本实用新型公开了一种实现焦化废水回用的处理系统，该系统包括：混凝沉淀池、光催化O₃氧化装置和过滤装置；其中，所述混凝沉淀池上设有引入生化出水的进水口、沉淀物排出口，混凝沉淀池的出水口与所述光催化O₃氧化装置的进水口连接，所述光催化O₃氧化装置的出水口与过滤装置的进水口连接，所述过滤装置上设有连接回用管路的出水口。通过将混凝沉淀池、光催化O₃氧化装置和过滤装置有机结合，完成对焦化废水进行混凝、光催化O₃氧化及过滤等三段式处理，可将焦化废水中难生物降解的有毒、复杂高分子有机化合物分解为小分子化合物或直接矿化，使其COD满足生产回用水标准，并可进一步降低氨氮浓度，同时具有脱色、除臭、杀菌的功能。