本实用新型涉及污水处理技术领域，公开了一种曝气膜组件及污水处理装置，该曝气膜组件包括纤维膜束和设于纤维膜束外周的人工水草纤维片；纤维膜束包括若干透氧中空纤维膜和两个封装套，封装套设有通气孔，通气孔具有连接口和封装口，该连接口用于连接外部气体管道，中空纤维膜的两端分别与两个封装套的封装口固定连接；人工水草纤维片上设有异养生物空间和/或自养生物空间。本申请在曝气膜的纤维膜束外周增设了人工水草纤维片，一方面解决了原有人工水草生物膜老化的问题，另一方面提高了曝气设备的溶氧量利用率，在同样的污水体积下可以使用较少的设备来处理；同时提高了水体含氧率，富集了大量微生物，可大大提高水体复氧和水质净化效率。