本发明涉及一种污泥超声破壁预处理系统及处理方法，先将生物池内的污泥排入到二沉池，通过二沉池对污泥进行静沉；之后通过搅拌装置对污泥进行搅拌和加热；再通过超声气浮装置对污泥进行超声破壁和气浮处理；之后静沉并将上清液回补至生物池；通过脱水离心机对剩余污泥进行处理，之后将上清液回补至生物池做碳源，剩余污泥外送至脱水机深度脱水。本发明的处理方法通过加热之后进行超声，使得总磷含量降低，COD含量升高。并且将超声气浮处理后的上清液回补生物池，不仅有效利用资源，还使得剩余污泥在后续加工中更易浓缩，在浓缩脱水过程中含固率从1％升至8％，有效提高了污泥的脱水性能。