本发明涉及重金属污染土壤治理与修复领域，具体涉及一种用于重金属污染土壤水泥窑协同处置系统，包括预处理系统、水泥回转窑处置及配套系统、尾气处理系统、在线监测系统。预处理系统包括破碎、筛分、干燥装置，保证系统连续进料；预处理后的污染土壤以一定比例投加到水泥生产线原料配料，进行高温煅烧，煅烧后的土壤成为水泥熟料的一部分，其中重金属离子固化在熟料中，从而实现重金属污染土壤的有效处置与资源化利用；在线监测系统可以实时监测窑内温度、压力、窑转速、氧含量、水泥窑尾气等运行参数，当运行参数偏离设定值时，或者烟气排放超过标准设定值时，可自动停止污染土壤的投加，同时可根据污染土壤的指标结果、水泥生产对原料的需求以及污染物质的最大允许加入量来在线调整污染土壤的最佳投加量。整个系统结构设计合理、紧凑，并配置合理的辅助装置，保证污染土壤处理的高效和生产安全。