重污油通过中心供料管进入三相卧螺离心机内，利用油、水、泥的比重差，在离心力的作用下，污泥沉降到转鼓壁上。两种密度不同的液体形成同心圆柱，较轻的液相（油）处于内层，较重的液相（水）处于外层，不同液体环的厚度可通过调节溢流板来改变堰高。沉积在转筒壁上的污泥由螺旋输送器推到转筒的锥体端，从排料口排出，通过无轴螺旋输送器送到堆泥场或者直接装车外运。分离出的水从排水口排出，流入污水管网；分离后的油从排油口排出，进入储存罐。
为提高分离效果，一般通过自动加药装置在离心机进料口加入絮凝剂和破乳剂，该重污油处理三相卧螺离心机已经成功用于大庆油田。
