本发明公开了一种湖泊污水处理装置，包括高压水泵和带真空泵的可挥发性有机物收集瓶，还包括水质处理分离器，水质处理分离器包括分离器本体和至少一层薄膜聚合物复合膜，薄膜聚合物复合膜安装在分离器本体内，并将分离器本体的内腔分隔成湖泊污水处理室和可挥发性有机物排出室，高压水泵的输出端与湖泊污水处理室的进水口连通，湖泊污水处理室上设有排水口，可挥发性有机物排出室与可挥发性有机物收集瓶连通。本发明通过水质处理分离器将湖泊污水中的有害污染物吸收过滤，处理高效、周期短且成本低；同时，将吸收过滤的有害污染物首先集中在可挥发性有机物收集瓶中，然后经氧化过程而集中处理，避免了二次污染。适用于湖泊治理。