工業的快速發展導致了大量廢水的產生，這些廢水的處理和回收越來越受到重視。工業廢水主要來自印染、煉油和石化、制藥、焦化和制藥等行業。廢水成分復雜，相應的廢水處理方法也千差萬別。

活性炭可用于工業廢水的一級、二級和三級處理過程。對于污染成分復雜的工業廢水，大多數情況下需要多個處理工藝進行聯合處理，而活性炭往往用于聯合工藝的深度處理。此外，活性炭可以與不同的材料結合，形成新的工藝技術，以達到更好的處理效果。

在廢水的一級物理和化學處理過程中，活性炭主要用作絮凝劑、吸附劑和分離器，吸附或輔助絮凝一些難以生物降解或對微生物有毒的有機污染物。一種典型的應用技術是粉末活性炭工藝，它在石化、印染和焦化行業的廢水中添加適量的粉末活性炭。這可以去除廢水中不可生物降解的顏色和氣味，避免曝氣池中的泡沫，并快速生長和沉淀混凝或生物絮凝。它還可以去除廢水中的重金屬離子及其絡合物。

活性炭還可用于高COD和BOD含量廢水的二次處理組合系統，如印刷、染色和石化產品。在二次生化降解過程中，活性炭經常被用作各種新型高負荷生化反應器的生物膜載體填料。它可以富集有機物，提高生化降解率和轉化率，還可以改善高負荷下反應器的水質和水量影響。
工業廢水深度處理回用是解決我國缺水問題的主要途徑之一。一般情況下，工業廢水經過一級理化和二級生化處理后可以達標排放。然而，如果處理后的廢水需要重復使用，則需要進行三級深度處理。在三級處理過程中， 活性炭主要用于吸附和去除水中殘留的難降解有機污染物，使水質滿足生產和回用的要求。此時，活性炭主要起到兩種作用：普通吸附劑和生物膜載體，形成生物活性炭。