生物接觸氧化工藝屬于投加載體的復合生物反應器中的浸沒填料系統，是在生物濾池的基礎上，從接觸曝氣法改良演化而來的，又稱“浸沒式生物濾池法”和“接觸曝氣法”。從生物膜固定和污水流動來說，相似于生物濾池法，從污水充滿曝氣池和采用人工曝氣來看，它又相似于活性污泥法。所以生物接觸氧化工藝的特點介于生物濾池法和活性污泥法之間。生物膜凈化機理如下圖所示。

生物接觸氧化工藝在運行初期，少量的細菌附著于填料表面，由于細菌的繁殖逐漸形成很薄的生物膜。在溶解氧和底物都充足的條件下，微生物的繁殖十分迅速，生物膜逐漸增厚、逐漸成熟。溶解氧和污水中的有機物憑借擴散作用，為微生物所利用。但當生物膜達到一定厚度時，氧已經無法向生物膜內層擴散，好氧菌死亡，而兼性細菌、厭氧菌在內層開始繁殖，形成厭氧層。經過一段時間后在數量上開始下降，加上代謝氣體產物的逸出，使內層生物膜大塊脫落。在生物膜已脫落的填料表面上，新的生物膜又重新發展起來。在接觸氧化池內，由于填料表面積較大，所以生物膜發展的每一個階段都是同時存在的，使去除有機物的能力穩定在一定的水平上。生物膜在池內呈立體結構，對保持穩定的處理能力有利。