生化池出水自流进入O级池，O级生化池的处理依靠自养型细菌完成，它们利用有机物分解产生的无机碳源或空气中的二氧化碳作为营养源，将污水中的氨氮转化为NO2--N、NO3--N。O级池出水一部分进入沉淀池进行沉淀，另一部分回流至生化池进行内循环，以达到反硝化的目的。在A和O级生化池中均安装有填料，整个生化处理过程依赖于附着在填料上的多种微生物来完成的。在生化池内溶解氧控制在0.5mg/l左右；在O级生化池内溶解氧控制在3mg/l以上，气水比15:1。O级生化池一部分出水回流进入A生化池，；一部分流入竖流式沉淀池，进行固液分离。沉淀池固液分离后的出水自流进入清水池，可直接排放。沉淀池沉淀下来的污泥由气提装置，一部分提升至生化池，进行内循环；一部分提升至污泥池；污泥池内的污泥定期采用粪车外运作农肥处理。
在生化池内，由于污水中有机物浓度较高，微生物处于缺氧状态，此时微生物为兼性微生物，它们将污水中有机氮转化为氨氮，同时利用有机碳源作为电子供体，将NO2--N、NO3--N转化为N2，而且还利用部分有机碳源和氨氮合成新的细胞物质。所以生化池不仅具有一定的有机物去除功能，减轻后续O级生化池的有机负荷，以利于硝化作用进行，而且依靠污水中的高浓度有机物，完成反硝化作用，之后消解氮的富营养化污染。经过生化池的生化作用，污水中仍有一定量的有机物和较高的氮氨存在，为使有机物进一步氧化分解，同时在碳化作用趋于完全的情况下，硝化作用能顺利进行，特设置O级生化池。
一体化污水处理设备主要工艺过程如下：污水通过机械格栅拦污后的污水直接进入调节池，设置调节池的目的调节污水的水量和水质，为防止悬浮物在调节池内沉淀，在调节池底布有穿孔曝气管，采用间隙曝气。生活污水中有机成份较高，BOD5/CODcr=0.5，可生化性较好，因此采用生物处理方法大幅度降低污水中有机物含量是经济的。由于污水中氨氮及有机物含量较高，特别是有机氮，在生物降解有机物时，有机氮会以氨氮形式表现出来，氨氮也是一个重要的污染控制指标，因此污水处理采用缺氧好氧A/O生物接触氧化工艺，即生化池需分为A池和O级池两部分。调节池内污水采用污水提升泵提升至生化池，进行生化处理。