本发明公开了一种污水自养脱氮处理方法及装置，将污水引入预脱硝反应器除溶解氧；其出水一部分引入短程硝化反应器将NH4+-N转化为NO2--N；另一部分出水和短程硝化反应器的出水同时引入厌氧氨氧化反应器中进行厌氧氨氧化去氮素；厌氧氨氧化反应器出水一部分外排，另一部分回流至预脱硝反应器进一步除氮。本发明通过结合短程硝化反应器与厌氧氨氧化反应器处理城市污水，为低氨氮污水处理提供了一套高效、低耗、低成本、稳定的污水处理装置，出水水质远远优于国家一级A标准要求。