传统的生物脱氮除磷工艺是在分隔的具有不同DO浓度的反应器中进行，或是在时间上造成缺氧和好氧环境的同一个容器中进行。这样的工艺具有能耗高，设备利用率低，效果差，投资高等问题。针对这些问题，本论文提出了生物反应器与二沉池合建的一种新型反应器——一体化OCO生物反应器。与传统OCO工艺相比，它不但具有强大的除磷脱氮功能(能有效地控制总磷和总氮的排放)，还具有运行费用低、基建投资少、占地少及易管理等特点，并实现了污泥的自动回流。用生活污水考察了反应器的脱碳、脱氮、除磷性能，用模拟污水考察了曝气量、进水有机负荷、水力负荷、溶解氧等参数对反应器处理效果的影响并探讨了反应器的脱氮除磷机理。试验结果表明：(1)一体化OCO反应器内可同时实现厌氧、好氧、缺氧三种环境，并且把沉淀池与反应池合建在一起，减少了动力消耗与占地面积，降低了设备投资费。(2)用反应器处理生活污水，当水温在24～30℃之间，水力停留时间HRT=12h时反应器对COD去除率达到93％，氨氮和总氮的平均浓度分别为3mg/L、8.4mg/L，硝化率和TN去除率分别达到93％和80％。(3)在一体化反应器内，碳源对于硝化与反硝化过程来说是矛盾的，试验结果表明，当进水COD／TN比值在7左右时，反应器的硝化能力和反硝化能力匹配得最好。(4)氨氮的去除率随着好氧区DO浓度升高而提高，当好氧区DO浓度在2mg／L左右时，反应器的硝化与反硝化达到最佳平衡点，出水氨氮和总氮的去除率分别达到99％和80％。好氧区DO的变化对总磷的去除率无明显影响，出水的TP浓度均低于0.6mg／L，去除率在91％以上。(5)一体化OCO反应器的脱氮过程，一方面是基于不同分区内发生的硝化反应和反硝化反应，相互间通过液体循环而实现的。