本发明公开了一种复合型污水脱氮工艺装置及运行参数优化方法，在内置电极生物载体的复合型污水脱氮工艺装置中，采用Box‑Behnken模型设计正交实验，选择碳氮比、水力停留时间、污泥体积分数作为影响因素，选择硝氮去除率、COD去除效率和电极载体区脱氮贡献占比作为响应变量，利用响应曲面法对正交实验结果进行分析，建立影响因素与响应变量之间的数学模型。本发明利用响应曲面法获得工艺运行条件的优化调控方案，并可预测不同运行条件下工艺的效能，具有减少实验工作量、缩短工艺运行时间的优势。