含油廢水來源較為廣泛，常見的機械加工行業中的酸洗磷化污水、屠宰污水、食品加工污水以及石油化工行業都會產生大量的含油廢水。不同行業所產生的含油廢水成分也不盡相同，因此含油廢水的處理方法要根據廢水中油的存在形式分別處理或者幾種方法結合處理。總結如下：

1）浮選法

浮選法是將空氣以微小氣泡形式注入水中，使微小氣泡與在水中懸浮的油粒黏附，因其密度小于水而上浮，形成浮渣層從水中分離。浮選法由于裝置處理量大、產生污泥量少和分離效率高等優點，在含油廢水處理方面具有巨大的潛力。目前浮選常用的方法是溶氣浮選法和渦凹浮選法等。溶氣浮選法不但能節省大量能耗，還具有產生氣泡小、裝置安裝方便、操作安全等特點，因而具有良好的研究和應用前景。欲提高浮選效果可投加浮選劑，浮選劑一方面具有破乳作用和起泡作用，另一方面還有吸附架橋作用，可以便膠體粒子聚集隨氣泡一起上浮。另外，在原有浮選裝置的基礎上進行改善也可進一步提高除油效率，如將浮選池結構由方形改為圓形減少了死角或采用溢流堪板排除浮渣等。

2）絮凝法

近年來，絮凝技術由于其適應性強、可去除乳化油和溶解油以及部分難以生化降解的復雜高分子有機物的特點而被廣泛應用于含油廢水的處理。但是，由于油田含油廢水成分復雜，對于特定處理對象選用的絮凝劑無法在理論上作出預測，則必須通過大量的實驗來篩選。常用的絮凝劑主要有無機絮凝劑、有機絮凝劑和復合絮凝劑三大類。無機高分子絮凝劑(如聚合氯化鋁、聚合硫酸鐵等)較低分子量無機絮凝劑處理效果好，且用量少，效率高，但存在產生的絮渣多、不易后續處理的缺點。

研究發現，將無機絮凝劑和有機絮凝劑復合投用可以明顯改善處理效果。這是由于有機絮凝劑中陽離子對廢水中的乳化油滴起到了電荷中和及壓縮雙電層的作用，促使乳化油滴進一步破乳析出，而且有機絮凝劑有很長的分子鏈，能在經凝聚作用形成的膠體顆粒間進行架橋，形成大而堅韌的絮凝體，從而改善絮凝體性能。復合絮凝劑的性能好壞取決于絮凝體的形成狀態及其物質的量。因此，通過優化復合絮凝劑來提高處理效率并降低成本成為該領域的重要研究內容。

3）膜分離法

  膜分離技術是利用特殊制造的多孔材料的攔截作用，以物理截留的方式去除水中一定顆粒大小的污染物。以壓力差為推動力的膜分離過程一般分為微訊超濾和反滲透3種。膜分離技術的特點是可根據廢水中油粒子的大小合理地確定膜截留分子量，且處理過程中一般無相變化，直接實現油水分離；不需投加藥劑，所以二次污染小；后處理費用低，分離過程耗能少；分離出水含油量低，處理效果好。

但仍需要利用不同的材料及方法制備出性能好又經濟的新型膜并對現有的處理工藝進行改進，進而克服該技術的一些(如熱穩定性差、不耐腐蝕、膜容易被污染、處理量小等)缺點。另外，單一的膜分離技術并不能很好地解決含油廢水的處理問題，需要將不同的膜分離技術聯合或是將膜分離技術同傳統方法聯合處理含油廢水，如超濾和反滲透聯合、鹽析法和反滲透聯合、超濾和微濾聯合等多種方法。

4）生物法

生物法是利用微生物的代謝作用，使水中呈溶解、膠體狀態的有機污染物質轉化為穩定的無害物質。目前處理工藝比較成熟且使用較多的是活性污泥法和生物濾池法。活性污泥法是在曝氣池內利用流動狀態活性污泥作為凈化微生物的載體，通過吸附、濃縮在活性污泥表面上的微生物來分解有機物。

生物濾池法是在生物濾池內，使微生物附著在濾料上，廢水從上而下流經濾料表面過程中，有機污染物便被微生物吸附和分解破壞。生物技術的關鍵在于生物菌種和生物處理工藝，根據含油廢水的特殊性開發出高效的生物菌種和處理工藝是該領域研究的熱點。