本实用新型公开了一种高盐废水厌氧处理装置，属于污水处理设备技术领域。它包括壳体、布水器、内循环管道、下层三相分离器、上层三相分离器、出水管和脱气罐，布水器、下层三相分离器和上层三相分离器从下到上依次固定连接在壳体的内部，脱气罐固定连接在壳体的顶部，且脱气罐通过内循环管道分别与布水器、下层三相分离器和上层三相分离器相连通，出水管与上层三相分离器连通，壳体的外侧设置有膜过滤系统，膜过滤系统包括外循环管道、循环泵、进水管、水箱和膜过滤器。本实用新型通过膜过滤系统的设置，实现了高盐废水中盐份的有效分离，除盐后的废水将不在对厌氧微生物产生抑制或影响，可适用高负荷厌氧反应器。