本发明涉及环境保护，具体的说是一种生化去除饮用水硝酸盐的方法及其装置。本发明充分利用TiO₂改性反硝化活性污泥反应器和活性炭固定床反应器的各自优势，两段式添加碳源，序批式联合运行，在增强硝酸盐还原菌和亚硝酸盐还原菌协同除硝能力的同时，解决碳源添加量难以控制和出水亚硝酸盐容易超标的问题。采用乙醇乙酸混合碳源，维持反应过程的pH稳定性。经该工艺处理的出水，经臭氧消毒/活性炭过滤，硝酸盐、亚硝酸盐和水溶性有机物符合饮用水安全标准，pH和碳酸氢盐碱度适宜。