本发明公开了一种多功能污水处理中试系统，由呈一字排列的第一反应池、第二反应池、第三反应池和第四反应池组成，第一反应池内设置有搅拌器，用于实现该第一反应池进水与回流污泥或混合液的混合；第二反应池、第三反应池和第四反应池分别用于作为好氧池或沉淀池，三个反应池中分别安装有搅拌器，分别用于混合进水和池内污水；设置有三角堰出水槽或滗水器用于出水，同时设置有曝气系统和/或设置有穿孔吸泥管或刮泥机。本发明还公开了上述多功能污水处理中试系统的应用。本发明能够实现对AAO、SBR、UNITANK三大系列工艺的模拟，并具备对原水水质、处理规模、HRT比例、污泥回流量和混合液回流量等参数的调节功能，满足各种污水处理应用性研究开发的要求。