本实用新型公开了一种垃圾热解气化水的处理系统，该系统包括：热解反应子系统、冷凝子系统、油水分离子系统、调节池、气浮除油装置、化学脱氨子系统、厌氧反应子系统、AO反应子系统、多介质过滤器和光催化反应子系统。该处理系统，实现了垃圾热解气化水的深度处理，工艺可靠，成本较低，出水达到《污水排入城镇下水道水质标准》。在本实用新型中，通过用气浮方式除去废水中的悬浮油和乳化油；用化学脱氨方式去除水中氨氮，再用生化系统去除大分子有机物和氨氮，用光催化氧化方式去除难降解的有机物，便于产业化和扩大生产；该系统产生的硫酸铵可直接作为产品外运。