本发明涉及一种改善污泥沉淀性能的水处理系统，包括污泥沉淀槽、第一反应槽、第二反应槽、第一液体定量输送机构、第二液体定量输送机构、矿渣微粉添加装置和聚丙烯酰胺添加装置。本发明还提供了应用上述水处理系统进行水处理的方法。本发明的污泥沉淀装置，实现了两种混凝剂与污水的同步投放，充分发挥两种混凝剂的能效，减少药剂的使用量，避免二次污染；本发明的污泥沉淀方法利用水泥工业中常使用的矿渣微粉配制混凝剂进行污泥沉淀，污泥沉淀效果好，成本降低。