本发明公开了一种高效经济的同步去除硝氮和氨氮的生物反应器。布水区从下到上依次设有排泥管、回流-进水管，短程反硝化区上端与厌氧氨氧化区底部之间以及厌氧氨氧化区上端与分离区底部之间分别设有一横隔板，并分别通过法兰相连，在两横隔板上分别设有导泥管、导液管，短程反硝化区上部和氧氨氧化区上部分别设有气体脉冲管，短程反硝化区和厌氧氨氧化区内填充滚球填料层，分离区侧壁从下到上依次设有排泥口、溢流槽和出水口，分离区中央设有双效三相分离器，双效三相分离器中部侧壁设有回流管，上部设有集气连接管和排气管。本发明无需曝气，实现同步脱氮除碳，脉冲式排气，控制污泥上浮流失，设置双效三相分离器，有效分离气、液、固三相。