本發明提供一種反應沉淀一體化深水曝氣塔及其處理工藝，深水曝氣塔包括曝氣塔本體，曝氣塔本體的內腔上部設有曝氣塔內筒，曝氣塔內筒上部側壁設有多個導流孔；曝氣塔內筒的下端與曝氣塔本體內壁之間設有導流板，曝氣塔內筒和導流板將曝氣塔本體內腔分割為沉淀區和混合反應區，曝氣塔本體頂部的內側壁設有溢流堰槽，溢流堰槽與所述曝氣塔本體底面的距離為9.5m～10.5m。通過增加曝氣塔的高度使曝氣塔本體底部的水壓增大，氧的飽和溶解度增大，提高了工作效率。本發明結構緊湊，通過曝氣塔內的導流結構將曝氣塔內部進行功能分區，使曝氣塔內混合液的好氧反應和分離沉淀在一個設備中進行，減少了建筑費用和運行費用，提高了經濟效益。