活性炭具有孔径分布均匀,比表面积大,物化性能稳定等特点,是一种优良的吸附剂,广泛应用于污水处理领域。通过物理或化学方法调控活性炭比表面积,并添加一些无机载体、复合菌种、有机营养物质构建的复合炭基生物增效材料,不仅具有良好的吸附性能,而且还能作为微生物的载体,可以发挥稳定的生物降解作用。以该炭基生物增效材料为基础,结合传统活性污泥法,衍生出的新型生物增效工艺,具有COD（化学需氧量）去除率高,硝化和反硝化能力强等特点,可以在不增加污水厂原有工艺流程的前提下,完成对污水厂的提量改造,促进水资源的回收再利用。本研究严格按照小试-中试-大生产实验的三步骤论证了炭基生物增效材料的使用效果。具体内容如下:（1）通过小试实验选择出以磷酸活化法,活化温度为800℃,活化时间为1h制备的活性炭,其BET比表面积为1863.35 m~2/g,碘吸附值为1340 mg/g,亚甲基蓝为305 mg/g。该活性炭投加量为100 ppm时,对废水COD的去除率可达到59%。由70%的该活性炭,12.5%的大孔树脂、12.5%的炭分子筛、5%的复合菌种构成的炭基生物增效材料,COD综合去除率更高,可达到76%。（2）通过炭基生物增效材料在中试和在生产线上的应用均证实了该材料在污水处理方面具有良好的效果。其作用于曝气池对COD的去除率达到了85%,氨氮去除率达到了96%以上,总氮去除率达到了50%以上。与对比系统相比各类污染物的去除率均有大幅提高。（3）通过机理研究表明,当炭基生物增效材料加入系统后,各类生物菌都可以在炭基生物增效材料的表面进行负载,从而形成生物膜。当生物膜达到一定厚度后即可在原位形成氧梯度,其表层为好氧区域,表层生物膜之下形成厌氧区域,可以吸引厌氧细菌进行附着,从而形成了生物降解,硝化和反硝化于一体的综合生态系统。同时炭基生物增效材料也具有强大的吸附能力,因此构建的吸附-生物降解-再吸附的循环系统,极大的改善了微生物的生存和繁殖环境,形成了良性循环,导致系统微生物的数量和质量均有大幅提升,因此表现出了对COD的去除率达到了80%以上,氨氮去除率达到了90%以上,总氮去除率达到了50%以上的优良效果。（4）同时结合小试-中试-生产性大试结果进一步显示炭基生物增效材料在更大的系统中效果更优,其原因在于大系统的水流更稳定、曝气更均匀、跑泥现象更少、受环境影响（如温度、降水等）更小等,使得系统更有利于炭基生物增效材料作用的发挥。因此系统本身的稳定性也是生物增效材料能否发挥出更好的效果关键因素之一。