本实用新型公开了一种新型炼油废水深度处理装置，包括油水分离装置、混凝沉淀装置和蒸馏锅炉，所述油水分离装置顶部中心固定设置有进水管，所述油水分离装置内部固定设置有浮渣过滤网，且浮渣过滤网与油水分离装置顶部内壁之间留有空腔浮渣区，所述油水分离装置中心固定设置有油水过滤分离网，且浮渣过滤网与油水过滤分离网之间留有空腔废水区。本实用新型去除炼油废水中的浮渣和分离炼油废水中的油水，可以将分离好的油收集起来，实现了能源的可持续发展，降低了对环境的污染，可以使水变成水蒸气，通过排气管内部的活性炭层吸收水蒸气中的有害气体，在进入出水管在冷凝室中可以得到较为干净得水。