本发明公开了一种环流泥膜耦合水处理设备及方法，设备的中心管、内筒壁、中间筒壁、外筒壁由内向外套设，中心管贯通内底板与下方空间连通；内底板下方设有底板；中间筒壁与内筒壁之间为第一反应区，内筒壁与中心管之间为第二反应区，外筒壁与中间筒壁之间以及中心管内为沉淀出水区；第一反应区的上部设有L型进水管；第一反应区和第二反应区的底部设有曝气头；第一反应区和第二反应区内设有活性污泥和生物填料，形成泥膜耦合处理；通过流线型穿孔进水管将第一反应区处理后污水转移到第二反应区或者将第二反应区处理后污水转移到沉淀出水区。本发明充分利用设备内部空间，实现反应器内环流泥膜耦合水处理同时集成沉淀出水，提高污染物质去除效率。