随着油田含油污水处理技术的逐步提高，对注水水质要求也逐渐提高，尤其体现在有些低渗透油田和开采层位，这就使得传统水处理工艺设备已经不能满足现在的工业要求。所以，我们必须对传统工艺设备进行改进和优化;另外，还要对新型工艺设备进行设计，国内外已经先后研制出很多新工艺设备并且在生产中得到应用(如多相气浮、多平行板分离器、三相旋流器等)。同时，传统工艺设备的滤膜和滤料及过滤精度已经无法达到处理的要求。纤维球过滤器和核桃壳过滤器还有膜过滤装置现已广泛应用在各大油田，经过这些过滤器处理后，水质可以达到石油工业水质指标标准。但是各种设备都有其优缺点，需要进一步进行改进。

　　重力沉降处理工艺
　　纵观国内大部分油田的油污水处理工艺流程，大都主要处理含低粘度原油和气体的污水，它们的主要目的是处理后的污水达标后回注地层，该工艺的特点是利用悬浮物和油水密度差，在重力场中沉降分离。
　　压力沉降处理工艺
　　该工艺是将聚结除油、沉降分离和混凝除油一起用于压力除油罐中，流程是缓冲罐—自然沉降—压力粗粒化除油—多级压滤—回注，这种工艺特点是除油率高，在反应器中的停留时间短，并且该系统自动化程度比重力沉降除油高，处理后污水含油量在20mg/L以下。但也有缺点，如设备内部结构比较复杂，容易出现填料的堵塞、设备腐蚀等状况，且稳定性不好。
　　气浮法
　　气浮法是在污水中通入气体，产生气泡，因而能吸附原油及悬浮物，混合相上浮后形成泡沫，泡沫经过撇油器把油收集到集油槽。该法主要除去残余浮油还有无表面活性剂的一些分散油，该工艺的特点是效率高，停留的时间短，由于布局紧凑而占地很少，处理能力高，其缺点是处理难度较大。
　　水力旋流工艺
　　该工艺是根据油水密度差、不互容及在水力旋流器中产生的离心力不同来进行分离。水力旋流工艺流程为：来水—水力旋流器—达标—回注。含油污水经水力旋流器处理后含油量可降低到30mg/L以下。
　　生物膜法
　　生化法主要用于去除污水中的有机物，通过含油污水与生物膜的接触过程，发生相对运动，进行固液相的交换，以此进行污水的净化。主要工艺流程为：隔油池—气浮—生物膜处理—达标—外排。
　　经过这种工艺处理，CODCr含量和含油量大大降低，但是这种方法腐蚀、结垢严重，需要进行设备及技术的改进，可以与理化方法结合，使其适用性加强，还可以改善生物处理的微生物生态系统，寻找针对性强的菌种及生长环境。