活性炭對水中溶解性的有機物有很強的吸附能力，對去除水中絕大部分有機污染物質都有效果，如酚和苯類化合物、石油以及其他許多的人工合成的有機物。水中有些有機污染物質難于用生化或氧化法去除，但易被活性炭吸附。

在三級廢水處理中，每克活性炭吸附的COD可達到本身質量的百分之幾十。在廢水處理廠中增加了三級廢水處理能使BOD的去除效果達到95%?；钚蕴恳晕锢砦降男问饺コ械挠袡C物，吸附前后被吸附的性質并未變化，如果能采用適當的解吸方法，還能回收水中有價值的物質。如果把粉狀活性炭投入爆氣設備中，炭粉與微生物形成了一種凝聚體，可使處理效果超過一般的二級生物處理法，出水水質接近于三級處理。