本发明涉及一种紫外光协同臭氧微纳米气泡的废水处理系统，包括：原水提升泵、反应槽、紫外灯套管组、微纳米气泡发生器、臭氧发生器；反应槽进水口位于反应槽进水端上部，反应槽出水端上部设有出水溢流堰；反应槽上盖悬挂有所述紫外灯套管组；出水溢流堰分别与反应槽出水阀和微纳米气泡发生器进水口连通；微纳米气泡发生器进气口与臭氧发生器相连；微纳米气泡发生器将产生的气水混合物导入反应槽内。本发明利用紫外光线协同臭氧微纳米气泡，增加臭氧的传质性能，大幅提高臭氧的利用率，减少尾气的产生量。臭氧微纳米气泡粒径小、数量多，停留时间长，在水中扩散的同时能够擦洗紫外套管表面，防止有机或无机污染物附着及结垢。