本发明公开了一种污水处理一体化反应装置，包括箱体，箱体内从左到右设有多块纵向隔板将箱体分割为预处理室、微生物处理室、沉淀室、机房，机房与沉淀室之间的纵向隔板内壁通过横向隔板分割为再处理室、过滤消毒室，过滤消毒室位于再处理室的前方，各个处理室相互联通。本发明设计了多级生物接触氧化处理工艺，处理效果比完全混合式或二级串联完全混合式生物接触氧化处理工艺效果更佳、更彻底；采用五个处理腔室和操控的机房，每个区域各施其职，结构设计合理，紧凑性好，实用性强；实施过程中技术可靠、性能稳定、处理效果好；此外，还具有占地少、投资较少、维护方便、不需设置专人值班、运行费用低等优点。