物理法由于油类物质与水互不相溶，且油与水的密度也各不相同，因此当油类物质与水混在一起时会发生分层现象，可以根据这点采用某种方式将乳化液废水中的油类物质从废水中脱离除去，这种操作方法称为物理法。
(1)重力法由于乳化液中的油类物质和水不相溶，而且油的密度小于水，利用油、水之间的密度差，油滴在受到水的浮力作用时会上浮至液体表面，这样就达到了油水分离的目的。
重力法一般用于含油废水的初级净化，用于分离废水中的浮油及部分分散油，对于乳化油和溶解油的分离没有明显的效果。
采用重力法去除油类物质的隔油装置类型很多，常用的主要有平板隔油、斜板隔油及粗粒化装置三类[6]。平板隔油装置简单，操作也挺方便，不过装置一般占地面积比较大。斜板隔油是对平板隔油的改进，与平板隔油装置类似，除油效率较高。粗粒化隔油装置是通过在装置内填充粗粒化材料，在废水经过时，粗粒化材料能够吸附乳化液中的浮油、分散油等物质成分，从而将其从废水中分离除去。
(2)气浮法通过向废水中通入空气(或其它不溶于水的气体)使废水中产生大量气泡，由于界面张力的作用，气泡在水中上浮的过程中会吸附水中的乳化油、分散油等油类物质一起上浮，使得油类物质在水面积聚成油渣从水中分离除去。
气浮法具有操作简便、油水分离效率高、污泥产量低等优点，广泛应用于含油废水的预处理工艺中。根据废水中鼓入空气的方式不同，气浮工艺一般有曝气气浮、溶气气浮、电解气浮三种类型。
①曝气气浮曝气气浮是最简单的一种气浮装置，它是通过在气浮装置的底部设置曝气扩散装置，鼓风机通过曝气扩散装置向废水中鼓入空气，以达到在废水中产生大量气泡的目的。具体联系污水宝或参见http://www.dowater.com更多相关技术文档。
由于空气在水中的停留时间很短，且产生的气泡一般比较大，通常这种方式去除油类物质的效率并不高，油水分离效果不是很理想[9]。
②溶气气浮溶气气浮法是对曝气气浮工艺的改进，它是在加压的条件下，预先将空气溶入废水中，这样当废水通入气浮装置后，外界压力瞬间变为常压，废水中的过饱和空气以微小气泡的方式从水体向外界扩散，在逸出水体的过程中吸附了大量的乳化油、分散油等物质，从而达到将其从废水中分离除去的目的。这种方法通过加压的方式来达到使水体释放气泡的目的，这种方式通常称为加压溶气气浮。还有一种方式是通过将气浮装置的上部空间抽为真空，当处在常压下的水通入气浮装置后，水体也会释放出微小气泡，这种方式称为真空溶气气浮。真空溶气气浮由于对装置的密封要求较高，且设备复杂，一般应用较少。相比而言，加压溶气气浮的应用较为广泛，通常在气浮的同时会添加适量的混凝剂，通过混凝剂的作用使得废水中的胶体粒子脱稳形成絮凝体，再通过气泡的吸附上浮将其从废水中分离除去，这样就可以提高对油类物质的去除效率。
③电解气浮电解气浮是通过在废水中插入不溶性阳极和阴极，在直流电的作用下，废水通过电解会产生氢气和氧气，氢气和氧气在上浮的同时夹带着废水中的各种污染物，从而使其从废水中分离除去。
由于电解过程中产生的气泡数量较少，且对电能的消耗较大，一般应用较少，常用于中小规模的企业废水处理。
气浮工艺常用于去除废水中的乳化油、表面活性剂等悬浮态污染物，关于气浮工艺的研究目前主要是对溶气方式的优化或者对气浮装置的改进等方面，在溶气方式上王振欧等将加压溶气方式变成喷射气息气溶气方式，加速了空气的溶解，在一定程度上缩短了溶气时间，同时对能量的消耗也得到了降低;在改进气浮装置方面，冯鹏邦等通过采用浮选柱装置处理含油废水，使得装置的能耗比WEMCO型浮选机还低50%，对油类物质的去除率可以达到90%左右，处理成本得到大大降低。
(3)吸附法在含油废水的处理过程中，对于废水中的某些难降解有机物，采用传统的生化处理工艺很难将其取出，这时就可以考虑采用吸附处理工艺。
吸附就是利用某些特定种类的固体吸附剂来吸附废水中的一种或多种污染物，以达到将其从废水中脱离的目的。这里所说的固体吸附剂多是一些多孔性的具有较强吸附能力的固体物质。
吸附剂的吸附作用一般分为物理吸附和化学吸附两种类型。物理吸附是利用吸附剂和物质之间的分子间作用力(也称范德华力)产生的吸附作用。物理吸附作用没有选择性，一种吸附剂可以同时吸附多种物质，但是对于不同的物质吸附剂的吸附量会有所不同。吸附剂与被吸附物质之间如果发生化学反应，这种吸附作用就是化学吸附。化学吸附作用具有选择性，一种吸附剂只能对某种或某几种物质产生吸附作用。通常情况下，吸附剂的吸附作用并不单一表现为物理吸附或化学吸附，而是这两种吸附方式的综合作用的结果。
常用的吸附剂主要有活性炭、煤渣、树脂、木屑等，其中活性炭对苯、甲苯、煤油、汽油、苯乙烯、氯乙烯等多种物质都有吸附功能，而且化学性质稳定，耐腐蚀，应用最为广泛。但是活性炭的再生成本较高，这在一定程度上也限制的它的应用范围，在水处理工艺中，通常将活性炭吸附工艺置于工艺流程的末端，用于废水的深度处理。
近年来在吸附剂的研发上不断取得新的成果，例如Shariff等在研究麦秆的吸附作用时，发现经过阳离子型表面活性剂处理后的麦秆对乳化油具有良好的吸附作用，在适宜的条件下，它对乳化油的吸附量可以达到576mg/g，吸附效果显著。曹乃珍等发现膨胀石墨对于各种单纯的油类物质、乳化油具有良好的吸附能力。刘汉利在研究粉煤灰的吸附作用时，发现经过改性处理的粉煤灰对炼油废水中的乳化油等成分也具有不错的吸附能力。
(4)膜分离技术膜分离技术是在外加推动力的作用下，利用膜的选择透过性对混合组分中的一种或几种组分进行选择性分离的技术。根据推动力及选择透过性膜的类型不同，膜分离技术一般分为微滤、超滤、钠滤、反渗透、电渗析等几种类型。
在含油废水的处理工艺中采用膜分离工艺时，可以不需要经过破乳等预处理工作，直接利用选择透过性膜实现油类物质与水的分离工作，操作简单，污泥产量低，能耗小，分离效率高。但是，由于膜的孔径较小，膜的清洗工作较为复杂，膜污染问题也往往较为严重。因此，采用膜分离技术时，关键在于对膜材料的选择以及膜清洗方法的研究上。