食品工業廢水的處理方法，按作用原理可分為物理法、化學法和生物法三類。每一種類中又有若干種工藝和設備。
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用于食品工業廢水處理的物理方法有篩濾、撇除、調節、沉淀、氣浮、離心分離、過濾、微濾等。前五種工藝多用于預處理或一級處理，后三種主要用于深度處理。電滲析、反滲透以及超濾等膜分離法雖屬于物理法，但由于成本過高，在污水處理中未見應用。
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1.篩濾
篩濾是預處理中使用最廣泛的一種方法。利用格柵和格篩從廢水中分離出比較粗大的分散性懸浮固體物。
格柵攔截較粗的懸浮固體，其作用是保護水泵和后續處理設備。食品工業廢水處理中常用的格篩有固定篩、轉動篩和振動篩等，格篩最常用的孔徑是10～40目。
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2.撇除
某些食品工業廢水中含有大量的油脂，這些油脂必須在進生物處理工藝前予以除去，否則會造成管道、水泵和一些設備的堵塞，還會對生物處理工藝造成一定的影響。此外，油脂去除并回收又有較大的經濟價值。廢水中的油脂根據其物理狀態可分為游離漂浮狀和乳化狀兩大類。通常用隔油池除去漂浮狀油脂。隔油池對漂浮狀油脂的除去率可達90％以上。如果處理流程中設有調節池或沉淀池，則隔油池可與調節池或沉淀池合用同一構筑物，這樣可以節省投資和減少占地面積。對小型處理系統，可設油水分離器油。
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3.調節
最初是為了使產生的廢水能夠達到允許排放的標準而采用清水稀釋的方法。該法只是使污染物得以稀釋，但總量不變。由于不同的食品加工車間生產不同的產品及生產周期不同，所排放的污水的水質及水量經常變化，為了使污水處理設備保持穩定的負荷，通常在污水處理設備上設置調節池，用來調節污水的水質、水量、酸堿度、溫度等，使之均衡地流入下一工段。
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4.沉淀
沉淀用來除去原廢水中無機固體物和有機固體物，以及分離生物處理工藝中的固相和液相。生產上對污水進行沉淀處理的設備稱為沉淀池，分為沉砂池、初沉池、二沉池等。用沉砂池除去原廢水中的無機固體物用初沉池除去原廢水中的有機固體物用二沉池分離生物處理工藝中的生物相和液相。沉砂池一般設在格槽和格篩之后。為了清除廢水中無機固體物表面的有機物，避免廢水中有機固體物在沉砂池中產生沉淀，可采用曝氣沉砂池。采用初沉池可降低后續工藝的負荷。初沉池除去懸浮固體的效果與加工的原料和產品有關。按池中的水流方向，沉淀池的形式又可分為五種:平流沉淀池、豎流沉淀池、輻流沉淀池、斜管式沉淀池和斜板式沉淀池等。
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5.氣浮
氣浮主要用于除去食品工業廢水中的乳化油、表面活性物質和其他懸浮固體。氣浮分真空式氣浮、加壓溶氣氣浮和散氣管（板）式氣浮，應用最普遍的是加壓溶氣氣浮。當廢水進入溶氣氣浮池之前，往水中投加化學混凝劑或助凝劑，可提高乳化油脂和膠體懸浮顆粒的除去率。據資料介紹，氣浮可除去90％以上的油脂和40％～80％的BOD氣浮池水力停留時間一般30min。
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6.過濾
在水處理過程中，過濾是用具有孔隙的石英砂等粒狀濾層，攔截污水中的雜質從而使污水得以澄清的工藝。過濾池的類型多種多樣，以石英砂為濾料的普通過濾池應用歷史最長，按濾速大小分慢速砂濾池和快濾池（重力式、壓力式和多層式）。此外還有雙層濾料、多層濾料和上向流或雙向流過濾等。雙層或多層濾料過濾僅從改善濾料組成上考慮，而上向流或雙向流過濾是從過濾池構造和工藝上考慮。為了減少過濾池的閘閥并便于操作和管理，新近又開發了虹吸濾池、無閥濾池、移動沖洗罩濾池以及自動清洗濾池等。而其他處理工藝為了解決用水緊張問題，須將處理后的水回用，為此，需對二級處理出水進行深度處理。