本实用新型公开了一种同步脱碳脱氮厌氧反应器，包括出水溢流堰、三相分离器、沉淀区、污泥反应区、进水口、进水布水系统、排泥口，污泥反应区上端设置有沉淀区，沉淀区内设置有若干三相分离器，沉淀区顶端设置有若干出水溢流堰，污泥反应区内部设置有进水布水系统，污泥反应区部设置有进水口及排泥口，进水口与进水布水系统相连接，该实用新型结构合理，总氮去除效果好，尤其适用于高浓度总氮的去除，占地面积少，针对高浓度总氮，可通过加深池体来扩大反应器体积，提高负荷，三相分离器的合理设置，使得氮气和沼气被收集到反应器顶部的三相分离器的集气室，而污泥停留于反应器内，能够截留污泥，确保反应器内污泥浓度。