本发明公开了含聚油泥的分离方法及设备。分离方法包括以下步骤：1）含聚油泥的超声破胶；2）超声清洗；3）静置分离。超声设备包括筒体、超声发生器、设置在超声发生器内的超声控制器和与超声发生器相匹配的超声换能器，超声换能器呈阵列，均匀分布在筒体的两端，筒体的顶部和底部分别设置有进料口和出料口，进料方向与超声发射方向垂直。本发明利用超声强化聚合物的降解，降低聚合物对油-水-固三相的稳定作用，提高分离效率。进料方向与超声发射方向垂直，超声装置在线运行，超声场辐照能量集中，辐照时间短，便于工业化大规模处理含聚油泥。