含油废水常见于石油化工企业、油田、发电厂、煤化工企业、金属加工厂和部分食品加工业。如果油污未能得到有效去除，会影响下游的生物处理、膜分离系统、回用工艺以及排放合规性。
废水中的油可能以不同形式存在：游离油、分散油、乳化油和附着在悬浮固体上的油。不同形式的油需要不同的处理方法。游离油通常更容易分离，而乳化油则更难分离。
油水分离技术包括重力分离、气浮、聚结过滤、膜过滤、吸附、化学破乳和先进分离材料。在某些项目中，会结合使用多种技术。
当需要去除细小油滴或乳化油时，可采用膜分离技术进行油水分离。膜或滤材的选择取决于油浓度、油滴大小、悬浮固体、温度、pH值和化学成分。
对于工业项目而言，预处理通常是必要的。大颗粒、油泥和高悬浮固体可能会堵塞过滤器或膜。如果油的乳化程度很高，则可能需要添加化学药剂。
项目业主不应想当然地认为一种分离产品可以处理所有含油废水。应根据油的类型、废水水质、目标出水水质和下游处理要求来设计合适的工艺。
在选择油水分离工艺之前，最好测试水中的油含量、化学需氧量（COD）、总悬浮固体（TSS）、pH值、温度、盐度和油的形态。烧杯试验或中试试验有助于确认工艺的可行性。
可靠的油水分离系统应注重运行稳定、易于清洗以及与整个废水处理工艺的兼容性。