油田含油污水处理流程中，从脱水站来的含油污水，先进入一个容积较大的污水沉降罐（一般为5000立方米），含油污水在这个罐内经过较长时间的沉降后，含油量已经大幅度降低，再进入除油罐，就能保证处理后的水质。在脱水器处理事故中由于沉降罐容积大，还可以容纳脱水器排放的油而不影响抽水。这些油又能直接回收。油水在罐的沉降分离过程与重力式沉降除油罐的油水分离过程相仿，分离出来的污油通过中心筒集油槽和污油回收罐，进入污油回收泵，再打回脱水站处理。
重力式沉降除油罐的工作过程是这样的，由污水泵打进去的水，先进入中心反应筒，如果加入混凝除油剂，就在反应筒内充分混合反应。水在经过进水配水喇叭沿着整个罐均匀向下流动，水中油颗粒靠油水相对密度差，以一定的速度向上流动至水面聚集，油和水作相对运动。所以，只有当水的流速大于油的速度时，油粒才能上浮，达到除油目的。水流到罐下部后，经过集水头喇叭，进入中心柱管内。随着罐内液体的不断上升，中心柱管内的水也不断上升，达到出水管高度时，除油后的水便经过水管流向过滤罐，重力式沉降除油罐的构造保证了除油后沉降到罐下部的含油少的水流出，也就保证了水质。一般重力式沉降除油罐设计的沉降时间在3～4小时。
