目前，对城市生活污水及工业有机废水最合理的处理是活性污泥法 。活性污泥法的整个过程很复杂 ，其中除了有气相中氧向水中扩散的传质过程 ，还有在微生物作用下 ，溶解氧氧化有机物的过程。
污水中的有机物在活性污泥微生物的作用下，一部分氧化，一部分转化为新生细胞，使微生物增殖。当有机物减少到一定程度后，微生物的细胞自身会在溶解氧作用下氧化分“解而消亡。微生物的生命过程可分为三个阶段，即指数增殖期、静止期和死亡期。在指数增殖期，活性污泥中微生物的氧气利用速度达到最高值，此时也就要求在短时间内供给大量溶解氧。这是去除有机物的关键阶段。高速度、高效率去除有机物的高速率活性污泥法就是控制微生物繁衍始终在指数增殖期。这样活性污泥浓度高、曝气时间短，去除有机物效率高。由于曝气时间短，曝气器容积可以减小。同时，由于泥龄短，丝状菌得不到充分繁殖，从而控制了活性污泥的膨胀现象，使污泥易于沉降。
然而，如采用空气曝气操作，则因氧气传质速率低、溶解氧浓度小，不能满足高速率法对溶解氧的要求，使此法不能实用。纯氧曝气则解决了高速率法的这一难点，使它得以推广应用。微生物的死亡期是在有机物浓度降得很低的情况下发生的。
此时，微生物靠内源呼吸以及死细菌以取得营养物来维持生命，同时开始自身氧化，降解为CO2、H2O及NH3。这是降低剩余污泥量的重要时期。微生物不再繁殖，而是转变为非污泥物。
纯氧曝气对含铁地下水处理过程的影响
地下水除铁的方法通常是将溶于水中的Fe2+氧化成Fe3+，从而形成难溶于水的Fe(OH)3。
其工艺有自然氧化除铁、地层除铁及接触氧化除铁三种。自然氧化除铁工艺的除铁效果不高，设备多且体积大，目前已很少采用。地层除铁工艺是将含有溶解氧的水周期性地灌入井周围的地层内。此时，地层中砂砾表面吸附的Fe2+，被氧化成Fe3+，并进一步水解成为RFe(OH)2。R表示砂砾，即锈砂层。当地下水流过这层锈砂时，水中Fe2+与锈砂发生离子交换吸附，从而使水中Fe2+被除去。锈砂层离子交换吸附的能力是有限的。当吸附接近饱和时，地层除铁能力明显下降，就应再向地层中回灌含氧水，使地层锈砂上的Fe2+氧化为Fe3+，恢复其离子交换吸附的能力。
抽灌比为由地层抽出的除铁水量与回灌含氧水量之比，它是地层除铁最重要的经济指标。抽灌比越高越经济。所以，提高回灌水中溶解氧的浓度，使回灌水量降低，抽灌比升高是地层除铁经济运行的关键。显然，纯氧曝气与空气曝气相比可使回灌水量大大降低，地层除铁的经济性提高 。
目前，在国外已有采用纯氧曝气地层除铁新工艺，并已收到很高的效益 。
我国地下水除铁采用较广的是接触氧化除铁工艺。这种工艺是将地下水曝气溶氧后，直接送至过滤器，不另设反应池及沉降槽。
接触氧化除铁工艺是催化氧化过程，此氧化速率不受水中CO2的影响。此工艺中曝气目的主要是向水中溶入足够的氧气。因此，采用纯氧替代空气曝气可以减小设备体积，且有水质不会因曝气而造成再污染的优点。
