强化多级A/O工艺生物脱氮的装置及方法，属于污水处理技术领域。为三级A/O工艺，依次为缺氧区A-Ⅰ、好氧区O-Ⅰ-Ⅰ、好氧区O-Ⅰ-Ⅱ、缺氧区A-Ⅱ、好氧区O-Ⅱ-Ⅰ、好氧区O-Ⅱ-Ⅱ、缺氧区A-Ⅲ、好氧区O-Ⅲ-Ⅰ、好氧区O-Ⅲ-Ⅱ，每个好氧区与缺氧区体积比0.8～1:1。在A-Ⅰ、O-Ⅰ-Ⅱ、A-Ⅱ、O-Ⅱ-Ⅱ、A-Ⅲ、O-Ⅲ-Ⅱ分别装填悬浮流离球；在O-Ⅰ-Ⅰ、O-Ⅱ-Ⅰ、O-Ⅲ-Ⅰ中分别装填立体海绵填料；装置分三段并联进水到缺氧区，硝化液从好氧池O-Ⅲ-Ⅱ回流到缺氧区A-Ⅰ。该发明能够在污泥减量的同时，强化SND现象，提高亚氮的积累率，节省反硝化碳源，提高总氮去除率。