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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。
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。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手段，已被各油田广泛使用。
离心分离是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，离心分离可分为水力旋流分离器和离心机。其中水力旋流器，由于具有体积小、重量轻、分离性能好、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Vortoil水力旋流器，在油田污水处理上取得了良好的效果。
粗粒化，是指含油废水通过一个装有粗粒化材料的设备时，油珠粒径由小变大的过程。目前常用的粗粒化材料有石英砂、无烟煤、蛇纹石、陶粒、树脂等材料。粗粒化除油罐用以去除经前期治理后的含油污水中的细小油珠和乳化油。

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工艺流程
1.格栅池：负责拦截污水中的漂浮状态的杂货物，确保后续处理设备正常运行。
2.调节池：用以调节水质水量，一般调节池容积是每小时处理量的6-10倍，用提升泵提至缺氧池。
3.缺氧池：缺氧池为脱氮处理而设置，经过格栅分离后的污水经调节池中的污水提升泵泵入缺氧池与池中的回流硝化液相混合，缺氧池中放置NZP-II型填料作为反硝化细菌的载体，对氮；磷；硫化物去除效果好，停留时间为2小时与前续工艺中的污泥池相结合形成A／O法处理工艺，从而达到脱磷、脱氮的目的。
4.生物接触氧化池：共分两级，总生化时间6小时，前一级采用NZP-I型填料，该填料水流特性十分*，第二级采用流动载体填料，该填料比表面积木，有利于微生物生长处理负荷达30kgBOD／m3?d是一般软性填料的7倍以上，生化池采用中心廊道微孔爆气，污水在生化池内不断循环，充分地与填料上的生物相接触，达到有机物迅速降解作用。
5.二沉池：生化后的污水进入二沉池，二沉池设计表面负荷0.9-1.2m3／m2?h二沉水槽为升降式可调液位，齿形集水槽，其槽集水均匀出水效果较好，二沉池的污泥气提至污泥池。
6.消毒池：按国家标准：TJ14-74制作、消毒池停留时间为30分钟，消毒剂采用固体氯丸或漂白芬，或宇航杀菌石。（仅BZHC-C型设备有消毒池）
7.污泥池：经格栅拦截的污物和二沉池污泥均进入污泥池，污泥池内设有污泥消化系统，污泥池上清液回流至调节池。
8.风机与配电柜均设置在设备房内，一般设备机房内设风机两台交替运行，当一台风机发生故障时，另一台能自行启动设备可连续运行；当污水断流时，风机能自动歇运行，以保护生物的正常生长。

膜分离技术是利用天然或人工合成膜，以压力差、浓度差、电位差和温度差为推动力，对双组分或多组分溶质和溶剂进行分离、分级提纯和富集。由于不使用药剂、无二次污染、占地面积小，在水质波动较大时仍可自动连续运行。膜分离法处理活性染料废水在清洁生产计划中是一种经济上合算、技术上可行的技术。使用聚合物膜能有效地将废水中的Cr6+、除去，废水经过膜过滤后清浊分流，清水能达到回用的要求，如果技术应用成功的话，水的消耗量和废水排放量可减少80％。应用膜分离新技术，通过超滤膜、微滤膜、纳米膜等分离功能对工业污水展开多级化处理以达到水质净化目的。同时还将研究膜技术与其他技术融合的方法，如催化技术、生物工程技术等，使其成为清洁生产和保证工业可持续发展的重要手段。
此外，有些染色废水中的染料不能用一般的生物降解方法去除，可考虑用超滤和膜分离处理技术给予回收利用。如果将生化处理与膜技术结合，可以增进废水脱色及回用的效率。