随着生物技术在众多方法中脱颖而出，生物氧化法是从饮用水源中去除锰的一种具有成本效益的处理选择，可最大限度地减少化学氧化剂的使用，进而降低化学氧化副产物的生成，而且该方法具有处理效果好、运行稳定、抗冲击能力强和滤速高等优点。
地下水除锰研究已经不再只是采用物理化学方法，使用生物技术固锰除锰的研究也逐渐丰富完善起来。
张杰等在我国最早提出了生物氧化除锰理论，设计出了早期的生物氧化除锰工艺，并分别在多个地区地进行了实验研究，发现了除锰微生物的生物作用机理。
大量的微生物学试验表明，微生物的作用机理是在中性或弱碱性条件下，生成能够氧化二价锰离子的锰氧化酶，这些酶具有较强的氧化活性，能够迅速把吸附在微生物表面的二价锰离子氧化为四价锰离子，这些微生物主要以铁氧化菌为主，随着酶生物氧化作用的进行，微生物也能从中获得一定的能量来生长和繁衍。
随着过滤的不断进行，滤料表面附着大量的高价锰氧化物，较大面积的锰氧化物为铁细菌提供了空间，因此在活性滤膜上形成以铁锰氧化细菌为优势种群，与其催化形成的含锰沉积物共同组成了生物膜结构。
随着微生物群落持续增长至临界点，生物除锰作用不断增强，除锰滤池逐渐成熟，使得出水锰浓度稳定有效地去除至痕量。
张杰通过大量实验研究得出：在微生物的作用下，二价锰被氧化成高价锰氧化物，进而使锰含量达到限值以下。
生物氧化除锰的一个缺点是，调试时间可能变化很大。
不同的水源水质、微生物存在和过滤器配置需要不同的适应时间，从两周到五个月不等。
此外，滤池的成熟期较长也是生物氧化法除锰的一个缺陷。
经过长时间的大量研究，目前学术界通常将除锰滤池的成熟过程分为四个阶段。
首先是适应期，一般是在滤池构建之时起的15 d内，这一阶段的滤料几乎没有除锰效果；其次是为期35 d左右活性增长期，这一阶段滤料中的细菌微生物快速繁殖增长，在细菌数量达到临界值时种群趋于稳定，此时除锰效率也将增长至顶峰；最后是滤池稳定期，在细菌群落活性增长至最高后会维持相对稳定的状态，除锰效率将长期保持较高水平，同时抗干扰性、稳定性也能够实现最大化。
在缩短滤池成熟期的相关研究中，由于对反应机理的认识不同，影响因素也不同。
其中，最重要的影响因素是微生物群落的稳定性以及滤料活性表面的稳定性。
张杰研究了影响微生物生长和快速繁殖的因素，通过分离和培养优势菌种接种到滤料上缩短成熟期。
饮用水行业最常用的方法是添加反冲洗污泥或接种优势菌种到成熟的过滤砂。
此外，张杰等研究发现，亚铁离子同样参与了除锰菌的繁殖过程，对于微生物群落的平衡上具有重要的作用，采用亚铁离子含量高的的除锰滤池比亚铁离子含量低的除锰滤池需要更长的成熟期，但是成熟后的除锰效果几乎相同，因此滤池中亚铁离子的含量是影响滤层成熟期的关键因素。
