本发明涉及发酵废水处理系统及处理发酵废水的方法，属于水处理领域。发酵废水处理系统，包括用于去除COD的厌氧COD反应器、一次厌氧氨氧化反应器、亚硝化反应器及二次厌氧氨氧化反应器；厌氧COD反应器的出水口通过第二管道与一次厌氧氨氧化反应器的进水口相连通，一次厌氧氨氧化反应器的出水口通过第三管道与亚硝化反应器的进水口相连通，亚硝化反应器的出水口通过第四管道与二次厌氧氨氧化反应器的进水口相连通；第二管道通过第五管道与第四管道相连通，第四管道通过第一管道与第二管道相连通。本发明整个生化工艺组合下来，形成AAOA的生化工艺流程，污泥量少、沼气产量大：几乎全部COD均转化成沼气而不是微生物体，能源消耗低。