本发明提供了一种微串联光电催化氧化废水处理装置，其特征在于，该装置由若干组由阴离子选择性透过膜隔开的阴阳极室组成，阴离子选择性透过膜位于阴阳极板之间，靠近阴极板处，将装置内部分为若干顺序排列的阴极室和阳极室，每个阳极室内部排列若干根光源，并填充光电催化剂，阳极室为废水处理主体极室，相邻阳极室通过阳极连通管连接，从而组成装置内部所有阳极室的微串联状态。阴极室内填充阴极板防垢液，所有的阴极室底部相互连通。本发明微串联光电催化氧化装置既能提高光电处理效率，又能有效解决处理高硬度废水时光源、极板结垢的问题，避免频繁清洗，保证设备长期稳定运行。