本发明提供了一种含硝酸盐废水的处理系统，包括依次连接的废水储罐、厌氧池、兼氧池、好氧池、沉淀池。厌氧池包括n个依次连通的厌氧池分区，兼氧池包括m个底部依次连通的兼氧池分区，且n、m均为≥2的整数。每个厌氧池分区和每个兼氧池分区内均含有反硝化菌，且各厌氧池分区内的反硝化菌的浓度均大于各兼氧池分区内反硝化菌的浓度。处理系统还包括营养罐，营养罐分别经管道与第一厌氧池分区、第一兼氧池分区、第一好氧池分区连接。外回流管道将沉淀池的部分沉淀污泥输送至第一厌氧池分区、第一兼氧池分区内。本发明设计的含硝酸盐废水的处理系统具有高效、排污质控便捷的优点，使得排出污水的总氮小于10mg/L，确保污水排放的质控要求。