本发明公开了一种生物液体处理系统及其操作方法。该系统由一次性生物液体处理装置和配套的生物液体处理设备组成，生物液体处理装置还包括空气袋；活塞式分离杯的顶端上设置有杯体内部连通外部的液体通道和空气通道；连接管路由样品管道、废液管道、产品管道、空气管道和压力监测管道组成；空气管道的一端连接空气袋，空气管道的另一端连接所述空气通道的排气口；生物液体处理设备还包括空气阀和超声波空气探测器。本发明在应用时，能根据需要控制液体通道和气体通道与分离杯杯体的连通或关闭，提高了生物液体的浓缩效率；避免了现有拆卸、倒置离心杯的操作，节省了人工推动活塞的工作；能准确监测活塞的位置变化，精确计量分离杯内的液体量。