本实用新型公开了一种聚结分离式水中除油设备，主要由过滤器和油水分离器组成，过滤器的入水口与水泵的出水口相连，过滤器的出水口与油水分离器的进水口相连，油水分离器内装有前级分离滤芯、后级分离滤芯。利用本实用新型水中除油时，含油污水经水泵泵入一级过滤器，除去污水中的大尺寸颗粒，接着含油污水进入二级过滤器，除去污水中的较小尺寸颗粒杂质，然后含油污水进入油水分离器，利用其中的前级分离滤芯和后级分离滤芯，将污水中的油水分离。本实用新型对污水中的含油量要求不高，对水中存在的颗粒物杂质也能适应，而且具有油水分离效率高的优点。