油水分离设备也叫油水分离机，主要原理是采用油水的比重不同，运用过滤、沉淀、浮升等方法汇集一体进行油水分离。
油水分离设备处理油水目前有五种技术，具体如下：
1、气浮分离
气浮法是依靠水中形成微小气泡，携带絮粒上浮至液面使水净化的一种方法。条件是附在油滴上的气泡可形成油-气颗粒。由于气泡的出现使水和颗粒之间密度差加大，且颗粒直径比原油油滴大，所以用颗粒之间密度代替油密度可使上升速度明显提高。即当1个气泡（或多个气泡）附在1个油滴上可增加垂直上升速度，从而可脱除直径比50μm小得多的油滴。
2、重力式分离
由于油、气、水的相对密度不同，组分一定得油水混合物在一定得压力和温度下，当系统处于平衡时就会形成一定比例的油、气、水相。沉降速度与油中水分半径的平方成正比，与水油的密度差成正比，与油的粘度成反比。通过增大水分密度，扩大油水密度差，减小油液粘度可以提高沉降分离速度，从而提高分离效率。经过进一步的探索，根据实践经验提出了“浅池理论”，即在重力沉降过程中，分散而非结绒颗粒的沉降效果以颗粒的沉降速度与池面积为函数衡量，与池深、沉降时间无关，也即提高沉降池的处理能力有两个途径：一是扩大沉降面积，二是提高水分沉降速度。
3、乳化水的粗粒化蒸发
利用油水对固体物质亲和状况的不同，常用亲水憎油的固体物质制成各种蒸发装置。用于油水分离的固态物质应具有良好的润湿性。适合这种要求的材料有：陶瓷、木屑、纤维材料、核桃壳等。例如大港油田的陶粒蒸发器，用陶粒作填料，当油水混合物流经陶粒层是，被迫不断改变流速和方向，增加了水滴的碰撞聚结几率，使小液滴快速聚结沉降。
4、离心分离
利用油水密度的不同，使高速旋转的油水混合液产生不同的离心力，从而使油与水分开。由于离心设备可以达到非常高的转速，产生高达几百倍重力加速度的离心力，因此离心设备可以较为*地将油水分离开，并且只需很短的停留时间和较小的设备体积。由于离心设备有运动部件，日常维护较难，因此目前只应用于试验室的分析设备和需要减小占地面积的场所。
5电脱分离
电蒸发作为油水处理的zui终手段，在油田和炼油厂得到广泛应用，其原理是乳状液置于高压的交流或直流电场中，销弱了乳状液的界面膜强度，促进水滴的碰撞、合并，zui终聚结成粒径较大的水滴，从原油中分离出来。由于用电蒸发处理含水量较高的原油乳状液时，会产生电穿而无法建立极间必要的电场强度，所以，电脱法不能独立使用，只能作为其它处理方法的后序工艺。