礫間接觸自然淨化的原理，是導引污水流經填充礫石或人工濾材的處理槽，使污水與礫石或人工濾材表面的生物膜接觸，讓微生物分解污染物。礫間接觸法可分為礫間接觸氧化法（無曝氣）與礫間接觸曝氣氧化法（有曝氣）。在南湖礫間接觸氧化工程的應用中，污水在沉澱、攔污之後，先流經有曝氣的礫間接觸槽，讓微生物分解污染物，再停留於無曝氣的礫間接觸槽，讓微生物膜與細微懸浮微粒沉澱，以維持良好的水質淨化效果。
南湖礫間接觸氧化工程每日可處理5,500公噸污水，所削減的污染包括生化需氧量（44.2 毫克/公升削減至 3.2 毫克/公升，去除效率約92%）、懸浮固體（28.9 毫克/公升削減至 1.8 毫克/公升，去除效率約94%）、氨氮（12.7 毫克/公升削減至 0.1 毫克/公升，去除效率約99%）等。