本申请提出一种电解水制氢耦合污水处理系统，包括电解制氢机构、臭氧污水处理机构和膜蒸馏机构，所述电解制氢机构通过第一管路向所述臭氧污水处理机构通入氧气，所述臭氧污水处理机构用于生发臭氧以对污水进行处理，所述臭氧污水处理机构产出的原水通过第二管路通入所述膜蒸馏机构，通过将电解制氢机构和臭氧污水处理机构耦合连接，利用电解制氢机构产生的氧气作为原料生产臭氧，并将产生的臭氧用于污水处理，将处理得到的再生水利用电解水制氢及臭氧发生过程产生的余热进行膜蒸馏得到纯水作为电解水制氢的原料水，可以有效提高电解水制氢系统的资源利用效率与能量转换效率。