本发明公开了一种低温蒸发高浓度污水的处理装置，包括污水预热组件、空气预热组件、低温板式蒸发装置和回收组件，污水预热组件、空气预热组件分别连通至低温板式蒸发装置的污水进口端和热空气进口端；低温板式蒸发装置主要由多层蒸发板层叠而成，通过流量控制部件使进入低温板式蒸发装置中的污水在自上而下形成连续层流状液膜，通过空气预热组件使进入低温板式蒸发装置中的热空气自下而上形成连续上升气流，连续上升气流与连续层流状液膜逆流接触，低温板式蒸发装置顶部设有与回收组件连通的热空气出口，低温板式蒸发装置底部设有污水出口。本发明的处理装置投入小、处理效果好、维护运营方便、能耗低、绿色环保。