本发明涉及一种离子型矿山废水处理装置及其运行方法，包括四个矩形的絮凝池体单元与四个矩形的气浮池组成的组合式气浮系统，所述组合式气浮系统包括沿水流方向依次设置的进水区、絮凝区、接触区、气浮区、出水区、溶气罐及回流管道区。本发明的处理装置及其运行方法通过合理控制不同阶段酸性废水中硫化物含量、pH值及气浮除渣过程，实现全系统中和沉淀及有价金属分级回收；该系统具有工艺简单，维护方便，处理费用低，占地面积小，经处理后的废水达到地表水3类水体排放标准。本发明的离子型矿山废水处理装置即使在进水情况不稳定及较高污染负荷条件下，仍能良好运行，保证污水得到有效净化，出水水质良好。