一种四段上行土渗系统中水回用处理装置，主要包括：纳米曝气消融装置，其底部开设有排泥口，位于排泥口上方设置有纳米曝气盘，纳米曝气消融装置的出水输入四段上行土渗系统的下部；四段上行土渗系统垂直地分为四个填料区，四段上行土渗系统中溢流堰的出水进入表层湍流筛滤装置；表层湍流筛滤装置的储水箱的出水口与光催化降解反应装置相连。本发明还公开了利用四段上行土渗系统中水回用处理装置处理污水的方法。