一種改進的AAO一體化污水處理設備及污水處理方法，包括反應罐體和位于所述罐體中的隔離裝置，所述的隔離裝置是完全從底部箱體隔斷的，水體通過引流管溢流到下一反應罐。其中反應罐體包括AAO、A/O和MBR反應罐的組合，依次通過隔離裝置分隔開來，根據不同反應室的功能不同，進行反硝化和硝化反應交替進行，最后再經過MBR反應器過濾，同時在不同反應室根據反應原理不同設置曝氣盤、生物填料、泥水回流泵等配套設備，經過本發明污水處理設備的處理，水中氨氮等有機物得到很大的降低，磷、氮水平也能夠降低到環保的要求，進而優化了水體水質。

隨著城市規模和和數量的不斷擴大，水資源匱乏和水污染情況日益嚴重，產生的生活污水和工業廢水越來越多。一些城鎮等偏遠地區因排水系統不完善、污水處理設施復雜，實施困難等因素導致排放的污廢水對環境的污染較大。近些年來污水處理設備趨于小型化方向發展，一體化設備應運而生。目前大部分的污水處理設備都采用了物理處理、化學處理、生物處理等多種處理方式。尤其是AAO處理工藝應用較多，AAO法又稱A2O法，是英文Anaerobic-Anoxic-Oxic字母的簡稱(厭氧-缺氧-好氧法)，是一種常用的污水處理工藝，可用于二級污水處理或三級污水處理，以及中水回用，具有良好的脫氮除磷效果。但從目前采用傳統AAO工藝的污水處理站運行情況可知，其出水水質不穩定，很難達到良好的同步脫氮除磷效果。