本发明涉及石油废气处理技术领域，公开了一种石油污水系统的废气处理方法，包括以下步骤：步骤一，将石油污水系统的废气进行密闭收集；步骤二，粉尘分离；步骤三，冷凝降温；步骤四，喷淋除臭；步骤五，非均相臭氧催化氧化；步骤六，光催化氧化；步骤七，吸附，最后得到符合排放标准的气体后进行排放。本发明通过粉尘分离、冷凝降温、喷淋除臭、非均相臭氧催化氧化、光催化氧化和吸附对石油废气进行处理，依次除去废气中的固体颗粒物、臭味气体以及短链总烃类VOCs；提高废气的净化效果；通过设置吸附塔，吸附塔内的吸附剂进一步吸附气体中少量的废气，使废气净化的更彻底，减少对环境的污染。本发明还提供了一种石油污水系统的废气处理装置。