本发明是涉及一种利用组合膜生物反应系统的氮富集及去除方法及装置，属于污水处理技术领域，处理废水方法按照如下工艺流程步骤进行：膜组件C对废水中NH₄⁺富集及对有机物分离；好氧硝化反应；好氧污泥沉降；膜组件A对废水中NO₃^-富集；结合先前分离出的有机物的缺氧反硝化；出水，为能完成上述的工艺流程，安排了专用的实施装置。该方法及装置，具有较好的去除有机物和脱氮功能，尤其为处理碳源不足的废水及高浓度有机物高氨氮废水提供一种处理方法；同时，该方法及装置能有效降低膜组件膜污染，可以减少膜反冲洗，降低运行费用。