物理法污水處理就是利用物理作用，分離污水中主要呈懸浮狀態的污染物，在處理過程中不改變水的化學性質。

沉淀（重力分離）

污水流入池內由于流速降低，污水中的固體物質在中立的作用下進行沉淀，而使固體物質與水分離，這種工藝分離效果好，簡單易行，應用廣泛，如污水處理廠的沉砂池和沉淀池。沉砂池主要去除污水中密度較大的固體顆粒物，沉淀池則主要用于去除污水中大量的呈顆粒狀的懸浮固體。

篩選（截流）

利用篩濾介質截流污水中的懸浮物。屬于砂濾處理的設備有格柵、微濾機、砂濾池、真空濾機、壓濾機（后兩種主要用于污泥脫水）等。

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對一些相對密度接近于水的細微顆粒，因其自重難于在水中下沉或上浮，可采用氣浮裝置。此法將空氣打入污水中，并使其以微小氣泡的形勢由水中析出，污水中密度近于水的微小顆粒狀污染雜質（如乳化油）黏附到氣泡上，并隨氣泡升至水面，形成泡沫浮渣而去除。根據空氣打入方式的不同，氣浮設備有加壓溶汽氣浮法、葉輪氣浮法和射流氣浮法等。為提高氣浮效果，有時需要向污水中投加混凝劑。

離心與旋流分離

使含有懸浮固體或乳化油的污水，由于懸浮固體和廢水的質量不同，受到的離心力也不同，質量大的懸浮固體被拋甩到污水外側，這樣就可使懸浮固體和污水分別通過各自的排出口排出設備之外，從而使污水得以凈化。