一种组合式液-液分离装置，包括旋流离心分离器和聚结分离器，聚结分离器包括横置的圆柱形封闭容器壳体，容器壳体内依次隔开设置径向整流斜板和纤维聚结填料层，将聚结分离器内腔分隔为斜板左侧进料腔、斜板与纤维聚结填料层之间的整流粗分离腔和纤维聚结填料层右侧精细分离腔，精细分离腔顶部设置轻相出口、底部设置出液口连通其下方集液室，集液室内部设置液位计、底部设置重相出口；旋流离心分离器自上而下包括圆柱段、圆锥段，圆柱段上部侧面设置一混合液相进口，圆柱段内中部竖向由溢流出口管连通进料腔上部，圆锥段底端由底流出口管连通进料腔下部。本发明可解决现有设备分离效率低、会二次夹带、操作周期长、不适宜精度分离的技术问题。