本发明公开了一种将生活污水中氨氮转化为N2O的装置及方法，包括设置有微生物附着生长的中空纤维膜生物反应器，生物膜反应器分别连通进水管、N2O收集管道和一体化活性污泥反应器；一体化活性污泥反应器设置有微孔曝气器和斜板，部分出水连通回流管至生物膜反应器；通过中空纤维膜内腔的负压将生物膜反应器中产生的N2O实时分离并收集。提高了低浓度N2O的分离效率，缩短了N2O富集的时间，同时避免了反应器中的液体进入内腔体。本发明可将生活污水中低浓度氨氮转化为N2O，且转化率高于85％。