絮凝处理是含油污水处理中常见的方法，并常与气浮法联合使用。常用的无机絮凝剂是铝盐和铁盐，近年来出现的无机高分子凝聚剂（如聚硫酸铁、聚氯化铝等）具有用量少、效率高的特点，而且使用时最佳pH也较宽。虽然无机絮凝剂的处理速度较快，但投药量大，污泥生成量多。最近，有机高分子凝聚剂的研究发展很快，Claes的研究表明，用阳离子型高分子絮凝剂季胺化聚丙烯酰胺和聚乙烯亚胺等对由十二烷基磺酸钠等阴离子表面活性剂稳定的大豆油/水乳状液进行絮凝处理，去浊率达到99.5%以上，且污泥颗粒大而密实，但由于其药剂成本较无机絮凝剂更贵，目前，有机高分子絮凝剂在含油废水处理方面仍然主要是用作其他方法的辅助剂。因此研究方向是将有机与无机絮凝剂通过多种方法进行复合，以达到提高处理效率并降低处理成本的目的。此外，未来的含油废水处理药剂应向多功能、广谱、高效方面发展。
化学氧化技术常用于生物处理的前处理。一般是在催化剂作用下，用化学氧化剂如臭氧、Fenton试剂等处理有机废水以提高其可生化性，或直接氧化降解废水中有机物使之稳定化。在化学氧化法中，超临界水氧化技术是近年来迅速发展起来的一门废水高级氧化技术，其原理是将水体中有机污染物在超临界水中氧化分解成为CO2、H2O等无害的小分子化合物。已有的研究表明，超临界水氧化是一种快速、高效去除污水中有毒、有害有机化合物的方法。一些用其他方法不能有效除去的污染物，用超临界水氧化法能够处理到环境可接受的程度。赵朝成发现，超临界水中的氧化反应能有效去除污水中的油分，并且反应时间、反应温度是影响油去除率的重要因素。研究表明，高压反应器存在比较严重的腐蚀问题，这也是超临界水氧化技术工业化需要解决的主要障碍之一。陈颖用光催化氧化去除污水中油分取得了良好的效果，但如何降低处理成本是迫切需要解决的问题。