本发明提供一种提高低碳源污水生物除磷脱氮效率的装置及其处理方法,属于污水处理和剩余污泥处理技术领域。在微波碱解条件下将剩余污泥中的固体有机物水解为溶解性有机物;采用磷酸铵镁沉淀法回收水解上清液中的氮磷;将回收氮磷后的水解上清液加入到低碳源污水中再对其进行生物除磷脱氮处理,提高低碳源污水生物除磷脱氮效率。本发明通过剩余污泥微波碱解处理生产易生物降解的高浓度溶解性有机物,产物可作为低碳源污水生物除磷脱氮的廉价碳源,提高低碳源污水生物除磷脱氮效率,同时可实现污泥减量化、资源化和无害化。可将污泥中的VSS溶解率提高到82%,使得低碳源污水经本发明处理后出水水质达到《城镇污水处理厂污染物排放标准》(GB18918-2002)一级B标准。