本发明涉及一种焦化废水处理系统，属于废水处理技术领域，包括依次连接的预处理系统、生化处理系统、三级处理系统和深度处理系统；所述焦化废水经过预处理后依次进行生化处理、三级处理和深度处理，处理后的水作为敞开式循环冷却水系统补充水应用。本发明通过对焦化废水和生产生活污水进行多级处理，得到的出水达到了GB／T 19923‑2005《城市废水再生利用工业用水水质》中敞开式循环冷却水系统补充水标准，同时避免了焦化废水水质波动造成的排放水质不合格的现象。