采用活性炭對廢水的深度處理，可以提高出水質。這是由于活性炭的吸附作用，吸附了廢水溶解的有機物。 容易實現同步消化反硝化，這是由于活性炭上可以形成一層生物膜，所形成的生物膜中存在好氧厭氧區。活性炭可以減少生物處理的效果，它可以吸附一些對微生物要毒害的重金屬離子。它可以提高污泥的沉降性，是由于它的吸附性，將很多穩定性好的小分子有機物通過吸附形成大的絮體。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。
        當活性炭與微生物聯用時，在吸附和微生物氧化分解的協同作用下去除污染物的。活性炭的大量微孔吸附了有機 物和廢水中的氧，為微生物的群體生長繁殖提供了高濃度的營養源，而微生物代謝過程中產生的酶和輔酶又被吸附和富集在活性炭微孔中，加之炭上微生物和有機物接觸時間較長，使難以降解的有機物也有可能經生物氧化而分解。此法具有以下優點：穩定，處理效果好;提高了微生物對有機物和重金屬的抗性;活性炭能吸附表面活性物質，解決了曝氣池中的氣泡問題;產生了有凝聚力的炭體和微生物，形成了堅實和稠密的污泥，改善了活性污泥法的操作條件；能用于處理成分復雜，濃度和水量多變的廢水；成本低。
        活性炭與膜聯用法是利用活性炭對有機物的富集作用和對水中溶解氧的選擇吸附性，在溫度及營養物適宜的條件下，使活性炭表面上生長好氧微生物，將活性炭的吸附作用和微生物的分解氧化作用協同起來。采用此法，不僅可以提高廢水的處理效果，而且能夠較大幅度的延長活性炭的使用壽命，同時還可以降低處理成本，簡化運轉操作管理。這是一種新近發展起來的污水處理技術。北京第三毛線企業曾采用活性炭生物膜法氧化處理染料廢水。美國新澤西州的羅卡威城1982 年采用曝氣和粒狀活性炭相結合的流程，有效的去除了地下水中的有機化合物。 美國杜邦 (DUPON) 公司使用PACT 法代替顆粒狀活性炭填充床處理法。該法將粉狀活性炭處理和生物處理結合起 來使用，被列為美國工業廢水處理新技術中幾個很 有前途的廢水處理新技術之一。 另外，在美國Cyanmid 公司的處理設施中，三級處理廢水時使用顆粒活性炭(GAC)。據資料報道，美國環保署(USEPA) 的飲用水標準的64 項有機污染物指標中，有51 項將粒狀活性炭(GAC) 列為較有效技術。