本发明公开了一种集约式脱氮除磷膜生物反应装置及污水处理方法，所述集约式脱氮除磷膜生物反应装置包括倒置的A/A/O反应池；所述倒置的A/A/O反应池包括缺氧厌氧池和MBR膜生物反应池，其中缺氧厌氧池内设有多块导流板，该缺氧厌氧池从下至上分为缺氧区和厌氧区；所述缺氧区与进水管连通，所述厌氧区与MBR膜生物反应池连通；所述MBR膜生物反应池内设有好氧区导流板、MBR膜组件和填料；所述MBR膜生物反应池底部的出泥口和上部的混合液口混合后通过相应的支管分别与缺氧厌氧池的缺氧区和厌氧区连通；所述MBR膜组件的出水口与产水管连通。本发明的空间布置合理，可进一步降低能耗，尤其适用于城镇生活小区、宾馆、饭店、写字楼、商场等分散性污水的处理。