本发明涉及一种处理重金属废水的一体化工艺。本发明中反应器构造简单、结构紧凑，对重金属废水处理效率高，且易于操作、管理和维修。该工艺无需纳米零价铁混合液回流设备，充分利用搅拌装置在反应器内部形成的流场将纳米零价铁提升，再利用纳米零价铁自身重力实现固液分离和零价铁回流，从而使纳米零价铁在反应器中充分混合并循环，最大限度地利用了其高吸附性能以及对重金属的强还原特性。用该一体化装置分别对模拟废水及经预处理后含有重金属的电镀废水进行处理，处理后出水中各种重金属浓度均优于国家第一类污染物排放标准。反应器水力停留时间短，处理效率高，无需额外投加化学混凝剂，易将含重金属的纳米零价铁分离回收，避免重金属的二次污染。