一种用于活性污泥中沙粒回收的机械旋流分离装置，工作流程是：活性污泥混合液从生化池通过自流进入筒体侧壁的进泥管，经变径渐缩管提速后进入筒体，含有小粒径无机颗粒的污泥混合液在重力和离心力的作用下实现分离，污泥混合液利用螺旋桨叶产生的上升流经出水管排至后续沉淀池，含有大量小粒径的无机颗粒的活性污泥混合液则从底部出沙管排出。本发明所利用高速旋流产生的离心力，在不破坏活性污泥原有生物学活性以及无机颗粒原有物理学特性的基础上实现其高效分离和沙粒的回收利用，解决了活性污泥混合液中小粒径无机颗粒分离效率低的问题，通过出沙管的污泥混合液的回流，达到提高生化池的污泥浓度、进而提高污水生化处理系统的容积负荷的效果。