一种新型尾气回流式生物膜反应器，反应器主体设有进水口和出水口，所述进水口比出水口高，所述反应器主体的上部敞口安装所述反应器密封顶盖，所述反应器密封顶盖设置有单向尾气收集装置，在单向尾气收集装置后设置尾气处理装置，尾气处理装置后设置尾气排气阀及尾气循环气泵；部分尾气通过尾气排气阀排出，另一部分经尾气循环气泵，与鼓风机中的新鲜空气混合后，进入曝气装置；通过曝气装置为膜生物反应器提供所需的溶解氧，所述曝气装置被均匀安装于反应器底部。通过控制尾气排放量、尾气循环量及新鲜空气量之间比例，可改变曝气的氧气分压，从而分别调控反应器中曝气强度和溶解氧含量。本实用新型强化了生物膜反应器稳定运行及污染物高效脱除。