本发明提供一种闪蒸汽提冷却塔，由下至上依次设有闪蒸室、液相停留室、汽提室、换热室及分离室；所述汽提室沿蒸汽流动方向依次设有塔盘段、液相分布器、气相分布器，所述塔盘段内包括有多个塔盘，所述换热室内设有换热器段，所述换热器段内包括有多个换热器。本发明进一步提供一种闪蒸汽提冷却系统。本发明还提供一种黑水处理工艺。本发明提供的一种闪蒸汽提冷却系统及其用于黑水的处理工艺，设备集成化，流程简化，能耗降低，传热效果提高，改用低温灰水进行冷却，并实现了对低温灰水的分级利用，节省了大量的循环水，并实现渣水的完全回用。