本发明公开了一种双循环厌氧反应装置，包括罐体；所述罐体内由下至上依次设置有布水区、一级三相分离器、二级三相分离器、气液分离器；并增加了一个外循环系统。利用设置在二级三相分离器出水槽内的沉淀罐收集未分离彻底的颗粒化污泥，并将这些颗粒化污泥送回罐体下部的布水区。这样既能使得污水处理更加彻底，又能避免颗粒化污泥的流失。并且可以使厌氧在受到冲击时，调节厌氧内部的升流速度，保持厌氧微生物量，使厌氧装置达到稳定运行的效果。