本实用新型公开了膜分离技术领域的一种交叉旋转盘式膜污水分离装置，包括排水系统、旋转膜元件、中空轴、密封件和驱动系统，排水系统包括旋转接头、集水管及水泵，旋转接头设置在中空轴端部，旋转接头经集水管与水泵进口相连，密封件设置在旋转膜元件与中空轴之间，旋转膜元件的内腔与中空轴的内腔相连，驱动系统与中空轴之间传动连接；中空轴设有两根，为第一中空轴和第二中空轴；旋转膜元件也对应设有两组，为第一旋转膜元件和第二旋转膜元件，两组旋转膜元件在径向方向上彼此交叉穿插设置。本装置旋转膜元件与中空轴之间密封性强，避免渗漏影响出水品质，交叉旋转的盘式膜对水扰动大，可增大膜通量延缓膜污染，可在污水处理领域中推广使用。