本实用新型涉及一种废乳化液多级油水分离预处理装置，依次包括格栅池，篮式过滤器，均质均化池，酸化加热装置，气浮装置，高级氧化反应釜，絮凝沉淀器，板框压滤机；所述的均质均化池上设置第一刮板；所述的酸化加热装置上设置第一加药槽、第二刮板、加热机构和曝气装置，所述的曝气装置设置于酸化加热装置反应腔的底部，所述的加热机构贴靠酸化加热装置反应腔布置；所述的气浮装置上设置第二加药槽、第三刮板、溶气释放器，所述的第二加药槽设置于气浮装置反应腔的顶部，所述的溶气释放器设置于气浮装置反应腔的底部；所述的高级氧化反应釜上设置第三加药槽和位于高级氧化反应釜釜体外壁上设置的冷却水循环装置；絮凝沉淀器上设置第三加药槽。