本发明公开了一种钻井泥浆废水处理系统，包括依次连接的除油过滤器、至少一个聚结器、循环水槽以及高级氧化装置，所述除油过滤器中设有过滤填料，所述聚结器中设有聚结填料，所述高级氧化装置中设有氧化电极。其处理过程包括：1)废水经除油过滤器过滤去除废水中的悬浮物及附着的油类物质；2)废水中的油类物质在聚结器中的聚结填料上吸附聚集形成大的油滴，并脱附上升进入聚结器顶部的集油器中进行定期收集；3)除油处理后的废水进入到循环水槽中，并进入高级氧化装置中进行高级氧化处理，以除去废水中剩余的有机物。本发明的系统可移动地快速处理分散的钻井废水，无需另占地建厂和铺设污水传输系统，有效解决了目前钻井废水的处理难题。