本实用新型涉及一种臭氧催化氧化耦合微藻法废水处理系统。包括：臭氧催化氧化装置，中间水池和光生物反应器；臭氧催化氧化装置，用于对进入的废水进行臭氧催化氧化反应；中间水池，设置在所述臭氧催化氧化装置和光生物反应器之间；光生物反应器，所述光生物反应器内接种微藻，所述微藻用于对进入所述光生物反应器内的废水进行净化处理。本实用新型所述的废水处理系统克服了臭氧催化氧化工艺对氨氮去除效果低等问题，采用臭氧+微藻处理系统，实现高盐废水中污染物的综合高效去除。且处理成本较低、无二次污染，培养的藻类可作为生物质被利用，如制取生物质油、饲料等；微藻处理为碳吸收过程，实现二氧化碳的固定。