本实用新型涉及泥膜生化污水处理系统，系统包括生化池，生化池中间设二沉池，生化池的池区形成于其自身侧壁与二沉池侧壁之间，池区具有供污水进入的污水进口端，以及污水出口端；池区包括前端生化区、末端生化区，前端生化区设置有污水进口端，末端生化区设置有污水出口端，前端生化区、末端生化区之间经由中间生化区连通；前端生化区、各中间生化区的污水输出端均设置有半隔墙，各半隔墙两侧均设有生物膜介质生化反应装置，末端生化区与前端生化区之间设置全隔墙。改进后的污水处理系统实现了活性污泥法和生物膜法的结合，合理布局确保污水与生物膜介质的接触时长，污水处理效果得以提升，且系统可在较少占地面积上得以实施。