Art. 9 BV (Zivilprozess; Zuständigkeit; IPRG), hat sich ergeben: A.- Die Imuna s.p. (Beschwerdeführerin) ist ein staatliches Unternehmen mit Sitz in der Slowakei, welches Blutplasma herstellt. Am 22. Februar bzw. 3. März 1995 schloss sie mit der Octapharma AG (Beschwerdegegnerin), einer Aktiengesellschaft mit Sitz in der Schweiz, eine Vereinbarung betreffend einen Technologietransfer für die Herstellung von Blutplasma. Diese Vereinbarung enthält unter anderem folgende Bestimmung: "Art. 10 (Applicable Law/Arbitration) a) This Agreement shall be construed in accordance with and governed by Swiss law. b) All disputes arising in connection with the present Agreement shall b[e] finally and exclusively settled under the rules of arbitration of the Swiss 'Konkordat über Schiedsgerichtsbarkeit' of March 27/ August 27, 1969 by three arbitrators appointed in accordance with the rules. The domicile of such ar[b]itration shall be the city of Zurich, Switzerland. ... The desicion of the arbitration shall be final and binding and shall be enforceable by any court having jurisdiction. " B.- Nachdem zwischen den Parteien Uneinigkeiten über die Vereinbarung entstanden waren, leitete die Beschwerdegegnerin das Schiedsverfahren ein, und die Parteien einigten sich darauf, die Angelegenheit von einem Einzelschiedsrichter beurteilen zu lassen. Dieser verpflichtete die Beschwerdeführerin am 14. März 2000 zur Zahlung von DEM 728'000.-- nebst Zins. Gegen diesen Schiedsspruch erhob die Beschwerdeführerin Nichtigkeitsbeschwerde beim Obergericht des Kantons Zürich, welches darauf mit Beschluss vom 22. September 2000 nicht eintrat. C.- Die Beschwerdeführerin verlangt mit staatsrechtlicher Beschwerde, den angefochtenen Beschluss aufzuheben, die Sache zur Neubeurteilung an das Obergericht zurückzuweisen und der Beschwerde aufschiebende Wirkung zu erteilen. Die Beschwerdegegnerin schliesst auf Abweisung der Beschwerde, während das Obergericht auf eine Stellungnahme verzichtet. Das Gesuch um aufschiebende Wirkung wurde am 7. Dezember 2000 abgewiesen.