本发明公开了一种分段式A²/O活性污泥法反应装置，包括反应池，还包括至少两个泥水分离装置，至少两个泥水分离装置设置在反应池内，沿水流方向将反应池依次分隔成厌氧池、缺氧池以及好氧池，泥水分离装置包括沿水流方向依次排列的第一溢流板、导流板以及第二溢流板，通过设置泥水分离装置，能够减缓泥水混合液在各反应池中的流动速度，使之在各反应池停留足够的时间，进行充分的反应，同时，泥水分离装置在泥水混合液经过时，能够依靠沉淀作用将部分污泥截留使其返回原来的反应池，这样减少了含有不同菌种的污泥的掺混，保持了各反应池的有效菌群的数量，提高了污泥的利用率，进而提高的处理效率。