本发明公开了一种防止污泥厌氧发酵的沉淀装置和污水处理系统，涉及污水处理技术领域，解决了现有技术中因污泥沉积而发生厌氧代谢的问题。该装置包括外壳、位于外壳内的好氧池和位于好氧池内的沉淀池，沉淀池的底部壁面为曲面结构，并且沉淀池的底部从远离好氧池底部的一端到靠近好氧池底部的一端尺寸逐渐缩小；沉淀池的底部位于好氧池底部的上方，并且沉淀池的下方设置有气提装置，气提装置与沉淀池的底部连通，并通过气提装置使沉降至沉淀池底部的浓缩污泥回流至好氧池中。该装置一方面有利于沉淀池沉降污泥的滑落，可避免污泥沉积而造成厌氧发酵；另一方面可使沉淀池底部污泥快速转移并循环流动，进一步避免污泥沉积而造成厌氧发酵。