本发明的基于碳捕捉能源回收和用于脱氮的污水处理系统，包括厌氧MBR池、硝化池、缺氧池、深度曝气池、沉淀池、污水浓缩池、污泥脱水池、气体收集装置和电能转换装置。污水中有机物在厌氧MBR池中转化为生物气，一部分用于厌氧池中反硝化所需的碳源和MBR膜的反冲洗气体，另一部分由气体收集装置收集起来然后由电能转换装置转化为电能；硝化池发生硝化反应将氨氮转化为硝态氮，在缺氧池发生反硝化反应将硝态氮转化为氮气，由于将污水中大量的有机物转化为有用的生物气和电能，应用于自身的系统实现能源自给，从而节省能量，两级好氧池反应速率较厌氧池和缺氧池快，加快了污水处理效率，节省了污水处理时间。