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(guò)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(duì)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�；钚蕴康幕瘜W(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(duì)水中多種污染物有很好的去除效果�；钚蕴课绞峭晟瞥Ｒ�(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(duì)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(guó)家開(kāi)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(duì)飲用水進(jìn)行了深度處理。如：美國(guó)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(guó)南希市水廠處理能力10萬(wàn)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(lái)的一項(xiàng)新水處理工藝，由美國(guó)米勒和里根等人提出，它是指水處理過(guò)程中，有意識(shí)地助長(zhǎng)在粒狀活性炭吸附中的好氧生物活性的處理工藝。德國(guó)Alllstaad水廠在60年代開(kāi)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(zhǎng)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(zhǎng)期穩(wěn)定的運(yùn)行，并且具有穩(wěn)定的去除效率。國(guó)內(nèi)外研究和實(shí)際應(yīng)用表明，在對(duì)飲用水的深度處理中，生物活性炭對(duì)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(shí)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(shí)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(gè)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(chǎng)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(chǎng)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(chǎng)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(shí)，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(duì)生物活性炭的去除機(jī)理沒(méi)有統(tǒng)一公認(rèn)的解釋，國(guó)內(nèi)外學(xué)者有兩種機(jī)理來(lái)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(jí)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(gè)生物吸附過(guò)程中微孔一直被吸附基質(zhì)所占用，沒(méi)有發(fā)生生物再生，只有過(guò)渡孔能夠通過(guò)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(duì)生物再生現(xiàn)象提出炭?jī)?nèi)吸附物質(zhì)與胞外酶反應(yīng)產(chǎn)生脫附的假說(shuō)，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(guò)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(guò)。
隨著研究的深入和應(yīng)用的開(kāi)展，生物活性炭可以認(rèn)為是指同時(shí)利用在活性炭表面上生長(zhǎng)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(guò)程中，同時(shí)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(zhǎng)，使用壽命大大延長(zhǎng)。因此在水處理過(guò)程中，有意識(shí)助長(zhǎng)粒狀活性炭表面好氧微生物的生長(zhǎng)，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(duì)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(zhǎng)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(yíng)養(yǎng)微生物，對(duì)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(zhǎng)儲(chǔ)存了營(yíng)養(yǎng)，并且活性炭能夠防止有毒、有害物質(zhì)對(duì)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(duì)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(zhǎng)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(gè)月，并且再生困難，生物活性炭是以活性炭為載體，用生長(zhǎng)在炭表面的微生物，在水處理中同時(shí)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(zhǎng)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(guò)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(zhǎng)效、運(yùn)行穩(wěn)定和出水無(wú)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(lái)越受到人們的重視。