（1）浮选法。浮选法是将空气以微小气泡形式注入水中，使微小气泡与在水中悬浮的油粒黏附，因其密度小于水而上浮，形成浮渣层从水中分离。浮选法由于装置处理量大、产生污泥量少和分离效率高等优点，在含油废水处理方面具有巨大的潜力。目前浮选最常用的方法是溶气浮选法、叶轮浮选法和射流浮选法等。溶气浮选法和叶轮浮选法存在停留时间长、 装置制造和维修麻烦、能耗高等缺点。相比之下，射流浮选法不但能节省大量能耗，还具有产生气泡小、装置安装方便、操作安全等特点，因而具有良好的研究和应用前景。欲提高浮选效果可投加浮选剂，浮选剂一方面具有破乳作用和起泡作用，另一方面还有吸附架桥作用，可以便胶体粒子聚集随气泡一起上浮。另外，在原有浮选装置的基础上进行改善也可进一步提高除油效率，如将浮选池结构由方形改为圆形减少了死角或采用溢流堪板排除浮渣等。
（2）絮凝法。近年来，絮凝技术由于其适应性强、可去除乳化油和溶解油以及部分难以生化降解的复杂高分子有机物的特点而被广泛应用于含油废水的处理。但是，由于油田含油废水成分复杂，对于特定处理对象选用的絮凝剂无法在理论上作出预测，则必须通过大量的实验来筛选。常用的絮凝剂主要有无机絮凝剂、有机絮凝剂和复合絮凝剂三大类。无机高分子絮凝剂(如聚合氯化铝、聚合硫酸铁等)较低分子量无机絮凝剂处理效果好，且用量少，效率高，但存在产生的絮渣多、不易后续处理的缺点。有机高分子絮凝剂由于价格昂贵，难以大量推广使用，而主要用做其它方法的助剂。研究发现，将无机絮凝剂和有机絮凝剂复合投用可以明显改善处理效果。这是由于有机絮凝剂中阳离子对废水中的乳化油滴起到了电荷中和及压缩双电层的作用，促使乳化油滴进一步破乳析出，而且有机絮凝剂有很长的分子链，能在经凝聚作用形成的胶体颗粒间进行架桥，形成大而坚韧的絮凝体，从而改善絮凝体性能。复合絮凝剂的性能好坏取决于絮凝体的形成状态及其物质的量。因此，通过优化复合絮凝剂来提高处理效率并降低成本成为该领域的重要研究内容。
（3）电凝聚法。电凝聚法原理是利用可溶性电极(铁电极或铝电极)电解产生的阳离子与水电离产生的OH-(氢氧根负离子)结合生成的胶体，与水中的污染物颗粒发生凝聚作用来达到分离净化的目的。同时在电解过程中，阳极表面产生的中间产物(如羟自由基、原子态氧)对有机污染物也有一定的降解作用。电凝聚法具有处理效果好、占地面积小、设备简单、操作方便等优点，但是它存在阳极金属消耗量大、需要大量盐类作辅助药剂、能耗高、运行费 用较高等缺点。在保证处理效率的同时，如何进一步减少电极的损耗并降低耗能等方面值得进一步探索。
（4）膜分离法。膜分离技术是利用特殊制造的多孔材料的拦截作用，以物理截留的方式去除水中一定颗粒大小的污染物。以压力差为推动力的膜分离过程一般分为微讯超滤和反渗透3种。膜分离技术的特点是可根据废水中油粒子的大小合理地确定膜截留分子量，且处理过程中一般无相变化，直接实现油水分离；不需投加药剂，所以二次污染小；后处理费用低，分离过程耗能少；分离出水含油量低，处理效果好。但仍需要利用不同的材料及方法制备出性能好又经济的新型膜并对现有的处理工艺进行改进，进而克服该技术的一些(如热稳定性差、不耐腐蚀、膜容易被污染、处理量小等)缺点。另外，单一的膜分离技术并不能很好地解决含油废水的处理问题，需要将不同的膜分离技术联合或是将膜分离技术同传统方法联合处理含油废水，如超滤和反渗透联合、盐析法和反渗透联合、超滤和微滤联合等多种方法。
（5）生物法。生物法是利用微生物的代谢作用，使水中呈溶解、胶体状态的有机污染物质转化为稳定的无害物质。目前处理工艺比较成熟且使用较多的是活性污泥法和生物滤池法。活性污泥法是在曝气池内利用流动状态活性污泥作为净化微生物的载体，通过吸附、浓缩在活性污泥表面上的微生物来分解有机物。生物滤池法是在生物滤池内，使微生物附着在滤料上，废水从上而下流经滤料表面过程中，有机污染物便被微生物吸附和分解破坏。生物技术的关键在于生物菌种和生物处理工艺，根据含油废水的特殊性开发出高效的生物菌种和处理工艺是该领域研究的热点。
