一体化污水处理设备的应用原理是集成多种水处理工艺，在一个设备单元内完成污水的物理、化学、生物处理流程，实现污染物的去除与水质净化。核心围绕预处理 + 生物处理 + 沉淀 / 过滤 / 消毒的组合工艺展开，具体分三大核心环节：

深度处理环节
经生物处理后的污水，再通过沉淀池进行污泥沉降分离，或通过过滤单元去除残留悬浮物；最后投加消毒剂（如次氯酸钠）进行消毒处理，助力出水达到排放标准。部分设备还会集成化学除磷（投加 PAC、氢氧化钙等）环节，通过化学沉淀去除污水中的磷元素。

预处理环节
通过格栅、调节池等单元，先去除污水中的大颗粒悬浮物、漂浮物，同时调节水质水量，降低后续工艺受水质波动的冲击。物理截留是该环节的核心原理，利用格栅孔径、沉淀池重力沉降实现固液初步分离。

核心生物处理环节
这是设备的核心处理单元，主流采用 A/O 工艺（厌氧 – 好氧工艺）、MBR 工艺（膜生物反应器）或 SBR 工艺（序批式活性污泥法）等生物处理技术：
厌氧段：在无氧环境下，厌氧菌将污水中的大分子有机物分解为小分子有机物，同时实现反硝化脱氮。
好氧段：在有氧条件下，好氧微生物吸附、降解有机物（将 COD、BOD 转化为 CO₂和 H₂O），并通过硝化作用将氨氮转化为硝酸盐。
若采用 MBR 工艺，还会通过膜组件的筛分作用，实现污泥与水的有效分离，提升出水水质。