本发明公开了一种复合式生物膜自养脱氮装置的运行方法，设有依序连通的进水水箱、缺氧反应器、第一、第二、第三、第四好氧反应器和沉淀池；进水水箱进水连通城市污水处理厂的消化污泥脱水液，出水连通缺氧反应器；沉淀池底部设有排泥管和阀门，经污泥回流泵与缺氧反应器连通；缺氧反应器内设有搅拌器；第一、二、三、四好氧反应器中设有固定填料和与空气压缩机连通的曝气头；沉淀池设有清水溢流口。运行方法：1)接种污泥培养，进行活性污泥适应期；2)启动短程硝化反应；3)启动厌氧氨氧化过程；4)短程硝化-厌氧氨氧化平稳运行期。本发明适用于污水处理中高氨氮污泥脱水液的脱氮，结构完善，操作简单，脱氮效果好，能耗低。