本发明公开一种脱氮处理系统，包括：供气部件；脱碳反应池，所述脱碳反应池设置有进水管和膜曝气生物膜反应器，所述膜曝气生物膜反应器具有进气口，所述进气口连接所述供气部件，所述脱碳反应池内还配置有好氧异养菌；沉淀池，位于所述脱碳反应池的下游，并通过连通管和所述脱碳反应池相连，所述沉淀池配置有第一出水管路；厌氧氨氧化池，位于所述沉淀池的下游，并和所述第一出水管路相连，所述厌氧氨氧化池内配置有短程硝化菌和厌氧氨氧化菌。上述脱氮处理系统可以实现高效脱氮，并且能耗较低。