利用物理作用分离油田采出水中呈悬浮状态的污染物质。方法有：波纹板分离、离心法、气浮、快速喷雾蒸发、冷冻-解冻蒸发、微滤、超滤、水力旋流、反渗透等。波纹板分离是在波纹板表面通过加强絮凝作用重力分离水中油类，其优点是去除分散油和悬浮固体，无需耗能、成本低、效率高，设备结构固定，抗冲击性强，但是微油滴去除效果差，水力停留时间长，维护费用高，此外分离器底部产生悬浮颗粒泥浆，目前主要用于乳化液、高含油废水排放前的油回收处理，或者采出水用于回注水时的工艺选择。处理原水水含油脂量可能超过1000mg/L的高含油废水。
离心法是通过离心分离圆筒的离心作用进行油水分离，优点是对小油滴和悬浮杂质去除效果好，水力停留时间短，产水量高，但是旋转器能耗高，运行成本高，且预处理产生悬浮颗粒泥浆。
气浮是利用通过微气泡粘附油滴上浮到表面而去除含油的方法，优点是设备结构稳定，易操作耐用，聚结效果好，但需要大量气体，停留时间长，撇水体积大。
快速喷雾蒸发是向高温气体中喷射高速水流，获得浓缩处理水的方法，其处理水质好，传质效率高，但能耗高，需要对固体进行处理，蒸发后产生废弃污泥。冷冻-解冻蒸发是利用天然温度将水中污染物结晶，然后解冻获得净化水，其优点是无能耗，天然操作，运行成本低，但换热效率低，操作循环时间长。具体联系污水宝或参见http://www.dowater.com更多相关技术文档。
微滤是在操作压力下通过微滤膜去除水中微粒子，净化水回收率高，结构紧凑，但高能耗，对低价态离子、病毒等去除效果差，且膜滤产生浓缩废液，该工艺可用于痕量油脂、微生物、溶解性有机物、低价盐类、酸和痕量固体颗粒的去除。
超滤是在操作压力下通过超滤膜去除水中微粒子，净化水回收率高，结构紧凑，可去除病毒、有机物等，但能耗高，膜易结垢，低分子量有机物，盐类去除效果差，且过滤操作产生的废液。
水力旋流是在密闭增压离心设备中分离游离态油类，该设备结构紧凑，处理含微粒油滴废水效果好，产水量大，但增压进水能耗高，固体污染物得不到分离，维护费用高。
反渗透是在微压下污水通过半透膜得到净化水，该工艺可去除一价离子、溶解态污染物等，结构紧凑，但高压操作，微量的油脂就能造成膜结垢，主要用于去除NaCl、其他一价盐类或有机物。有些有机物需要预处理。能耗随着TDS含量增大而增加，反渗透可处理矿化度超过10000mg/L的水。