一种化工厂区污水分离处理系统，其排水管一端位于储水池的内空底部，排水管上设有水泵，连接管包括第一、第二管路、U形管，U形管的第一端高于第二端，第一管路与第一端相连，用于与公共排水网连接，第二管路与第二端相连，与储水池的内空连通，且通过浮球阀控制开闭，其第一进水管与厂房的下水管相连，下游端与第二管路相连，其第二进水管与厂区的排水沟相连，下游端与第二管路相连，其第三进水管与储存仓库排水渠相连，下游端与第二管路相连。本实用新型结构简单、运行成本低，可有效将厂区前期产生的高COD值废水排至污水处理站进行处理，后期产生的污水直接排放至公共排水网，既满足环保要求，又降低了污水处理站的负荷，满足企业实际需求。