生物活性炭技术是经过多年的饮用水处理应用实践，在活性炭技术基础上发展起来的，利用活性炭吸附与生物降解的协同作用来净水。生物活性炭技术将活性炭作为载体，通过富集或人工固定微生物，在适当的温度及营养条件下，微生物在活性炭表面生长繁殖，形成生物活性炭。它可同时发挥活性炭的物理吸附作用和微生物的降解作用。
生物活性炭利用微生物降解吸附到活性炭上的有机污染物，降低了活性炭的吸附负荷，增加了炭床达到“穿透”或“失效”时的通水倍数，延长了活性炭的使用周期，减少了活性炭的再生频率，从而降低了生产成本与能耗。
目前，关于活性炭生物再生比较公认的机理主要有以下两种。
(1)浓度梯度大多数中孔或微孔活性炭的孔径(<0. 05 u m)比细菌(大多数为1um左右)小，故细菌主要集中于炭颗粒的外表及邻近大孔中。细菌能直接将活性炭表面和大孔中吸附的有机物降解掉，使炭表面的有机物浓度降低，从而在活性炭表面与炭内之间产生逆浓度梯度，有机物由内向活性炭表面扩散而被微生物利用。
(2)胞外酶细胞分泌的胞外酶和因细胞解体而释放出的酶类，能直接进入到活性炭的过渡孔和微孔中去，与孔隙内吸附的有机物作用，使其从原吸附位上解脱下来，扩散到生物膜表面，并被炭表面上的细菌所分解，构成了吸附和降解的协同作用。
在生物活性炭床中，活性炭起着双重作用。首先它作为一种高效吸附剂，吸附水中的污染物质。活性炭能够迅速地吸附水中的溶解性有机物，同时也能富集水中的微生物。其次是作为生物载体，为微生物的附着生长创造条件，活性炭表面吸附的大量有机物为微生物提供了良好的生存环境。通过这些微生物对水中可生物降解有机物和氨氮进行生物分解。
当采用臭氧预氧化时，可以使水中一些原不易被生物降解的有机物变成可被生物降解的有机物，同时改变其分子结构形态，提供了有机物进入较小孔隙的可能性。此外，臭氧预氧化的同时还可以提高水中溶解氧的含量。在有丰富溶解氧的情况下，炭床中大量生长繁殖好氧菌，有足够时间来生物降解所吸附的低分子有机物，这样也就在炭床中形成生物膜。这种生物膜在生物氧化降解有机物的同时，又对水中污染物具有生物吸附的双重作用。而活性炭孔隙中的有机物被分解后，经过反冲洗，活性炭孔隙腾出吸附位置恢复了对有机物与溶解氧的吸附能力。活性炭对水中有机物的吸附和微生物的氧化分解是相继发生的，微生物的氧化分解作用使活性炭的吸附能力得到恢复，而活性炭的吸附作用又使微生物获得丰富的养料和氧气，两者相互促进，形成相对稳定状态，得到稳定的处理效果，达到水质深度净化的作用。
在溶解氧充足的条件下，经过1~3个月的运行，活性炭滤床中可以长成足够量的微生物，使炭床具有明显的生物活性;同时，活性炭的物理吸附能力也逐渐降低，活性炭床逐步转化为生物活性炭。
由于生物分解过程比活性炭吸附过程的速度慢，因此要求生物活性炭床中的水力停留时间比单纯活性炭吸附的时间长。水厂中生物活性炭床一般采用10~20min的水力停留时间。生物活性炭床在运行中需要定期反冲洗，反冲洗周期一般在几天至一周。反冲洗对炭粒表面附着生长的生物膜的影响不大，反冲后炭床的生物分解能力略有降低，并且很快得到恢复。
生物活性炭利用微生物降解吸附到活性炭上的有机污染物，降低了活性炭的吸附负荷，增加了炭床达到“穿透”或“失效”时的通水倍数，延长了活性炭的使用周期，减少了活性炭的再生频率，从而降低了生产成本与能耗。
目前，关于活性炭生物再生比较公认的机理主要有以下两种。
(1)浓度梯度大多数中孔或微孔活性炭的孔径(<0. 05 u m)比细菌(大多数为1um左右)小，故细菌主要集中于炭颗粒的外表及邻近大孔中。细菌能直接将活性炭表面和大孔中吸附的有机物降解掉，使炭表面的有机物浓度降低，从而在活性炭表面与炭内之间产生逆浓度梯度，有机物由内向活性炭表面扩散而被微生物利用。
(2)胞外酶细胞分泌的胞外酶和因细胞解体而释放出的酶类，能直接进入到活性炭的过渡孔和微孔中去，与孔隙内吸附的有机物作用，使其从原吸附位上解脱下来，扩散到生物膜表面，并被炭表面上的细菌所分解，构成了吸附和降解的协同作用。
在生物活性炭床中，活性炭起着双重作用。首先它作为一种高效吸附剂，吸附水中的污染物质。活性炭能够迅速地吸附水中的溶解性有机物，同时也能富集水中的微生物。其次是作为生物载体，为微生物的附着生长创造条件，活性炭表面吸附的大量有机物为微生物提供了良好的生存环境。通过这些微生物对水中可生物降解有机物和氨氮进行生物分解。
当采用臭氧预氧化时，可以使水中一些原不易被生物降解的有机物变成可被生物降解的有机物，同时改变其分子结构形态，提供了有机物进入较小孔隙的可能性。此外，臭氧预氧化的同时还可以提高水中溶解氧的含量。在有丰富溶解氧的情况下，炭床中大量生长繁殖好氧菌，有足够时间来生物降解所吸附的低分子有机物，这样也就在炭床中形成生物膜。这种生物膜在生物氧化降解有机物的同时，又对水中污染物具有生物吸附的双重作用。而活性炭孔隙中的有机物被分解后，经过反冲洗，活性炭孔隙腾出吸附位置恢复了对有机物与溶解氧的吸附能力。活性炭对水中有机物的吸附和微生物的氧化分解是相继发生的，微生物的氧化分解作用使活性炭的吸附能力得到恢复，而活性炭的吸附作用又使微生物获得丰富的养料和氧气，两者相互促进，形成相对稳定状态，得到稳定的处理效果，达到水质深度净化的作用。
在溶解氧充足的条件下，经过1~3个月的运行，活性炭滤床中可以长成足够量的微生物，使炭床具有明显的生物活性;同时，活性炭的物理吸附能力也逐渐降低，活性炭床逐步转化为生物活性炭。
由于生物分解过程比活性炭吸附过程的速度慢，因此要求生物活性炭床中的水力停留时间比单纯活性炭吸附的时间长。水厂中生物活性炭床一般采用10~20min的水力停留时间。生物活性炭床在运行中需要定期反冲洗，反冲洗周期一般在几天至一周。反冲洗对炭粒表面附着生长的生物膜的影响不大，反冲后炭床的生物分解能力略有降低，并且很快得到恢复。