工业的快速发展导致了大量废水的产生，这些废水的处理和回收越来越受到重视。工业废水主要来自印染、炼油和石化、制药、焦化和制药等行业。废水成分复杂，相应的废水处理方法也千差万别。

活性炭可用于工业废水的一级、二级和三级处理过程。对于污染成分复杂的工业废水，大多数情况下需要多个处理工艺进行联合处理，而活性炭往往用于联合工艺的深度处理。此外，活性炭可以与不同的材料结合，形成新的工艺技术，以达到更好的处理效果。

在废水的一级物理和化学处理过程中，活性炭主要用作絮凝剂、吸附剂和分离器，吸附或辅助絮凝一些难以生物降解或对微生物有毒的有机污染物。一种典型的应用技术是粉末活性炭工艺，它在石化、印染和焦化行业的废水中添加适量的粉末活性炭。这可以去除废水中不可生物降解的颜色和气味，避免曝气池中的泡沫，并快速生长和沉淀混凝或生物絮凝。它还可以去除废水中的重金属离子及其络合物。

活性炭还可用于高COD和BOD含量废水的二次处理组合系统，如印刷、染色和石化产品。在二次生化降解过程中，活性炭经常被用作各种新型高负荷生化反应器的生物膜载体填料。它可以富集有机物，提高生化降解率和转化率，还可以改善高负荷下反应器的水质和水量影响。
工业废水深度处理回用是解决我国缺水问题的主要途径之一。一般情况下，工业废水经过一级理化和二级生化处理后可以达标排放。然而，如果处理后的废水需要重复使用，则需要进行三级深度处理。在三级处理过程中， 活性炭主要用于吸附和去除水中残留的难降解有机污染物，使水质满足生产和回用的要求。此时，活性炭主要起到两种作用：普通吸附剂和生物膜载体，形成生物活性炭。