本实用新型涉及化工环保领域，具体的说是一种有机物水溶液的高浓缩蒸发分离系统，其包括实现双程双循环的降膜蒸发器、蒸汽压缩机、分离塔、进料泵、循环出料泵、循环泵和预热器；所述进料泵与预热器相连，所述预热器与降膜蒸发器相连，所述降膜蒸发器分别与循环出料泵、循环泵、分离塔和蒸汽压缩机相连，所述蒸汽压缩机与分离塔相连。本系统能够增加有机物水溶液的浓缩程度，同时对冷凝水中有机物含量进行有效控制，降低冷凝水中化学耗氧量并提高有机物的回收率，有利于冷凝水的后续生化处理。