一种灭菌消毒污水处理一体化装置，主要由PACT池、纳米曝气凝聚-微涡流絮凝装置和三级反冲筛滤装置组成。本发明还公开了利用上述装置进行灭菌消毒污水处理的方法。本发明针对各种水质均有较好效果，出水清澈，水质符合国家一级标准，特别对于有机物含量高、浊度高、病原菌含量高的餐厨垃圾废水或石化废水，其处理效果尤为显著，通过该装置处理的污水中芳环类物质降低95％以上，污水浊度降低99％，出水水质透明度高。