生物活性炭對水中有機物有較好的吸附性能，可以促進有機物在炭表面集中，減緩高沖擊負荷的壓力，提高微生物的降解速率，有效地去除有機污染物。活性炭對溶解氧的吸附，可保持微生物的活性，促進微生物對有機物的降解，提高活性炭的吸附容量，大大延長活性炭的使用周期，起到對活性炭的生物再生作用。
生物活性炭法處理有機廢水時，不僅運行穩定、去除率高，同時可去除活性炭和微生物單獨作用時不能去除的污染物。
目前，生物活性炭技術已經在飲用水、工業燃料廢水、生活污水的處理中得到了廣泛的應用研究。我國上海楊樹浦水廠采用的生物活性炭技術處理水的效果較好，各項水質指標均達到國際先進水平；
經實驗研究，采用人工固定化生物活性炭技術處理含油廢水，去油率可達到80%-95%之間，COD平均去除率達53%。去除效果明顯好于顆粒活性炭和傳統的二級氣浮工藝。
利用生物活性炭反應器處理垃圾填埋廠的滲濾液，不僅降低了對曝氣的要求，而且更好地控制了硝化過程，達到了有效脫氮的效果。
研究結果表明，微生物和活性炭的協同作用，使得其對于生活污水中的非離子合成表面活性劑的去除非常有效。
有人用顆粒活性炭和生物活性炭柱分別處理廢水中的PCBs，初始濃度為175μg/L，經過處理可分別達到62%和99%，生物活性炭處理效果明顯好于活性炭。
生物活性炭處理苯酚廢水時，可借助于活性炭的吸附和微生物的降解作用。國內外已經報道了相關的實驗研究和機理分析。
有人研究了好氧生物活性炭處理苯酚類物質的效果和特點，生物活性炭對苯酚的去除率可達到99%，炭柱實驗連續運行260天，可保持較強的穩定性。
也有人研究了生物活性炭吸附法處理污水中的苯酚，研究表明，活性炭吸附與生物相結合能有效地去除廢水中的苯酚，利用微生物的生物降解可以很好地解決活性炭的再生問題。
生物活性炭技術中對有機物的去除可歸納為吸附去除與生物降解兩種作用，去除途徑取決于有機物的可吸附性與可生物降解性。根據有機物的吸附性與生物降解性，苯酚屬于可吸附、可生物降解有機物，可通過強化生物活性，提高微生物活動，可減小炭柱的吸附負荷，延長炭柱的使用壽命。
生物活性炭處理苯酚主要借助于活性炭的吸附和生物的降解協同作用，將苯酚穩定有效地去除。被活性炭的強大吸附作用吸附在孔隙中的苯酚，終被同樣吸附、聚集在活性炭表面和大孔內的生物降解為CO2物質。
生物活性炭法處理苯酚的過程，涉及活性炭、微生物、水中的苯酚及溶解氧四個因素在水中的相互作用。
在我國隨著水污染日趨嚴重，生物活性炭技術的研究與應用得到了不斷的深入和發展。很多公司和單位都采用該法，并達到了預期的目的。如上海自來水公司、寶鋼集團、廣州石油化工總廠煉油廠、大慶石化總廠、北京燕山石化總廠等。
1997年寶鋼集團興建10500m3/天的生活污水處理工程，采用SBR-生物活性炭工藝分別在各廠區陸續建成十多套800m3/天的綜合污水處理及再生裝置。該處理流程具有高的去除率，COD去除率大于85%，BOD去除率大于95%，SS去除率大于95%，處理出水達到中水標準；系統剩余污泥量少，不設置污泥處理設施，定期(一年以上)清理；基本無人操作，設備簡單，占地面積小。
北京石油化工工程公司設計了兩個水廠生活飲用水深度處理裝置，采用臭氧生物活性炭處理工藝，規模為1500m3，設計水質指標為處理前COD4-6mg/L，濁度3-7NTU，處理后，COD＜2.5mg/L，濁度＜1NTU。實踐證明，生物活性炭在污水處理中的應用也是好的。