一种分离膜生物阴极微生物燃料电池及污水处理方法，属于环境工程中污水处理及资源化技术领域。其特征是反应池分为厌氧和好氧区，阳极置于厌氧区，阳极表面产电菌降解有机污染物并传递电子到阳极；膜组件形式阴极以不锈钢丝网包裹框架，置于好氧区，丝网表面驯化挂膜，生物膜外层为好氧硝化菌，内层厌氧反硝化菌可从电极上直接获得由阳极传递而来的电子进行反硝化。污水顺序流经厌氧和好氧区，经膜组件形式阴极过滤后，进入膜组件空腔，抽吸出水。本发明的效果和益处是膜组件形式阴极个数可调，灵活变化生物阴极和膜过滤面积；并且污水低耗高效地同步完成脱碳除氮，并经膜过滤出水保障出水水质，同时从污染物中提取化学能形成电能输出。