油水分離的方法較多，有物理分離法、化學分離法、電浮分離法等。
物理分離法是利用油水的密度差或過濾吸附等物理現(xiàn)象使油水分離的方法，主要特點是不改變油的化學性質而將油水分離，主要包括重力分離法、過濾分離法、聚結分離法、氣浮分離法、吸附分離法、超濾膜分離法及反滲透分離法等。
化學分離法是向含油污水中投放絮凝劑或聚集劑，其中絮凝劑可使油凝聚成凝膠體而沉淀，而聚集劑則使油凝聚成膠體使其上浮，從而達到油水分離的一種方法。
電浮分離法是把含油污水引進裝有電極的艙柜中，利用電解產(chǎn)生的氣泡在上浮過程中附著油滴而加以分離，從而實現(xiàn)油水分離的方法，實際上是一種物理化學分離方法。此外，乳化油可用活性污泥法(生物化學法)分離。
重力分離法的優(yōu)點：結構簡單、操作方便；
缺點：只能分離自由狀態(tài)的油，而不能分離乳化狀態(tài)的油。一般認為油粒直徑小于50?m就很難分離。
重力分離法如按其作用方式的不同，還可分為機械分離，靜置分離和離心分離3種：
機械分離法：讓含油污水流過斜板、波紋板細管和濾器等，使之產(chǎn)生渦流、轉折和碰撞，以促使微小油粒聚集成較大的油粒，再經(jīng)密度差的作用而上浮，從而達到分離的目的。
靜置分離法：將含油污水貯存在艙柜內，在單純的重力作用下，經(jīng)過沉淀使油液自然上浮以達到分離的目的。這種方法需要較長的時間和較大的裝置，同時也難以連續(xù)使用。
離心分離法：利用高速旋轉運動產(chǎn)生的離心力，使油、水在離心力和密度差的作用下實現(xiàn)分離，它的特點是油污水在分離器中的停留時間很短，所以分離器體積較小。
離心分離法，可采用水旋分離法，即分離器本體固定不動，而使污水沿切線方向流人分離體內，造成旋轉運動。也可采用器旋分離法，即分離器本體高速旋轉，并帶動體內污水一起高速旋轉。