本实用新型公开了一种泥膜共生水处理系统，包括CASS池和投放在CASS池中的模块化生物质填料膜架；模块化生物质填料膜架由若干组生物质填料膜架模组拼接而成，每组生物质填料膜架模组均由若干块的生物质填料膜架单块组成；其中，位于生物选择区的生物质填料膜架模组，沿长度方向全部平铺在池体底面；位于主反应区内的生物质填料膜架模组，亦沿长度方向平铺在池体底面，但在接近滗水器处，生物质填料膜架模组则沿高度方向堆叠至液面高度形成透水墙。本实用新型通过在活性污泥系统内增加模块化生物质填料，达到了泥膜共生的目的，促使活性污泥和生物膜共同处理污水，与现有技术相比，本实用新型不仅无需增加额外设施，而且出水水质能够达到准四类水标准。