本发明涉及一种双极电芬顿降解污染物协同硝酸盐制氨的集成电化学装置及其应用方法。集成电化学装置包括具有污染物降解室和硝酸盐还原室的双室电解池，污染物降解室中有第一阴极和阳极，能够实现污水中有机污染物的降解；硝酸盐还原室中设第二阴极，能够实现污水中硝酸盐的还原。本发明还提供一种集成电化学装置在污水处理中的应用，包括：将污水置于集成电化学装置的硝酸盐还原室中，第一阴极和第二阴极与负极相连，阳极与正极相连；通电，污水先在硝酸盐还原室内实现硝酸盐还原制氨，再流入污染物降解室进行有机污染物的降解，同时向硝酸盐还原室泵入新的污水；达到循环处理。本发明同时实现了污水中有机污染物的降解和硝酸盐的资源回收。