本发明公开了中度污染原水处理系统及处理方法，属于污水处理技术领域。中度污染原水处理系统包括复合生化沟、中沉池、混沉滤池、消毒池和清水池；复合生化沟、中沉池、混沉滤池、消毒池和清水池依次连通。本发明采用厌氧、缺氧和好氧的生化处理方法，把污水中的有机物、无机物、氮、磷转化成甲烷、二氧化碳、水和新的细胞物质。利用光催化的方法分解水中的大分子物质和难降解的物质。在强化光的作用下小球菌和混合营养型微藻吸收水中的有机碳源、无机碳源和光能进行混合营养生长，进一步提升污染物、氮和磷的去除效果。本发明装置建造可因地制宜，基建投资少，维护方便，能耗较低，对中度污染原水具有比较好的处理效果。