本实用新型公开了一种基于改性海绵填料的污水处理生物反应器,包括反应器本体,所述反应器本体内由下而上依次设有曝气层、填料层、清水层,上下相邻的两层之间设有起分隔作用的承托架,所述曝气层内设有用于曝气充氧的曝气管,所述填料层内设有用于处理污水的若干填充单元,所述填充单元包括网袋和填装于所述网袋内的若干块改性海绵,所述改性海绵为边长为5~8cm的立方体海绵块,并且所述改性海绵的开孔率大于99%、孔径为10~20ppi。本实用新型能够提高改性海绵填装和更换的便利性,并且通过对各层、网袋以及承托架的参数的合理设计,保障其使用稳定性和使用效果,从而提高污水处理效果。