一种水平潜流人工湿地污染水处理装置，包括上层水平潜流人工湿地、下层水平潜流人工湿地、进水调节池、出水集水池；所述上层水平潜流人工湿地、下层水平潜流人工湿地上下叠放组成双层人工湿地并且上层水平潜流人工湿地与下层水平潜流人工湿地之间由隔层隔开，所述双层人工湿地的前端设置有进水调节池，所述双层人工湿地的后端设置有出水集水池；所述上层水平潜流人工湿地包括人工湿地池一、进水管一、布水管路一、出水管一、补碳模组一。本实用新型所述的水平潜流人工湿地污染水处理装置，结构设计合理，采用双层人工湿地结构，提高了防寒抗冻能力，减少气候对人工湿地产生的影响，可以调节曝气量和碳源补加量，提高脱氮和去除COD的效果，应用前景广泛。