一体化污水处理设备是一种将多种污水处理工艺组合在一起，用于处理生活垃圾污水、医院污水、食品加工污水等各类污水的集成式设备。
这部分最大的作用是将大分子有机物分解为小分子有机物，提高污水的可生化性。例如，污水中的蛋白质、脂肪等复杂有机物在水解酸化菌的作用下，被分解为氨基酸、脂肪酸等小分子物质。水解酸化池内通常设有填料，为微生物提供附着生长的场所，这些微生物能够在无氧的条件下进行水解和酸化反应。
它是一体化设备中去除有机物的核心单元。在接触氧化池中，好氧微生物附着在填料表明产生生物膜。当污水流经生物膜时，微生物通过自身的新陈代谢作用，将水中的有机物分解为二氧化碳和水。填料一般有组合填料、弹性填料等多种类型，其比表面积大，有利于微生物的附着和生长。同时，通过曝气装置向池中不断曝气，为好氧微生物提供充足的氧气，维持其正常的生命活动。
主要用于泥水分离。污水在经过接触氧化池处理后，含有大量的微生物絮体和悬浮杂质。在沉淀池中，这些物质在重力作用下沉淀到池底，使上层的水变得清澈。沉淀池的形式有多种，如竖流式沉淀池、斜管沉淀池等。斜管沉淀池的沉淀效率较高，它利用斜管的特殊结构，增加了沉淀面积，缩短了沉淀时间。
其目的是杀灭污水中的病原体，如细菌、病毒等。常用的消毒方法有紫外线消毒、二氧化氯消毒等。紫外线消毒是通过紫外线灯管发出的紫外线照射污水，破坏微生物的 DNA 结构，进而达到消毒的目的。二氧化氯消毒则是利用二氧化氯的强氧化性，将微生物氧化致死。消毒后的污水达到相应的排放标准后，就可以排放或回用。
一体化污水处理设备的工作原理是基于物理、化学和生物处理方法的综合运用。首先，污水进入设备后，通过格栅等物理装置去除较大的悬浮物，如树枝、塑料片等。然后，在水解酸化池中进行生物化学处理，将复杂有机物初步分解。接着，在接触氧化池中，好氧微生物在有氧条件下对有机物进行深度分解。经过生物处理后的污水在沉淀池中实现泥水分离，最后在消毒池中做消毒处理，确保出水水质符合要求。
一体化污水处理设备将多个污水处理单元集成在一个设备中，减少了占地面积。相比于传统的污水处理系统，它不需要庞大的土建工程，安装便捷快捷，能够在较小的空间内实现污水处理功能。
由于采用了多种成熟的污水处理工艺组合，能够有效去除污水中的有机物、悬浮物、氨氮等污染物。其出水水质通常能达到《城镇污水处理厂污染物排放标准》（GB18918 - 2002）中的一级 B 标准或更高标准，经过深度处理后还能够适用于中水回用。
设备配备有自动控制系统，能够准确的通过污水的流量、水质等参数自动调节处理工艺参数，如曝气强度、加药量等。这不仅减少了人工操作的工作量，还能保证污水处理的稳定性和可靠性。
可以根据不同的污水水质和处理要求做定制。例如，对于高浓度有机污水，可以适当增加接触氧化池的容积或调整微生物的培养方式；对于含有特殊污染物的污水，可以在设备中添加相应的预处理或深度处理单元。
生活小区产生的污水最重要的包含居民生活垃圾污水，如厨房污水、卫生间污水等。一体化污水处理设备能对这些污水做处理，处理后的水能够适用于小区内的绿化灌溉、景观补水等。这样既减少了对城市污水管网的压力，又实现了水资源的循环利用。
在农村，由于污水管网不完善，采用一体化污水处理设备能分散式处理生活垃圾污水。通过在每个村庄或农户附近设置设备，将污水就地处理，避免了污水直接排放对农村环境能够造成的污染，改善农村的生态环境和卫生条件。
医院污水含有大量的病原体、药物残留等污染物。一体化污水处理设备能针对医院污水的特点，通过合理的工艺配置，有效去除污水中的细菌、病毒、有机物和化学药剂等，确保污水达标排放，防止疾病传播。
对于一些小型工业公司，如食品加工厂、小型电镀厂等，产生的污水量比较小。一体化污水处理设备能根据企业污水的性质进行定制，处理后使其达到当地的排放标准，避免对旁边的环境造成污染。
