一种多级回流负荷控制生物法工艺设备，由前处理设备、污泥多级回流生物处理设备以及后处理设备组成。该生物处理设备由多个生物处理池集合为一体，分为三段九级，每级容积相同，第一段的第一、第二级为接触厌氧池，第三级为中间沉淀池，第二段的第一、第二级为接触氧化池，第三级为间隙曝气池，第三段的第一、二级为另需投加基本营养物的接触氧化池，第三级曝气沉淀池。根据负荷状况，池中的污泥回流至前面各级池中，以控制池中微生物的活性、繁殖以及变异等生化过程。面对高负荷冲击，污泥配用系统能作出快速反应及调整；本实用新型具有占地小、施工方便、建设费用低的优点。