本发明公开了一种改进型的集成加权极限学习机污水处理故障诊断方法，包括：S1、针对基分类器，采用倾向于少数类样本的赋值公式，对加权极限学习机的初始权值进行赋值；S2、训练基分类器；S3、提出新型的集成算法基分类器权值更新公式，以加权极限学习机为基分类器，以Adaboost迭代方法对多个基分类器进行集成，建立改进型的污水故障诊断模型；S4、输入污水处理过程中产生的样本数据，设置集成算法的基分类器个数T，基分类器的最优核宽度γ，对应的最优正则化系数C，建立污水处理系统的故障诊断模型并进行性能测试。本发明可以实现多个类别的不平衡数据分类，提高了不平衡数据的分类性能特别是少数类的分类正确率，有效提高了污水处理过程中故障诊断的准确性。