本发明涉及一种循环式浮选油水分离方法及装置，氮气通过曝气头由装置底部进入多级循环流动装置，在装置内与含油污水作用后，从装置顶部排出进入氮气缓冲罐循环使用；含油污水在氮气的作用下，经过多级循环流动装置发生油水分离；分离得油相从装置顶部排出，进入油储罐；储罐中油相一部分作为洗油从装置底部再次进入多级循环流动装置，一部分作为产品油排出；洗油从装置底部再次进入多级循环流动装置，起到萃取剂作用，使含油水混合物中的小粒径油滴进一步析出，分离得水相由装置底部排出。使用油循环系统和氮气循环系统，促进了油水混合物的分离，保持系统气体输送稳定。有效提高了油水分离效果至95%，降低工艺总投资20%。