在含油廢水中，油以 4 種狀態存在：浮油、分散油、乳化油和溶解油。進入水體的油大部分以浮油的形式存在，這種油的粒徑較大，一般大于 100um，占含油量的 70%~80%，靜置后能較快上浮，鋪展在污水表明形成油膜，用一般重力分離設備即能去除；分散油以小油滴形狀懸浮在污水中，油滴粒徑在 25~100um之間，當其受到機械外力或較長時間靜置時，油滴較為穩定，會聚合成較大的油滴上浮到水面，此狀態的油也較易去除；溶解油是以分子狀態或化學狀態分散于水相中，非常穩定，用一般的物理方法無法去除，但其在水中的溶解度很小，大概為 5~15mg/L。
乳化油一般呈堿性，油滴粒徑大部分是 2~3um，呈乳濁狀或乳化狀。由于表面活性劑的存在，使得原本是非極性憎水性的油滴變成了帶負電荷的膠核，帶負電荷的膠核會吸附水中的正電荷離子或極性水分子形成膠體雙電層結構。這些油滴外面包有彈性的、一定厚度的雙電層，與彼此所帶的同性電荷相互排斥，阻止了油滴間相互聚合變大，使油滴能長期穩定的存在于水中，所以乳化液廢水是屬于比較難分離的一類。
1.氣浮法：氣浮法是使大量微細氣泡吸附在欲去除的顆粒（油珠）上，利用氣體本身的浮力將污染物帶出水而，從而達到分離目的。這是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，上浮速度可大大提高。氣浮法按氣泡產生方式的小同，可分為鼓氣氣浮、加壓氣浮和電解氣浮等。鼓氣氣浮是利用鼓風機、空氣壓縮機等將空氣注入水中，也可利用水泵吸水管、水射器將空氣帶入水中。加壓氣浮是在加壓條件下使空氣溶于水中，然后再恢復到常壓，利用釋放的大量微氣泡將污染物分離。電解氣浮是用電解槽將水電解，利用電解形成的極微的氫氣和氧氣泡，將污染物帶出水面。氣浮法分離的關鍵是如何有效地產生氣泡，其主要用于不含表面活性劑的分散油的分離，當有表面活性劑存在時，為提高分離效果，可在先向水中加入絮凝劑進行破乳此法的特點是處理量大，可把大的油粒基本去除。
2.吸附法：此法是利用多孔吸附劑對乳化液廢水中的油組分進行物理吸附（范德華力）、化學吸附（化學鍵力）或是交換吸附（靜電力）來實現油水分離。最常用的吸附材料是活性炭，它具有良好的吸油性能，可吸附乳化液廢水中的分散油、乳化油和溶解油。但吸附容量有限且活性炭價格較貴，再生困難，故一般只用作低濃度乳化液廢水的處理或深度處理。吸附樹脂是近年來發展起來的一種新型有機吸附材料，吸附性能良好，易于再生和重復使用。此外，煤炭、吸油氈、陶粒、石英砂、木屑、稻草等也具有吸油性能，可用作吸附材料。吸附材料吸油飽和后，有的可再生重復使用，有的可直接用作燃料。
3.混凝法：混凝法的原理是向乳化液廢水中加入混凝劑，水解后生成膠體，吸附油珠，并通過混凝產生絮狀物或通過藥劑中和表面電荷使其凝聚?！銇碚f，油滴越小越難處理，加入混凝劑的目的就是通過碰撞和聚集以破壞小油滴和固體懸浮物的穩定狀態，形成直徑較大的油滴和絮狀物質，使其與氣泡粘附在一起并上浮到水面，形成浮渣被去除。不同混凝劑的ｐＨ值使用范圍不同，故混凝過程中加入的藥劑還包括ｐＨ值調節劑，有時也加入助凝劑。常用的混凝劑有無機混凝劑、有機混凝劑和復合混凝劑。常用的無機混凝劑是聚合氯化鋁（ＰＡＣ）和聚合硫酸鐵ＰＦＳ）。ＰＡＣ是繼明礬、硫酸鋁之后混凝性能較好，使用范圍較廣的一種無機高分子混凝劑。
4.離心分離法是利用快速旋轉產生的離心力，使密度大的水沿環狀路徑流向外側，密度小的油拋向內圈，并聚形成大的油珠而上浮分離。處理后水含油量小于40mg/L。與機械分離設備相比，它們的分離效果相當，但旋流器無運動部件，在價格、性能和操作方面均比機械分離優越。與隔油池（平流式、平板式、斜板式）相比，旋流分離器的效率更高，捕捉粒徑更小，，宜以它代替隔油池。旋流分離器主要是處理乳化液廢水中的浮油和分散油。
