一种适用于直排水体的污泥自循环分散污水处理装置及其方法，属于污水处理技术领域。本发明的污泥自循环分散污水处理装置包括一体化反应器，其内部划分为缺氧区、污泥上升区、污泥下降区和沉淀区，缺氧区与污泥上升区之间设置有第一分隔板，污泥上升区和污泥下降区之间设置有第二分隔板，污泥下降区与沉淀区之间设置有第三分隔板。本发明采用污泥自循环氮磷强化去除方法，用于出水直排水体，通过缺氧反硝化和投药辅助除磷，保障一体化单元的处理出水可满足《城镇污水处理厂污染物排放标准》（GB18918-2002）一级B的要求。本发明生物反应池污泥浓度高、无需污泥回流设施、出水浊度低，处理污水时运行简便、功能多样并可实现无人值守。