本发明属于污水处理技术领域,涉及一种利用三级生物滤池同步脱氮除磷的装置及其处理方法。该装置由相互交叉联通、结构完全相同的三个生物滤池串联组合而成。装置周期性运行,每个运行周期由工况一和工况二两种工况交替组合完成,工况一时三个滤池的运行状态分别为厌氧、好氧、缺氧;工况二时三个滤池的运行状态分别为缺氧、好氧、厌氧。装置中三个滤池相互独立,反硝化聚磷菌在生物滤池1和生物滤池3中,硝化菌在生物滤池2中,实现了硝化菌和反硝化聚磷菌分离。本发明结构紧凑,模块化结构便于后期改扩建,节约碳源、曝气量,降低污泥产量、省去污泥沉淀,硝化液回流,污泥回流的步骤,降低成本,有效的实现同步脱氮除磷。