本发明公开了一种煤层气产出水深度处理的方法，工艺步骤：A、通过格栅，对煤层气产出水内的大颗粒污染物和漂浮杂物进行截留；B、产出水在调节池内对水质水量进行调节，然后由提升泵提升至物化池；C、物化池通过填料对悬浮物、矿物质、盐类、低重度油类等污染物进行吸附沉淀过滤；D、物化池出水进入人工湿地，进一步深度处理后达标排放或回用。还公开了一种煤层气产出水深度处理的装置，包括格栅、调节池、物化池和人工湿地四大部分。系统具有投资低、运行稳定、出水效果好，在实现水资源回用的同时，具有较好的景观效果。