Изобретение относится к удалению органических веществ из попутной воды нефтепромысла и может использоваться при разработке нефтяных месторождений. Способ включает введение попутной воды в контакт с адсорбентом, содержащим цеолит, адсорбцию и удаление растворенного органического вещества из попутной воды, десорбцию органического вещества из адсорбента и регенерацию адсорбента посредством нагрева. Система обработки содержит установку для введения дренажной воды, содержащей органическое соединение и натрий, в контакт с адсорбентом на основе системы неорганических соединений, и устройство управления, отслеживающее значение концентрации натрия в дренажной воде до контакта с адсорбентом и после контакта. Система содержит резервуар для разделения нефти и воды, средство электролиза, резервуар для сепарации органического вещества, резервуар для адсорбции, камеру сгорания смеси органических соединений. Технический результат состоит в повышении эффективности разделения. 5 н. и 29 з.п. ф-лы, 9 ил., 6 табл.