本发明公开了一种重金属废水膜集成处理装置，包括超滤预处理、EDI装置和NF膜，原水经超滤预处理除掉有害颗粒物，再用EDI装置作一级分离与浓缩，在EDI的下游设置NF膜分离，构造新型EDI/NF膜集成处理系统，实现重金属废水的高效就地处理的同时回收有价金属与纯水资源；所述EDI装置包括1个淡化室和2个相邻的浓缩室，在3个隔室中分别填充混床树脂、阴树脂和阳树脂，在两个浓缩室中通以同一股浓缩水流。本发明采用“特种分离电去离子/纳滤（EDI/NF）”电膜集成技术，将EDI这一电膜过程与NF相结合，具有更高的分离效率浓缩倍数，流程得到简化，实现集成过程的内循环式在线酸洗,投资和运行成本显著降低。