本发明公开了一种城镇污水处理复合生物蛭石模块系统，包括一个调节水池和三个从高至低依次相连的一级湿地、二级湿地与三级湿地，一级湿地、二级湿地与三级湿地内种植有湿地植物。该复合生物蛭石模块系统以充分利用蛭石的土壤营养特性、减少占地面积、避免模块层淤塞、增大湿地含氧量和提高湿地植物的利用价值为设计理念，每级湿地形成落差，建立一个三级跌流式复合生物蛭石模块潜流湿地，使污水在跌落时与空气中的氧有较为充分的接触，有利于大气复氧，每次跌流的污水中的溶解氧量增量均在0.57mg/L以上，其中原污水一级跌流过程的复氧率高达75%，跌流过程的增氧作用可提高湿地污水中的溶解氧量和促进床体内好氧微生物对污染物降解。