一种水处理系统同步去除水中氨氮和硝酸盐氮的方法，本发明具体涉及同步去除水中氨氮和硝酸盐氮的水处理装置及方法。本发明是要解决现有的处理污水的电化学反应器对污染物的降解率低、有二次污染的技术问题。本发明的水处理系统包括圆柱套筒式反应器、蠕动泵和储水池；储水池的出水口经蠕动泵与圆柱套筒式反应器的进水口相连，圆柱套筒式反应器的出水口与回流入口相连；其中圆柱套筒式反应器由外筒、隔水内筒、筒式不锈钢阴极和棒式DSA阳极组成；隔水内筒的内部为阳极区，外筒与隔水内筒之间为阴极区。方法：将待处理污水通入圆柱套筒式反应器中，先后流经阴极区、阳极区，在电极上发生电解反应。可用于同步去除水中的氨氮和硝酸盐氮。