本实用新型提供一种空间合理化利用的污水处理系统，其包括第一污水处理子系统、第二污水处理子系统和第三污水处理子系统；第二污水处理子系统内设置优化改造区。第一污水处理子系统、第二污水处理子系统和第三污水处理子系统受直接启动控制单元和阀门控制单元的控制。本实用新型的污水处理系统达到了保护水体水质、完善市政基础设施建设、改善城市环境、保障人民身体健康、推动污水处理建设项目可持续发展的目的，对改善区域水环境质量具有积极的作用，提高区域内人民的生活质量，改善人们的生活环境有明显的促进作用，环境效益十分明显，取得了良好的社会和环境的综合效益。