物理法
含油廢水物理處理方法包括重力分離法、過濾法、離心分離法等。
重力分離法
重力分離法是典型的初級處理方法，是利用油和水的密度差及油和水的不相溶性，在靜止或流動狀態下實現油珠、懸浮物與水分離。分散在水中的油珠在浮力作用下緩慢上浮、分層，油珠上浮速度取決于油珠顆粒的大小，油與水的密度差，流動狀態及流體的粘度。它們之間的關系可用Stokes和New-ton等定律來描述。重力分離法的特點是： 能接受任何濃度的含油廢水，同時除去大量的污油和懸浮固體等雜質，但處理出水往往達不到排放標準。在穩定的流速和油含量的特定條件下，可作為二級處理的預處理。常用的設備是隔油池，包括平流隔油池（API ）、斜板隔油池（PPI ）、波紋斜板隔油池或稱高效除油器（CPI ）、小型隔油池以及用于收集來自家庭、汽車庫、飯店、醫院等的廢水油脂的簡易隔油井。隔油池水面的浮油可利用集油管排出或采用撇渣機等專用機械撇出，而小隔油池也可進行人工撇油。重力分離技術是應用最廣泛、最實用的一種油水分離技術。通過對幾種重力油水分離設備的比較，HN S-Ⅲ型分離性能最優，油中含水質量分數僅為1.56%。20世紀70年代中期出現的立式斜板除油罐集立式除油罐與斜板隔油池的優點于一體，大大提高了除油效率，可基本去除水中的浮油和分散油。該法適用于除去廢水中的浮油、部分分散油、重油以及油-固體物等不與水溶解的有害物質，但不能除去廢水中的溶解油和乳化油。
過濾法
過濾法是將廢水通過設有孔眼的裝置或通過由某種顆粒介質組成的濾層，利用其截留、篩分、慣性碰撞等作用使廢水中的懸浮物和油分等有害物質得以去除。常用的過濾方法有3種： 分層過濾、隔膜過濾和纖維介質過濾。含油廢水經過隔油、氣浮或混凝沉淀—氣浮處理后，再用過濾法處理，可使廢水中的含油量降到10mg/L以下或更低。常用的層濾工藝是硅藻土過濾（D. E. F）和砂濾（S. F），一般作為深度處理的預處理。用砂濾池過濾時要求廢水中不含重油，以免堵塞砂濾層。膜過濾法又稱為膜分離法，是利用微孔膜將油珠和表面活性劑截留，主要用于除去乳化油和某些溶解油。濾膜包括超濾膜、反滲透膜和混合濾膜等。膜材料包括有機膜和無機膜兩種，常見的有機膜有醋酸纖維膜、聚砜膜、聚丙烯膜等，常用的無機膜有陶瓷膜、氧化鋁、氧化鈷、氧化鈦等。采用膜分離法處理乳化油廢水具有不需加混凝劑、不產生含油污泥、濃縮液可焚燒處理、透過量和出水水質穩定等優越性，特別適合高濃度乳化油廢水的處理。但采用膜分離前必須先對含油廢水預處理，降低進水的污染物含量，使進水水質能夠保證膜元件在一定時間內穩定運行，不產生膜污染。膜使用一定時間后必須采取適當清洗方法再生。
離心分離法
離心分離法是使裝有含油廢水的容器高速旋轉，形成離心力場，因固體顆粒、油珠與廢水的密度不同，受到的離心力也不同，達到從廢水中去除固體顆粒、油珠的方法。常用的設備是水力旋流分離器。旋流分離器在液固分離方面的應用始于19世紀40年代，現在較為成熟，但在油/水分離領域的研究要晚得多。雖然液固分離與液液分離的基本原理相同，但二者設備的幾何結構卻差別較大。脫油型旋流分離器起源于英國。從20世紀60年代末開始，由英國南安普頓大學 MartinThew教授領導的多相流與機械分離研究室開始水中除油旋流分離器的研究，發明了雙錐雙入口型液液旋流分離器，在試驗過程中取得滿意效果。隨后，YoungGAB等人設計出的與雙錐型旋流器具有相同分離性能但處理量要高出1倍的單錐型旋流分離器。經過幾何優化設計，Conoco公司提出了K型旋流分離器，對于直徑小于10μm的油滴分離性能提高更加明顯。由于旋流分離器具有許多獨特的優點，旋流脫油技術在發達國家含油廢水處理特別是在海上石油開采平臺上已成為不可替代的標準設備。該法常用來分離分散油，對乳化油的去除效果不太好。離心分離法設備體積小、除油效率高，但高流速產生的紊流容易將部分分散油剪碎，而且運行費用高，因此常用于處理水量少，占地受限制的場合，如海上采油平臺、油船等。
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