臭氧-生物活性炭工艺是将臭氧化学氧化、臭氧灭菌消毒、活性炭物理化学吸附、生物降解四种技术结合为一体的工艺，即在传统水处理工艺的基础上，以预臭氧氧化代替预氯化，生物活性炭滤池设在快滤池之后。首先，使水中的有机物及其他还原性物质在预氧化作用下初步氧化分解，以减轻生物活性炭滤池的有机负荷，同时臭氧能将水中难以生物降解的有机物氧化断链、开环，将大分子有机物氧化为小分子有机物，提高原水中有机物的可生化性和可吸附性，从而降低活性炭床的有机负荷，延长活性炭的使用寿命。
另外，由于臭氧在水中自行分解为氧，活性炭柱进水含有较高浓度的溶解氧，为好氧微生物提供了很好的氧环境，而且活性炭表面吸附的有机物又为好氧微生物提供了养料，有机物因被转化为二氧化碳和生物量而被去除，从而在一定程度上使活性炭再生，即大大地延长了活性炭的使用寿命和再生周期。
经过臭氧处理后进行活性炭处理主要有三个好处：
1、破坏水中残余臭氧，一般发生在初期炭层的几厘米处；
2、通过吸附去除化合物或臭氧副产物；
3、通过活性炭表面细菌的生物活动降解物质。
实验研究表明，在活性炭处理过程中，同时发生快速吸附、慢速吸附和生物作用。臭氧-生物活性炭工艺运行之初，活性炭具有较大的吸附容量，起主要作用的是快速吸附，既可以吸附小分子物质，也可以吸附非生物降解的大分子有机物。随着过滤器吸附能力饱和运转时间的增长，大量的有机物积累在活性炭表面，活性炭的吸附容量逐渐减少，吸附速度也随之下降，以慢速吸附为主，与此同时生物活动开始，并逐步达到生物吸附平衡，大约要运行5-20天的时间，活性炭表面才会出现明显的生物活性。
在臭氧-生物活性炭法进行水处理的过程中，臭氧与生物活性炭两者的作用是互补的。臭氧与有机物的主要反应是破坏碳化物的双键产生酮和醛，这些产物是管网系统内细菌的养料，如果在处理过程中没有去除这些养料，细菌就会在管网中迅速滋生。为了避免这种现象，可以采用适当的生物处理，如：活性炭或慢滤池，利用滤料表面的细菌将这类化合物降解去除；也可以在处理厂出水前投加少量氧化剂，如：Cl2、ClO2等，如果没有活性炭这种生物过滤器，就需要增加这类氧化剂的投加量。但绝大部分可溶有机物被活性炭上的生物去除后，则大大减少了这类氧化剂的投加量，这也同时降低了新的气味和色度的污染问题。可根据检测管网的细菌量来不断调整臭氧的投加量，使加氯量降低50%。