一体化污水处理设备是国内比较先进的一种治污设施，组成它的结构包括了两个沉池，两种级别的接触氧化池，运用化学方法将接触氧化方法和活性去污方法相结合，兼具二者的优点，并摒弃了它们的缺点，显著地提高了治污水平。
一体化污水处理设备的工作原理主要是结合了曾经常见的活性污泥法和生物膜法，达到了“1+1>2”的治污效果。
常见的一体化污水处理设备的工作原理和工作顺序：
1.集水池中汇集来自各方的生活污。在集水池入口处设有格栅，它能将大颗粒的杂质拦截在入口处，这些“垃圾”会在之后被人工清除。
2.通过集水池之后，经过第一道处理的污水进入污水调节池。在此池中，相关的化学药品能够初步降解污水中的有机物，再使用水泵将污水运送至污水处理系统中。
3.生活污水处理系统是一体化污水处理设备的关键，它由缺氧池、接触氧化池、沉淀池、消毒排放水池组成。在缺氧池中，大量的兼养微生物可以通过反硝化作用脱氮；在接触氧化池中，具有生物膜成分的处理装置可以吸附污水中的大量有机物，以达到水质净化的效果。
4.一体化污水处理设备中的最后一步发生在沉淀池，剥落的生物膜和污泥会在此处沉淀，从沉淀池输出的水质能够达到国家要求的排放标准。
由于结合了两种污水处理方法，一体化污水处理设备面对不同的污水成分，无论是大颗粒的“废弃物”，还是可溶解的有机物，都能够达到比较理想的去污效果。由于一体化污水处理设备强大的去污能力，它还可以适用于各种区域，包括了住宅小区、办公楼等常规用地以及铁路、矿产区等工业用地。