本实用新型涉及一种涡凹气浮三相分离系统，包括涡凹气浮机、三相分离器以及气浮系统出水管道，三相分离器包括分离器本体以及支撑装置，分离器本体上设置有进渣管以及排水管，分离器本体的底端设置有排泥管以及控制件；分离器本体的外侧设置有若干个浮油观察管，浮油观察管上设置有排油管，排油管上设置有排油阀；分离器本体的内部设置有隔油板，隔油板将分离器本体的内部分隔出分离隔油区以及去油排水区，进渣管与分离器隔油区相连通，排水管与去油排水区相连通，排水管与气浮系统出水管道相连通。本实用新型的目的是解决涡凹气浮使用过程中，不能彻底从整个处置系统中去除浮油的问题，同时减小通过气浮机进入贮泥池的污水流量。