本发明的能源自给的污水处理系统，包括厌氧膜生物反应器、膜曝气短程硝化‑厌氧氨氧化池、硫源反硝化释铁填料深度处理池、生物气净化热电联产单元和污泥浓缩与磷元素回收单元厌氧膜反应器；多孔膜将污水中的颗粒物质、有机物和污泥滞留，有机物经厌氧发酵产生生物气，供生物气净化热电联产单元发电和产生热能；黄铁矿中磷酸根与黄铁矿上的铁元素反应生成沉淀，实现除磷，黄铁矿中低价态的硫元素为电子供体，实现深度脱氮。本发明的能源自给的污水处理系统及方法，整个过程不仅使出水达到高标准出水要求，且实现污水中能源和资源的回收利用，达到了污水厂“能源封闭式”运行的目的。