一种油泥砂中大粒径固体物的分离装置，包括一个筒状分离器，分离器中心的旋转轴下连接一个混合轮盘，所述混合轮盘包括空心连轴接头、空心轮盘头、空心轮和下封板；下封板下的空间、空心轮内缘相对的空间、相邻的两个空心轮间的空间和空心轮外缘外的空间形成连通的空间；旋转轴、空心轮盘头、每个空心轮及两个相邻的空心轮之间的空间形成多个连续的气体通路。本发明利用旋转轴旋转使混合轮盘内产生负压，将液体和气体吸入混合轮盘内，形成气固液混合物流，利用气体的冲击及浮力作用，实现较细的油泥与大粒径固体物的分离。本发明除电机外无需外加动力，物理分离过程，不需要加药，处理过程不需要加热，有效减少了VOCs的产生与扩散，降低二次污染。