本发明公开了一种基于污水处理的多存储空间污水采样装置，涉及水体取样装置技术领域。本发明包括壳体；壳体内设置一支撑板，位于支撑板上方的壳体内侧壁设置有一喇叭口结构；位于喇叭口结构上方的壳体内形成空气腔，位于空气腔内的壳体侧壁上设置有排气孔且排气孔处设置半透膜；位于喇叭口结构和支撑板之间的壳体内形成存储腔且存储腔内设置有可堵住喇叭口结构的浮球；位于存储腔内的壳体侧壁上设置有进样口；壳体的底端设置一排液口，并于排液口处设置有一杆套，且并于杆套内设置有阀芯，阀芯上设置有液体流道。本发明通过喇叭口结构、浮球和半透膜的设置，实现自动取样后当取样完成后自动停止取样。