本发明公开了一种石膏脱水系统及其滤液水在线取样方法，真空脱水系统通过真空管道与气液分离器连通，气液分离器通过空气管道与真空泵连通，气液分离器通过滤液水管道与滤液水池连通，滤液水取样装置包括滤液水取样管道、第一控制阀门和第二控制阀门，滤液水取样管道的一端与滤液水管道连通，第一控制阀门和第二控制阀门设置在滤液水取样管道上并沿着滤液水取样管道的出水方向依次设置，滤液水取样管道的另一端为取样口。本发明通过滤液水取样管道上的第一控制阀门和第二控制阀门的配合控制，能在不影响石膏脱水系统正常运行情况下单独抽取气液分离器中滤液水。