一种含油污水的净化装置及分离方法，装置包括：进水分配装置，柱分离器，浮油收集装置，充气式旋流分离器，至少一个自吸式微泡发生器，至少一个溶气析出微泡发生器，柱体上部是柱分离器，下部是内置充气式旋流分离器，二者上下贯通相连；溶气析出微泡发生器的充气点在柱体上部，自吸式微泡发生器的充气点在柱体下部。利用负压自吸引射气流产生微泡与高压溶气减压析出产生微泡两种方式充气，旋流分离与气浮分离耦合，对含油污水中细粒级油分能有效分离，有效浮选粒度下限小，分离时间短，运行成本低，解决了含油污水中乳化油分离难地问题。