本发明公开了一种一体化泳动式自循环脱氮反应器。反应器本体设有进水区、反应区、分离区和循环区；进水区位于反应器下部，主要由进水管、进气管、曝气头和排泥管组成；反应区位于反应器中部，主要由填料支架和交错固定的空心球填料组成；分离区位于反应器上部，主要由渐扩区、释气区和沉淀区组成；循环区位于反应器外部，主要由回流吸水管、回流进水管、回流连接管和回流控制阀组成。本发明融短程硝化、反硝化与厌氧氨氧化于一体，可同时实现废水除碳脱氮；亚硝盐边产生边转化，可避免硝化过强造成亚硝酸盐积累所引发的生物毒性；微生物分布相对固定，可优化功能菌生境，强化生物脱氮；填料在反应液中泳动，可促进传质和反应，提高容积效能；反应液受控自循环，可稀释进水氨氮浓度，也可解决厌氧氨氧化基质比例的调控困难。