本发明公开了一种基于多元立体集成的污水生化处理设备，包括设备主体、导流装置，以及设备主体内自下而上布置的进水装置、厌氧生化处理单元、好氧生化处理单元、膜分离单元和出水装置；所述导流装置的下口位于厌氧生化处理单元的下部，导流装置的上口位于好氧生化处理单元的上部；所述好氧生化处理单元下部设有微孔曝气装置，厌氧生化处理单元上设有排泥装置。该设备可以完成厌氧、好氧、泥水分离的全过程，同时出水达到并优于《城镇污水处理厂污染物排放标准》（GB19818-2002）一级B标准。其主要针对50m³/d～5000m³/d生活污水处理，投资省，见效快，占地小，安装简单，操作简便，使用寿命达到10年以上。