本实用新型属于污水处理技术领域，具体涉及一种热处理废弃油水分离回用系统，包括沉降组件和分离组件，沉降组件包括沉降桶，沉降桶的上端设置第一进水管和抽水管，抽水管上设置水泵，沉降桶内设置旋转机构，沉降桶的底部设置杂质排出管，分离组件包括分离桶，分离桶左侧上端设置第二进水管，抽水管与第二进水管相连接，分离桶从左向右依次设置过滤桶、第一隔板、第二隔板和第三隔板，第三隔板的上端设置刮油器，分离桶的右侧下端设置出水口。本实用新型与现有技术相比，设置了沉降组件，可对废弃油水进行固液分离，清除固体杂质，设置了分离组件，可高效去除油污，对清水进行回收利用，节能环保。