我国小城镇数量众多，分布宽广，地点分散，适宜于建造中小型污水处理设施。我国的小城镇污水处理建设尚处于起步阶段，缺乏相应的规范和标准，以及适用的工艺和设备。针对小城镇污水的水质水量特点，以及投资、能耗、效率、运行管理等方面的要求，一种MST一体化装置污水处理技术应运而生。它根据需要将一个或多个装满填料的模块淹没在曝气池内，组成一个完整的污水处理系统，实现了不同的物理、生化处理过程在同一个反应器内完成的处理过程。本文通过对比分析各种污水处理方法的优缺点，最终选用悬浮填料生物膜法和气提式接触氧化法相组合的生物接触氧化工艺作为本文一体化装置内两个相应模块的处理工艺。通过用装置来处理生活污水的试验研究，确定装置的最佳工况，得出装置对生活污水的处理效果，分析了系统的抗冲击负荷能力，为今后实际工程提供设计及运行参数，并提出改进建议。试验结果表明，装置在处理生活污水时两个模块在气水比分别为10.0:1和17.1:1，水力负荷分别为2.88m3/(m3·d)和4.61m3/(m3·d)时，对NH3-N、TN、COD、SS的去除率分别达到了72.30%、49.39%、80.56%和95.22%，出水各项指标都能达到《城市杂用水水质标准》，满足城市再生水的要求；装置无污泥膨胀且产泥量小，进水水质和水量的变化对出水的影响较小，在受到冲击的时候能保持稳定，容易恢复。MST一体化装置添加化学除磷流程后，可用来处理小城镇生活污水。选用FeSO4作为絮凝剂，投加FeSO4/TP质量比为4.5时，出水TP能降到0.5mg/L以下。不仅可以达到常规城市污水处理厂的处理效果，而且由于悬浮填料生物载体和气提式反应器的应用，使得它对SS的去除效果尤为突出，因此不需要设立二沉池，做到真正的一体化；同时与传统污水处理工艺相比，本实验装置在保持很小体积的同时，具有很强的抗冲击负荷能力，运行稳定。MST装置由模块一体化集成，简化了传统接触氧化工艺，安装简单，投资省，管理方便，占地面积小。装置经过进一步的优化，可在小城镇污水处理领域有很高的推广价值。