本发明公开了一种低温环境下的污水污泥协同处理系统及方法，包括用于对污水进行预热和初步过滤的预加热除砂子系统、用于对污水脱氮除磷的新能源生化子系统、再次对污水过滤的生化沉淀池子系统、具有换热作用的污水源热泵子系统、污泥与餐厨垃圾协同处理的污泥处置子系统，通过污水预加热和除砂、生化反应、泥水分离、污水换热、污泥与餐厨垃圾的协同处理五个步骤解决了污水厂在低温条件下出水水质难达标以及污泥异地处理存在的处理费用高、基础设施重复建设等问题。