本实用新型提供了一种含油废水处理系统，包括依次连接的废水池、三相分离装置、第一过滤器、聚结过滤器、混合器、催化塔、第二过滤器及清水池；所述三相分离装置具有废水进入位、污泥排放位、清水流出位及第一油回收位，所述三相分离装置包括第一本体、第二本体和连接板；所述第一本体和所述第二本体通过所述连接板连通；所述废水进入位设于所述第一本体的侧壁，所述污泥排放位设于所述第一本体的底部，所述清水流出位设于所述第二本体的侧壁，所述第一油回收位设于所述第二本体的顶部；加药装置，连接于所述混合器；所述加药装置用于供给氧化剂给所述混合器。本实用新型通过优化含油废水处理系统，解决了传统含油废水处理系统效率低成本高技术问题。