废水处理采用活性炭可以提高出水质。这是由于活性炭的吸附作用，吸附了废水溶解的有机物。 容易实现同步消化反硝化，这是由于活性炭上可以形成一层生物膜，所形成的生物膜中存在好氧厌氧区。活性炭可以减少生物处理的效果，它可以吸附一些对微生物要毒害的重金属离子。它可以提高污泥的沉降性，是由于它的吸附性，将很多稳定性好的小分子有机物通过吸附形成大的絮体。另一方面，如果活性炭上的生物膜一旦形成，就有很好的去BOD能力。
当活性炭与微生物联用时，在吸附和微生物氧化分解的协同作用下去除污染物的。活性炭的大量微孔吸附了有机物和废水中的氧，为微生物的群体生长繁殖提供了高浓度的营养源，而微生物代谢过程中产生的酶和辅酶又被吸附和富集在活性炭微孔中，加之炭上微生物和有机物接触时间较长，使难以降解的有机物也有可能经生物氧化而分解。此法具有以下优点：稳定，处理效果好;提高了微生物对有机物和重金属的抗性;活性炭能吸附表面活性物质，解决了曝气池中的气泡问题;产生了有凝聚力的炭体和微生物，形成了坚实和稠密的污泥，改善了活性污泥法的操作条件；能用于处理成分复杂，浓度和水量多变的废水；成本低。