物理处理法的重点是去除废水中的矿物质和大部分固体悬浮物、油类等。物理法主要包括重力分离、离心分离、过滤、粗粒化、膜分离和蒸发等方法。
(1) 重力分离技术。依靠油水比重差进行重力分离是油田废水治理的关键。从油水分离的试验结果看, 沉淀时间越长, 从水中分离浮油的效果越好。采用重力分离法处理, 可达到降低污水处理费用的目的。自然沉降除油罐、重力沉降罐、隔油池作为含油废水治理的基本设施, 简单易行, 已被各油田广泛使用。
(2) 离心分离法。该方法通过使装有废水的容器高速旋转, 形成离心力场, 因颗粒和污水的质量不同, 受到的离心力也不同, 质量大的颗粒受到较大离心力作用被甩向外侧, 质量小的则停留在内侧, 各自通过不同的出口排出, 达到分离污染物的目的。含油废水经离心分离后, 油集中在中心部位, 而废水则集中在靠外侧的器壁上。按照离心力产生的方式, 离心分离装置可分为水力旋流分离器和离心机。其中水力旋流分离器由于具有体积小、重量轻、分离性能好和运行安全可靠等优点而备受重视, 目前在世界各油田(如中东、非洲、西欧、美洲等地区的海上和陆地油田)都有应用。我国引进的数套Vor toil 水力旋流器, 在油田污水处理方面取得了良好的效果。