本发明公开的污水处理系统包括除尘器和与污水源连通的水雾装置，密封室，密封分隔为蒸发腔和与蒸发腔连通的进风腔和回风腔，水雾装置的水雾喷头设于蒸发腔；余热回收器和第一冷凝器，除尘器、余热回收器和第一冷凝器依次设于进风腔，第一冷凝器的换热介质腔与水雾装置的污水管道连通，余热回收器的换热管穿过进风腔，连通回风腔和蒸发腔；空气热交换器，连通进风腔和回风腔；启动加热器，设于蒸发腔，用于污水处理系统启动时对蒸发腔内水雾加热；风机，设于密封室，用于驱动气体流动。上述系统启动后通过吸收空气中的热能作为将水雾加热成较高温度湿空气的热量源，能够降低污水处理的能耗。本发明还公开了一种污水处理工艺。