本发明公开了一种处理高浓度有机废水生产甲烷气体的方法与装置，具有如下工艺步骤：首先，将有机废水加热后进料至催化反应塔，在催化剂、温度、压力的作用下，废水中的各种有机物质经催化甲烷化反应生成甲烷与二氧化碳气体，所述催化剂的活性成分选自钌、钯、铑、铂、铱、镍、钴、锰、铈中的至少一种，或者至少一种上述金属形成的不溶于水或难溶于水的化合物；将反应生成的二氧化碳脱除；最后，流体进入气液分离器内，分离后富含甲烷的气体进行收集储存，液相外排进入到后续处理工序。该方法在高效净化废水中有机类物质的同时，生产甲烷气体，实现了废水的资源化利用，有助于降低废水处理的总体成本。