本发明公开了一种高效两相厌氧发酵装置，包括水解产酸反应器、高温水解装置、至少一个产甲烷反应器；所述水解产酸反应器底部渗滤液储存室与产甲烷反应器底部连接，水解产酸反应器下部设带孔空腔不锈钢锥形支架，所述锥形支架底部与高温水解装置相连，产甲烷反应器设有上、下两个出料口，上部出料口与进料口形成一条自循环管路，水解产酸反应器下部出料口与旋转喷头连接，高温水解装置接收锥形支架分离的大颗粒固体，并在出口处用沼渣压滤机进行固液分离。本装置加工工序简单、结构合理、易于维护、发酵效率高、性能稳定可靠，适用于有机废弃物的厌氧消化处理，可满足规模化生产要求。