一種基于分體式厭氧膜生物反應(yīng)器的水處理系統(tǒng)及方法，該水處理系統(tǒng)包括厭氧反應(yīng)器，用于厭氧發(fā)酵、產(chǎn)生沼氣；膜池，其內(nèi)設(shè)有膜組件，用于排出處理后的廢水；以及氣體循環(huán)裝置，用于在厭氧反應(yīng)器和膜池內(nèi)形成沼氣循環(huán)。本發(fā)明可適應(yīng)高濃度有機廢水，能實現(xiàn)工藝運行系統(tǒng)穩(wěn)定，出水水質(zhì)短程達標(biāo)等優(yōu)點；通過膜分離技術(shù)截留污泥混合液中大分子量污染物，提升反應(yīng)器內(nèi)污泥濃度，穩(wěn)定了出水水質(zhì)；本處理裝置混合度高，耐沖擊負荷能力強，特別對于易酸化的有機廢水具有良好的適應(yīng)性。