本发明公开了一种好氧颗粒污泥反应池-生物膜污水处理系统，包括好氧颗粒污泥反应池和配水池，配水池底部设有进水泵，进水泵通过进水管道与好氧颗粒污泥反应池下部相连通，好氧颗粒污泥反应池内设有三相分离器，好氧颗粒污泥反应池顶部设有生物膜填料层，三相分离器的提升管穿过生物膜填料层和气液分离室连接，气液分离室与布水系统连接，布水系统位于所述生物膜填料层正上方，好氧颗粒污泥反应池底部设有曝气头，曝气头与鼓风机连接，好氧颗粒污泥反应池上方且位于生物膜填料层下方设有出水管，底部设有排泥管。本发明不需要使用其他曝气设备为生物膜填料层上的微生物提供溶解氧，与其他污水处理技术相比，降低成本的同时，也提高了处理效果。