本实用新型公开了基于微生物在线增殖的化工废水处理系统，包括AO池，所述AO池出口端通过管道连接有二沉池，所述AO池的A池出口端连接有基液调质池，所述基液调质池的出口端连接有生物增殖池，所述生物增殖池的出口端连接有出水池，所述出水池的出口端与所述AO池的O池进水端连通，所述生物增殖池连接有菌群投加装置，还包括用于安装设备的设备间和用于控制设备的智能控制系统。本实用新型利用在线增殖设备实现功能菌群的驯化培养和投加，显著提高系统土著微生物菌群的增殖效果并维持相应浓度，从而提高生化系统的降解效能。