本实用新型提供一种黑水灰水联合处理系统，该系统包括：依次连接的叶轮气浮单元、沉淀池、生物反应器和光电超声阵列协同催化改性二氧化钛纳米管装置；所述处理系统还包括粉碎单元，所述粉碎单元和所述生物反应器连接。处理方法包括：灰水先通过叶轮气浮单元进行初步除杂后进入沉淀池，在沉淀池中加入磁絮凝剂对灰水进行磁絮凝；黑水通过粉碎单元破碎；将磁絮凝后的灰水和破碎后的黑水引入生物反应器脱氮除磷；将脱氮除磷后的混合污水通过光电超声阵列协同催化改性二氧化钛纳米管处理得到中水；中水回用。本实用新型可以有效克服现有黑水灰水处理装置存在的出水水质差、耐冲击负荷能力弱的的缺点，处理效果稳定。
