隨著污水處理要求的提高及其應用與實踐，一體化污水處理設備技術不斷得以革新和發展?？偟膩碚f，對該技術的研究主要集中在主體工藝的改進、工藝流程的優化組合和填料性能提高等幾個方面，以突顯一體化污水處理設備的優勢
一體化污水處理設備的主體工藝多采用生物膜法，該法污泥濃度高，容積負荷大，耐沖擊能力強，處理效率高，其中常用的是接觸氧化法，該法能耗低、投資省，比活性污泥法有一定的優勢。但近年來，生物流化床成為研究熱點，相比接觸氧化法，生物流化床污泥濃度更高，耐沖擊能力更強，剩余污泥率更低，且無堵塞，混合均勻，具有較好的脫氮效果，配置形式也比接觸氧化法更靈活，已越來越受到水處理界的重視。生物流化床技術是使污水通過處于流化狀態并附著生物膜的顆粒床，使污水中的基質在床內同均勻分散的生物膜接觸而得到降解去除，隨著研究的發展，BASE三相生物流化床、生物半流化床， Cireox氣提式生物流化床等新的型式不斷涌現，流化床的水流狀態、污泥濃度、充氧特性及脫氮效果等得到較大的改進，其處理效率也更高。此外SBR、MBR及DAT1AT等作為主體工藝的一體化污水處理設備也已有報道
近年來，絮凝劑的不斷發展促進了物化工藝在污水處理中的應用，污水處理趨于物化與生化工藝相結合，化學絮凝劑可以強烈吸附水中的懸浮物和膠體，并進一步減少生化處理時間(0.5~2h)，從而更大限度地減少占地面積。目前已出現完全采用物化方法的處理設備和物化/生化相結合的一體化污水處理設備
填料是生物膜法的主體，直接關系到處理效果。理想的填料要能夠提供微生物生長所需的很佳環境，具有較大的比表面積，一定的結構強度和防腐能力、較強的持水能力、較高的空隙率等物化性質，并且價格便宜、易得。其選擇主要考慮水力特性、化學和機械穩定性，水力特性及經濟性等幾個方面。一體化設備生化池常用的生物填料包括蜂窩填料、束網填料、波紋填料、顆粒填料等。近年來，懸浮的顆粒狀或立體狀填料得到迅速發展和廣泛應用。
一體化污水處理設備主要優點為：
①孔隙率大，表面附著的微生物數量和種類多；
②相對密度接近于水可以全池流化翻動。填料上的生物膜、水流和氣流三相充分接觸混合，增大了傳質面積，提高了傳質速率，強化了傳質過程，縮短了污水的生化停留時間；
③多采用聚乙烯、聚丙烯材料，既具有一定的強度，又不失彈性，使用壽命大大延長，且無浸出毒性。