去除有機污染物及氨氮主要依賴于設備中的AO生物處理工藝。其中工作原理是在，由于污水有機物濃度很高，微生物處于缺氧狀態，此時微生物為兼性微生物，所以池不僅具有一定的有機物去除功能，減輕后續好氧池的有機負荷，有機物濃度降低，但仍有一定量的有機物及較高NH3-N存在。為了使有機物得到進一步氧化分解，同時在碳化作用下硝化作用能順利進行，在O級設置有機負荷較低的好氧生物接觸氧化池。在O級池中主要存在好氧微生物及自氧型細菌（硝化菌）。其中好氧微生物將有機物分解成CO2和H2O；自養型細菌（硝化菌）利用有機物分解產生的無機碳或空氣中的CO2作為營養源，將污水中的NH3-N轉化成NO-2-N、NO-3-N，O級池的出水部分回流到池，為池提供電子接受體，通過反硝化作用最終消除氮污染。