本发明提供了一种应用厌氧膜生物反应器对污水进行处理以脱硫除氮的方法，其包括：提供一厌氧反应器，其中含有包括脱氮硫杆菌的活性污泥；将含有硝酸盐和/或亚硝酸盐以及硫化物的待处理污水引入厌氧反应器中，与脱氮硫杆菌相接触，脱氮硫杆菌利用硝酸盐为电子受体，将废水中硫化物氧化为单质硫，同时将硝酸盐和/或亚硝酸盐还原为氮气而去除；污水在其中的硝酸盐和/或亚硝酸盐以及硫化物经脱氮硫杆菌脱除后，进一步与膜组件中的分离膜接触，分离膜将绝大部分脱氮硫杆菌以及其他悬浮颗粒物质截留，截留的脱氮硫杆菌以及其他悬浮颗粒物质保留在反应器或返回反应器中，滤过液为处理后的水体。本发明流程简单，耗能较少，可高效脱硫除氮。