設備處理基本原理如下：經預處理后的污水與經過硝化后的濾池出水混合后通過濾池進水管進入濾池底部，并向上流經填料層的缺氧區，一方面反硝化細菌利用進水中的有機物將進水中的NO3--N轉化為N2，實現反硝化脫氮；另一方面，SS通過一系列復雜的物化過程被填料及其上面的生物膜吸附截流在濾床內。經過缺氧區處理的污水進入好氧區，進一步降解有機物和發生硝化作用，同時繼續去除。
為延長濾池的過濾周期，強化一級處理以盡量減少進入濾池的SS是必要的。強化一級處理大致有兩類方法，一是投加藥劑絮凝沉淀，另一類是利用生物的絮凝吸附作用。
以形態被截留在濾床內的有機物和被生物膜吸附的有機物實際被降解的時間接近一個運行周期（通常一個運行周期為1d左右）。隨著過濾的進行，填料層生物膜增厚，截留的不斷積累，過濾水頭損失增大，達到一定值后進行反沖洗。反沖洗采用氣水反沖。如果對出水磷要求較高，可在濾池進水中投加藥劑，經濾床截流達到除磷的目的。國內已有污水廠采用生物濾池技術。其核心技術是采用多孔性的濾料作為生物載體，單位體積的生物量數倍于活性污泥法，因此具有處理負荷高，池體體積小，占地省的特點。此外，曝氣過程中氣泡行程長，氣液接觸時間長，經濾料多次剪切，氧的利用率高，能耗低。生化處理后經過砂濾紫外線消毒或者二氧化氯發生器消毒后達標排放。