本发明提供一种重金属废水超滤膜处理系统及其处理工艺，其首先将重金属废水进行水质水量平衡调节和pH调节，加入化学药剂混凝后，进入内设管式超滤膜元件的管式膜组件中进行膜过滤处理，滤出液被导出，浓缩液回流至浓缩池，然后再进入超滤膜系统再循环处理，最终处理出水的水质指标远远低于国家排放标准。本发明的重金属废水超滤膜处理系统及其处理工艺，采用管式超滤膜元件，过滤通量大，效率高，成本低，膜元件寿命长，膜清洗方便，并且大大降低了设备占地空间。