生物活性炭是指在活性炭的孔內(nèi)使微生物繁殖，使這些微生物產(chǎn)生活性的水質(zhì)凈化法（生物活性炭法）中所用的炭材料，是一種新型的水凈化用炭材料。
活性炭是一種多孔性物質(zhì)，其中由微孔（孔徑小于2nm）構(gòu)成的內(nèi)表面積約占總面積的95%以上，過渡孔和大孔僅占5%左右。根據(jù)活性炭的形狀和制作方法不同，可以對活性炭進(jìn)行分類，一般包括粉狀活性炭、顆粒活性炭、破碎狀炭等類別。活性炭的化學(xué)性質(zhì)穩(wěn)定，能耐酸、堿，耐高溫高壓，因此適應(yīng)性很廣。
活性炭吸附技術(shù)是飲用水深度處理中較成熟有效的技術(shù)之一，它對水中多種污染物有很好的去除效果。活性炭吸附是完善常規(guī)處理工藝以去除水中有機(jī)污染物較成熟有效的方法之一，可以去除水中的臭味、色度、微量有機(jī)污染物（如烷烴類、多環(huán)芳烴類等）、重金屬、合成洗滌劑、放射性物質(zhì)等多種污染物，并對水中CODMn、TOC和Ames致突變性都有不同程度的降低。在20世紀(jì)六十年代末至七十年代初，發(fā)達(dá)國家開展了利用活性炭吸附去除水中微量有機(jī)物的研究工作，對飲用水進(jìn)行了深度處理。如：美國以地面水為水源的水廠已有90%以上采用了活性炭吸附工藝。法國南希市水廠處理能力10萬m3/天，采用顆粒活性炭，主要用于去除水中的臭味。
生物活性炭技術(shù)是20世紀(jì)60-70年代發(fā)展起來的一項(xiàng)新水處理工藝，由美國米勒和里根等人提出，它是指水處理過程中，有意識地助長在粒狀活性炭吸附中的好氧生物活性的處理工藝。德國Alllstaad水廠在60年代開始使用生物活性炭，并引起了西歐水處理界的廣泛重視。
活性炭是一種兼有吸附、催化和化學(xué)反應(yīng)活性的多功能載體。微生物附著其上，可以發(fā)揮生化和物化處理的協(xié)同作用，從而延長活性炭的工作周期，大大提高處理效率，改善出水水質(zhì)，并能處理那些采用單純生化處理或炭吸附法所不能去除的污染物質(zhì)。生物活性炭在生物降解和活性炭物化吸附的雙重作用下能保持長期穩(wěn)定的運(yùn)行，并且具有穩(wěn)定的去除效率。國內(nèi)外研究和實(shí)際應(yīng)用表明，在對飲用水的深度處理中，生物活性炭對水中化學(xué)需氧量（COD）、濁度、色度有很好的去除作用。
所謂廣義的生物活性炭法，可以認(rèn)為是指同時利用在活性炭表面上生息的微生物的機(jī)能與活性炭的機(jī)能的水處理方法。而且，在生物脫臭領(lǐng)域也有利用活性炭作為微生物載體的，有時它也稱作生物活性炭。
隨著生物活性炭應(yīng)用狀況的不同，微生物的種類、濃度及個數(shù)，活性炭的種類、形狀以及裝置的形狀等也不一樣。在高度凈水處理的場合，一方面，由于要處理的物質(zhì)在水中的濃度非常低，而且，微生物還往往難以分解這些物質(zhì)，因此，除去這樣的物質(zhì)就要靠活性炭的吸附作用，而微生物具有讓活性炭的處理效果持續(xù)進(jìn)行下去的機(jī)能。另一方面，在處理有機(jī)物濃度高的廢水的場合，結(jié)果就變成主要依靠微生物分解除去，而活性炭吸附僅僅起到輔助作用。
生物活性炭的機(jī)能就是隨著其應(yīng)用場合的不同而有相當(dāng)大的差異。但共同點(diǎn)在于在利用活性炭吸附的同時，還利用了微生物的分解機(jī)能，可以認(rèn)為這就是生物活性炭的特征。
目前對生物活性炭的去除機(jī)理沒有統(tǒng)一公認(rèn)的解釋，國內(nèi)外學(xué)者有兩種機(jī)理來解釋生物活性炭的生物降解。
其中之一是：由于活性炭和水中的有機(jī)物濃度梯度，生物活性炭的生物降解作用使得活性炭再生。該理論認(rèn)為由活性炭釋放到水中的有機(jī)物由于生物降解作用是逐級減少的，使得水中有機(jī)物的濃度較低。因此，吸附的有機(jī)物由于濃度梯度而得以再生。與以往有關(guān)協(xié)同作用解釋觀點(diǎn)不同的是，他們認(rèn)為影響生物吸附的因素是活性炭生物再生的強(qiáng)度，并且在整個生物吸附過程中微孔一直被吸附基質(zhì)所占用，沒有發(fā)生生物再生，只有過渡孔能夠通過微生物再生。此外得到更多承認(rèn)和研究的生物降解機(jī)理是胞外酶作用。
Perrotti等人針對生物再生現(xiàn)象提出炭內(nèi)吸附物質(zhì)與胞外酶反應(yīng)產(chǎn)生脫附的假說，認(rèn)為細(xì)菌雖然不能進(jìn)入微孔，但所分泌的胞外酶可以通過擴(kuò)散作用進(jìn)入微孔，與炭吸附的物質(zhì)反應(yīng)，形成酶-底物復(fù)合體或反應(yīng)產(chǎn)物從原吸附位上脫附，并擴(kuò)散到炭的外部，而被微生物降解，從而使活性炭得以再生。
此外，很多研究者認(rèn)為解吸作用是生物降解的必要條件，不能解吸則不能被生物降解。胞外酶在與吸附的物質(zhì)反應(yīng)前先被活性炭吸附。此外，有研究學(xué)者認(rèn)為微孔中吸附的分子很大程度上限制了胞外酶的通過。
隨著研究的深入和應(yīng)用的開展，生物活性炭可以認(rèn)為是指同時利用在活性炭表面上生長的微生物的機(jī)能與活性炭的機(jī)能的水處理方法。在水處理過程中，同時發(fā)揮了活性炭的物理吸附作用和微生物的生物降解作用，使活性炭再生周期延長，使用壽命大大延長。因此在水處理過程中，有意識助長粒狀活性炭表面好氧微生物的生長，去除可生物降解的有機(jī)物，以降低消毒副產(chǎn)物前體物的濃度和管網(wǎng)中細(xì)菌再生的潛能。
生物活性炭作為深度處理工藝的一種有效形式對去除水中天然有機(jī)物有著重要的作用。生物活性炭的形成，活性炭上微生物能夠生長繁殖，其主要原因有以下幾點(diǎn)：
1、飲用水中的微生物屬于貧營養(yǎng)微生物，對水中的微量有機(jī)污染物在生存環(huán)境上能夠適應(yīng)；
2、活性炭作為微生物的載體，能夠吸附富集有機(jī)物，為微生物的生長儲存了營養(yǎng)，并且活性炭能夠防止有毒、有害物質(zhì)對微生物的沖擊，防止水流變化的沖擊；
3、臭氧化將難降解有機(jī)物氧化分解為易降解有機(jī)物，有利于微生物利用，而且對水體富氧，使水體為好氧環(huán)境。
這幾種作用使得微生物在活性炭表面生長繁殖，進(jìn)而形成生物活性炭。
活性炭吸附技術(shù)在實(shí)際應(yīng)用中，依靠吸附去除有機(jī)物的使用壽命只有3-6個月，并且再生困難，生物活性炭是以活性炭為載體，用生長在炭表面的微生物，在水處理中同時發(fā)揮活性炭的物理吸附和微生物的生物降解作用，因此，既能有效去除水中微量的有機(jī)污染物，又能延長活性炭的使用壽命。依靠活性炭自然形成的生物活性炭，其生物相較為復(fù)雜，生物降解的速率不高，通過人工強(qiáng)化技術(shù)如投加高活性微生物，采用人工固定化技術(shù)形成的生物活性炭，則具有長效、運(yùn)行穩(wěn)定和出水無病原微生物等優(yōu)點(diǎn)，因此，以人工固定化技術(shù)為代表的活性炭生物強(qiáng)化工藝也越來越受到人們的重視。