本发明提供了一种炼油污水处理装置及水质异常的应急处理办法，炼油污水处理装置包括含盐污水处理系统和含油污水处理系统；含盐污水处理系统、含油污水处理系统均包括依次管路连通的预处理单元、一级生化处理单元、一级沉淀池、二级生化处理单元、二级沉淀池和保安单元；含油污水处理系统的一级沉淀池的污泥出口与含盐污水处理系统的一级沉淀池、二级沉淀池污泥入口管路连通；含盐污水处理系统的一级生化处理单元、二级生化处理单元的出水口与含油污水处理系统的二级生化处理单元的入水口管路连通；本发明的污水处理装置缩短了水质异常的恢复处理时间，既保持较高的污染物去除能力，也不影响低浓度出水水质的回用，具有良好的实用性和经济效益。