁分離法：將磁性顆粒與含油廢水混合，油珠被磁性粒子 吸附，然后用磁分離裝置將含油磁粒分離，污水便可得到凈化。針對鋼鐵企業廢水含有氧化鐵皮磁性顆粒的特點，已研制出高梯度磁分離器和磁過濾器等裝置，不僅 可除去廢水中懸浮物的油，還有一定的防垢除藻作用。但因設備昂貴，動力消耗大，磁種回收循環使用困難，應用尚不廣泛。
       9、水力旋流：屬于離心沉降，利用不同密度、不互溶的兩相 在水力旋流器中高速旋轉時相對產生的離心力的差異而達到分離的目的。這種分離器比傳統的分離器處理效率高、占地少、結構簡單，可單級和多級串聯使用。其缺 點是高流速產生的紊流將部分分散油剪碎，使之成為更細的分散物，從而使分離效率降低。其次運轉費用很高 。
　　綜上所述，含油廢水的處理方法雖然較多，但各種方法都有其局限性，在實際應用中通常是幾種方法聯合分級使用，使出水水質達到排放標準。