我國污水處理工程項目發展迅速，對防治水環境質量惡化起到了很重要的作用。但是，新建的污水處理廠大多集中在大中城市，稱之為集中式污水處理系統，而一些鄉鎮或工業園區的污水處理設施建設嚴重滯后，這對水污染防治工作提出了嚴峻的挑戰，特別是面源污染治理。集中式污水處理系統投資大、運行管理費用高，并不適合鄉鎮或工業園區等級別的分散式污水處理系統(也稱之為小型生活污水處理系統)建設。為此，為全面防控水環境質量進一步惡化，研發適合于小型生活污水處理系統的設施或設備(主要用于有機污染物和氨氮的去除)已非常緊迫。
自19世紀末期火山巖濾料濾池在英國問世以來，生物膜法在污水處理方面的應用受到廣泛關注，特別是在小型生活污水處理領域〔3, 4〕。與傳統的活性污泥法相比，生物膜法具有明顯的優點〔5, 6, 7〕：(1)微生物呈多樣性，生物量豐富，處理能力強;(2)污泥沉降性能好，剩余污泥量少;(3)受水質、水量變化影響小，耐沖擊;(4)具有較強的吸附過濾性能;(5)易于管理，運行成本低�；谏鲜鰞烖c，近年來國內外諸多學者對生物膜法進行了深入研究〔8, 9, 10, 11〕，主要包括新型生物膜填料的研發、微生物的生長規律、污染物質和溶解氧在火山巖濾料生物膜內的傳質過程以及生物膜反應器研發與設計等，而針對火山巖濾料生物膜掛膜方法和工程參數的研究較少。本課題組在前期采用生物膜法處理玉米青貯液〔12〕和染料廢水〔13〕時發現：火山巖濾料生物膜掛膜過程和生物膜反應器工程運行參數對處理效果有著顯著影響。
我們對比分析了2種掛膜方法(自然掛膜法和火山巖濾料掛膜法)，以探究最佳的掛膜手段;同時對影響生物膜反應器運行的2個主要工況參數HRT和DO進行了考察，探究最佳的運行工況，以期為小型生活污水處理和生物膜反應器的推廣應用提供借鑒。
生物膜反應器接種掛膜法和自然掛膜法的比較結果表明，采用自然掛膜法完全可以取得接種掛膜法的效果。在整個30 d的掛膜過程中，接種掛膜法在初期階段去除COD和NH4+-N的能力要強于自然掛膜法，但掛膜成熟后，2種掛膜方法的COD和NH4+-N去除率沒有明顯差異，表明生物膜反應器掛膜啟動時，可不需要添加接種污泥，直接采用自然掛膜法即可。
(2)HRT對生物膜反應器去除有機污染物和氨氮有著重要影響。增加HRT，可顯著提高生物膜反應器對COD和NH4+-N的去除效果。
(3)DO是影響生物膜反應器去除有機污染物和氨氮的另一個重要因素。DO過低，會使微生物因缺乏電子受體而分解代謝緩慢，導致COD和NH4+-N去除率較低;溶液中充足的DO可明顯促進有機污染物的降解和氨氮的硝化。但是，過高的DO并不能顯著提高COD和NH4+-N去除效果，甚至會有所降低。