本发明公开了一种基于纳米晶二氧化钛纤维光催化反应机理的水处理装置；包括纳米晶二氧化钛纤维光催化反应器、储水池、水泵、第一阀门、第二阀门、流量计、喷淋曝气头、出水管和连接管；本发明多级方体式反应器堆叠在一起，实现等程性并行循环水处理，可便捷地增减反应器的个数，并行机制使得光催化循环水处理工艺效率高，连续性强；紫外灯水平放置于反应器的上方，抛物线型灯罩，使光最大限度的垂直入射液面；平行隔板既使水流在反应器中流速明显减小，又有效避免了纤维因水流过大冲击而断碎流失，还实现了不同时间段水流行程一致；可应用于大流量的动态连续水处理，使工业有机污染物废水规模化处理成为可能，结构简单，成本低廉，前景广阔。