(1)化學藥劑法為處理采油污水中的油、COD，SS等，可以投加O3，ClO2，H2O2等氧化劑，或投加破乳劑、絮凝劑等加以去除；
(2)催化氧化法對于難降解的有機物，可以采用催化方法使其分解。劉春英等人用質量分數為7.5%的Cu(NO3)2溶液浸漬活性炭，在260℃下將銅還原熱固于活性炭微表面，利用活性炭吸附、銅催化及曝氣后水中的溶解氧將有機物氧化分解，降低了采油污水中的COD值；
(3)化學強化法化學強化處理的主要目的是設法降低采油污水的COD，其次是降低含油量和機雜含量。化學強化處理技術主要是通過采用化學強化電處理方法和化學絮凝一催化氧化來強化處理采油污水。此外，吸附、過濾、膜分離技術等物化方法在采油污水外排水處理中也有應用。
吸附法
吸附法就是利用吸附劑的多孔，比表面積大且表面疏水親油的特性，使油經過物理化學作用粘附在表面或孔隙內，從而達到除油的目的。
一般吸附劑以煤灰、礦渣、果殼、鋸末、粘土等為原料，經過炭化、活化或有機改性來擴大孔隙，增加比表面積和提高表面親油性。一般吸附劑分成粉末狀和顆粒狀兩種類型，粉末狀直接投加到水中，而顆粒狀則以吸附柱的形式應用。
科學家在原有的氣浮工藝之后用改性聚氨醋泡沫去除乳化油，使原來工藝的出水含油質量濃度從20-40mg/L降到8mg/L金輝等人用有機膨潤土處理乳化油，當投加量為1mg/L時，原水含油從1689mg/L降到2.3mg/L。昊敦虎等人用改性硼泥處理含油污水，除油率達92%以上，當投加量為4留L時，含油降到10mg/L以下。周久銳在原有二級隔油池后利用焦炭進行吸附過濾處理，使原工藝出水含油從38.80mg/L降到5.70mg/L。
膜技術
近幾十年來，膜分離技術發展迅速。在國外，膜技術已廣泛用于含油污水中乳化油、溶解油去除和脫鹽的研究與工業化試驗。
微濾(MF)和超濾(UF)技術處理含油污水的特點是：不加藥劑，是一種純物理分離，不產生污泥，對原水油分濃度的變化適應性強，需要壓力循環污水，進水需嚴格預處理，膜需定期殺菌清洗。
簡單的除油機理是乳化油基于油滴尺寸大于膜孔徑被膜阻止，而溶解油則是基于膜和溶質的分子間的相互作用，膜的親水性越強，阻止游離油透過的能力越強，水通量越高。含油污水中油的存在狀態是選擇膜的首要的依據，若水體中的油是因有表面活性劑的存在使油滴乳化成穩定的乳化油和溶解油，油珠之間難以相互粘結，則須采用親水或親油的超濾膜分離，為此超濾膜孔徑遠<10Am，而且超細的膜孔有利于破乳或有利于油滴聚結。1991年，美國路易斯安那陸上油田進行了陶瓷微濾膜技術處理常規沉降分離后的油田采出水小規模生產試驗，出水含油達到10m歲L以下。
納濾(NF)和反滲透(RO)則適合于有機物的去除和脫鹽。1997年，美國在加里福尼亞州的SantaClarita進行了以反滲透單元為核心的采油污水深度處理工藝中試。采油污水經核桃殼過濾、澄清、生物濾池、壓濾、離子交換、反滲透處理。主要污染物石油類，TDS、TOC、硬度分別由原來的20mg/L，6000mg/L，120mg/L和1-5mg/L降到<0.1mg/L，145mg/L，2mg/L和<1mg/L(以CaCO3計)，出水達到美國環保局(EPA)飲用水標準，可用于鍋爐給水、農業灌溉和飲用水。但其成本較高，達到16美分/桶(同期飲用水為5.2美分/桶)。
膜過濾技術是采油污水有效的深度處理技術，但成本高和膜清洗問題限制了其工業化應用。
高級氧化技術
水處理的高級氧化技術是近20年興起的新技術。它通過化學或物理化學的方法將污水中的有機污染物直接氧化成無機物，或轉化為低毒的易生物降解的有機物，在制藥、精細化工、印染等有機廢水處理中有廣泛應用研究，主要有化學氧化、濕式氧化、光氧化、催化氧化和生物氧化等技術。
目前高級氧化技術在采油污水處理中的研究處于起步階段，但取得不少進展。含有表面活性劑的采油污水中乳化油去除難度大，處理的關鍵在于消除油水界面膜上的表面活性劑。表面活性劑的消除將使油滴可以發生重排、聚集，然后就容易分離。半導體TiO2催化劑在油水界面層存在，光照射時可以發生光催化氧化反應、達到乳化油破乳的效果，可以去除石油類污染物。超臨界水氧化技術則是將水的溫度、壓力升高到臨界點(Tc為274.3。C，Pc為22.05MPa)以上，水處于一種不同于氣態、液態和固態的新流態—超臨界態，水的物理化學性質發生顯著變化，可以與有機物和氧氣以任何比例互溶。利用水的這種性質使它成為一種理想的反應介質，有機物的氧化可以在富氧的均一相中進行，可在很短時間內達到對有機物很高的破壞效率。
