臭氧-生物活性炭工藝是將臭氧化學氧化、臭氧滅菌消毒、活性炭物理化學吸附、生物降解四種技術結合為一體的工藝，即在傳統水處理工藝的基礎上，以預臭氧氧化代替預氯化，生物活性炭濾池設在快濾池之后。首先，使水中的有機物及其他還原性物質在預氧化作用下初步氧化分解，以減輕生物活性炭濾池的有機負荷，同時臭氧能將水中難以生物降解的有機物氧化斷鏈、開環，將大分子有機物氧化為小分子有機物，提高原水中有機物的可生化性和可吸附性，從而降低活性炭床的有機負荷，延長活性炭的使用壽命。
另外，由于臭氧在水中自行分解為氧，活性炭柱進水含有較高濃度的溶解氧，為好氧微生物提供了很好的氧環境，而且活性炭表面吸附的有機物又為好氧微生物提供了養料，有機物因被轉化為二氧化碳和生物量而被去除，從而在一定程度上使活性炭再生，即大大地延長了活性炭的使用壽命和再生周期。
經過臭氧處理后進行活性炭處理主要有三個好處：
1、破壞水中殘余臭氧，一般發生在初期炭層的幾厘米處；
2、通過吸附去除化合物或臭氧副產物；
3、通過活性炭表面細菌的生物活動降解物質。
實驗研究表明，在活性炭處理過程中，同時發生快速吸附、慢速吸附和生物作用。臭氧-生物活性炭工藝運行之初，活性炭具有較大的吸附容量，起主要作用的是快速吸附，既可以吸附小分子物質，也可以吸附非生物降解的大分子有機物。隨著過濾器吸附能力飽和運轉時間的增長，大量的有機物積累在活性炭表面，活性炭的吸附容量逐漸減少，吸附速度也隨之下降，以慢速吸附為主，與此同時生物活動開始，并逐步達到生物吸附平衡，大約要運行5-20天的時間，活性炭表面才會出現明顯的生物活性。
在臭氧-生物活性炭法進行水處理的過程中，臭氧與生物活性炭兩者的作用是互補的。臭氧與有機物的主要反應是破壞碳化物的雙鍵產生酮和醛，這些產物是管網系統內細菌的養料，如果在處理過程中沒有去除這些養料，細菌就會在管網中迅速滋生。為了避免這種現象，可以采用適當的生物處理，如：活性炭或慢濾池，利用濾料表面的細菌將這類化合物降解去除；也可以在處理廠出水前投加少量氧化劑，如：Cl2、ClO2等，如果沒有活性炭這種生物過濾器，就需要增加這類氧化劑的投加量。但絕大部分可溶有機物被活性炭上的生物去除后，則大大減少了這類氧化劑的投加量，這也同時降低了新的氣味和色度的污染問題。可根據檢測管網的細菌量來不斷調整臭氧的投加量，使加氯量降低50%。