本发明公开了一种一体化笼式脱氮反应器。反应器本体从下到上依次设进水区、反应区和分离区，进水区从下到上依次设排泥管、水流转向区、进水管和进气管，进气管上端设曝气头；反应区设纵隔板分为好氧区和厌氧区，分别由四块穿孔挡板分隔为三个笼子，笼内充填1/4~1/3下沉/上浮多孔填料；分离区设纵隔板分为沉淀区和释气区，并通过上导流板和下导流板贯通，沉淀区顶端设溢流堰，溢流槽底部设出水管。本发明融短程硝化与厌氧氨氧化于一体，可避免亚硝酸盐积累所致的生物毒性，也可克服基质比例调控难题；功能菌的空间分布相对固定，有利于微生态环境的优化；在上升气流的驱动下，反应液内循环，硝化与脱氮交替进行，有助于传质和反应，提高容积脱氮效能。