本发明公开了一种可节约用地及能源的酯化废水处理系统，包括综合废水调节池、酯化废水调节池、预处理槽、厌氧处理池、好氧处理池、混凝沉淀池和集水池，其中，综合废水调节池、酯化废水调节池、预处理槽、厌氧处理池设置在具有至少二层的建筑物内，综合废水调节池、酯化废水调节池和厌氧处理池均为地埋式钢筋混凝土结构池体，预处理槽设置在池体上方的地面上，酯化废水调节池和综合废水调节池分别与预处理槽连接，预处理槽与厌氧处理池连接，厌氧处理池、好氧处理池、混凝沉淀池与集水池依次连接，将处理后达标的水存储在集水池中。该系统能大大提高出水质量。本发明还公开了使用该系统的酯化废水处理方法。