本发明公开了一种气体耦合式水力空化装置，涉及污泥脱水技术领域，具体包括外筒、内筒以及设于外筒内部的空化机构，所述空化机构包括多孔板和喷嘴，所述喷嘴的内部至少具有一段截面积减小的收缩段。本发明通过引入水力空化结构设计，使污泥脱水性能较常规工艺提升10%‑20%甚至更高、成本降低30%‑50%，较相似工艺性能提升5%‑10%，并且出水中难生化降解有机物得到初步氧化降解；然后，通过隔板等空化设计，进一步有效降解出水的有机污染物，通过空化装置与气体耦合，可进一步提升污泥脱水率、出水的氧化效率及生化性能。