工业废水的深度处理和回用是解决我国缺水问题的一种主要途径。一般情况下。工业废水经过一级物化和二级生化处理即可达标排放，但若需要对处理后的废水进行回用，则需进行三级深度处理。 
在三级处理工序中，活性炭主要用来吸附脱除水中的残留的难降解有机污染物(POPS，包括杂环、多环化合物及~些长链脂肪烃，使出水质达到生产回用的要求，此时活性炭主要起两种作用:一是普通吸附剂，二是生物膜载体，形成生物活性炭。可用于水处理的煤质顺粒炭和粉状炭作用相同，但顺位炭不易流失，容易再生重复使用，适合用于污染较轻、裕连续运行的水处理工艺，而粉状炭目前不易回收，一般为一次性使用，一般用于间歇的污染较重的水处理工艺。
由于活性炭具有巨大的比表面积及发达的孔隙结构，在吸附脱除水中的污染物的也成为水中微生物的理想栖息场所。在适宜的温度及营养条件下，将其用于水处理，可以发挥活性炭吸附和微生物生物降解的双重作用，这种作用被称为生物活性炭。活性炭上面的吸附质能够为微生物提供稳定的生息环境，而微生物的存在也为活性炭提供了生物再生功能，总的效果是将带有穿透现象的不稳定吸附过程转化为准稳态过程。
用于水处理的活性炭包括粉状活性炭和颗粒状活性炭。粉状活性炭一般采用直接投人原水的方式，用于除去季节性产生的稼味等异臭、异味，以及除去表面活性剂、农药等，还可以在发生化学物质污染水源事故的时候作为应急处理措施。使用粉状活性炭进行水处理多为间歇操作，根据水源的不同要注意控制加料比例、混合接触时间以及投料点的选择。使用颗粒活性炭进行水处理， 一般采用固定床或移动床进行连续操作，活性炭需定期再生。颗粒炭和粉状炭作用相同，但颗拉炭不易流失，容易再生重复使用，适合用于污染较轻、需连续运行的水处理工艺，而粉状炭目前不易回收，一般为一次性使用，用于间歇地污染较重的水处理工艺。