اصل استفاده از کربن فعال برای فیلتر کردن آب، استفاده از خواص متخلخل کربن فعال برای حذف یک یا چند ماده مضر از آب با جذب آنها بر روی سطح جامد است. جذب کربن فعال تاثیر خوبی در حذف مواد آلی، کلوئیدها، میکروارگانیسم ها، کلر باقیمانده، بو و غیره از آب دارد. در عین حال، به دلیل اثر کاهنده مشخص کربن فعال، اثر حذف خوبی بر روی اکسیدان های موجود در آب نیز دارد.
روش متداول برای فیلتر کردن آب با کربن فعال، روش کربن فعال ازن است که گاهی اوقات به عنوان کربن فعال بیولوژیکی (BAC) نیز شناخته می شود. مکانیسم حذف مواد آلی آن ابتدا جذب کربن فعال است که به آن مواد آلی قابل جذب اجازه می دهد تا روی کربن فعال جذب شوند. سپس تحت تأثیر دما، مواد مغذی، میکروارگانیسم ها و ذرات کربن، به تدریج زیست توده در فیلتر تشکیل می شود و لایه ناهمواری از باکتری ها و میکروارگانیسم ها بر روی سطح مواد فیلتر تشکیل می شود. در این زمان، کربن فعال نه تنها وظیفه جذب مواد آلی را دارد، بلکه دارای اثر تخریب بیولوژیکی باکتری ها بر روی مواد آلی است. برای حذف کربن آلی محلول زیست تخریب پذیر، استفاده از محیط فیلتر مناسب و رشد بیوفیلم روی محیط فیلتر ضروری است. کربن فعال یک حامل بیولوژیکی عالی است که ذرات بزرگ و ناخالصی ها را از آب حذف می کند، کربن فعال را جذب مواد مضر و ناخالصی های مختلف در آب می کند و کیفیت آب را تصفیه می کند. هنگامی که غلظت معینی از کربن آلی محلول زیست تخریب پذیر در آب خام وجود داشته باشد، می تواند با اکسیدان های قوی برای افزایش غلظت واکنش نشان دهد.
بنابراین، فیلترهای کربن فعال اغلب همراه با ازن در تصفیه آب استفاده می شوند. ازن مواد آلی موجود در آب خام را به مواد آلی زیست تخریب پذیر اکسید می کند، در حالی که اکسیژن محلول در آب را نیز افزایش می دهد، که هر دو برای رشد و تولید مثل باکتری ها و سایر میکروارگانیسم ها در فیلترهای کربن فعال آب مفید هستند.