本发明公开了一种控制污水处理过程N₂O排放的生物-物化组合工艺，属于污水处理与环境保护技术领域。所述组合工艺由厌氧-缺氧-好氧一体化生物反应器、沉淀池、集气罩和N₂O催化分解反应器组成，将污水生物处理技术、污泥沉降和气体收集物理技术与N₂O催化分解化学技术科学结合，污水处理中产生的温室气体N₂O经集气罩收集通过N₂O催化分解反应器将N₂O催化处理后转化为N₂和O₂，降低了N₂O直接释放到环境中的可能性，处理后N₂O排放量减少了99％以上。本发明工艺操作简单、成本低、不需要引入其他杂质、处理后的气体释放到环境后不会造成二次污染，实现了污水处理的低碳排放。