本发明提供一种污泥发酵同步处理高氨氮废水的装置和方法。系统中的原水池与SBR反应器相连接，SBR反应器通过中间水箱、储泥池与污泥发酵耦合反硝化同步自养脱氮反应器相连接；方法为：高氨氮废水首先由原水池进入SBR反应器进行短程硝化，SBR反应器排水进入中间水箱，而后同剩余污泥一起进入污泥发酵耦合反硝化同步自养脱氮反应器，同步进行剩余污泥发酵、厌氧氨氧化以及反硝化脱氮。本发明适合于高氨氮废水深度处理，在实现污水低碳耗脱氮处理的同时，还可以降低系统中剩余污泥的产量。