本技术通过设计特殊的反应器模型，在传统MBR反应器内部设置生物载体填料区、污泥沉淀区和膜组件分离区，利用填料表面附着生长的生物膜与高浓度悬浮活性污泥菌胶团形成的缺氧—好氧微环境，在同一反应器内完成同步硝化反硝化过程，实现对氮的去除；同时将MBR内部分富磷污泥外循环至厌氧磷释放池，并引入一定量的含易降解有机碳的污水，聚磷菌利用这些碳源合成高能化合物PHB并完成磷的有效释放，实现泥水分离；经过释磷后的污泥回流到复合式膜生物反应器内继续进行参加生物反应，完成对磷的吸收，富磷污水则进入磷回收池通过化学沉淀或结晶的形式将磷予以回收。本项技术已经申请了国家发明专利，并获得了授权，该项技术已经在北京亦庄污水处理厂完成了中试规模的现场实验，获得了较好的处理效果。