AO工艺一体化污水处理设备采用的是生物处理技术，是利用微生物，主要是细菌的代谢作用，氧化、分解、吸附废水中可溶性的有机物及部分不溶性有机物，并使其转化为无害的结物验而使水得到净化的技术。在现代的生物技术处理过程中，主要有好氧生物氧化、兼氧生物降解及厌氧消化降解这三类，生物处理技术由于经济可行、无二次染等特点。
调节池内污水采用污水提升泵提升至设备*生化池，进行生化处理。在*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*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，zui终消除氮的富营养化污染。
经过AO工艺一体化污水处理设备*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*的情况下，硝化作用能顺利进行，特设置O级生化池。*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（硝化菌）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。在*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*池内溶解氧控制在0.5mgl左右；在O级生化池内溶解氧控制在3mgl以上，气水比控制在约15-201。
