以生物炭和废塑料为原料制备磁性生物炭填料和柱状改性塑料填料,制作圆柱形磁性微反应器,以此为基础来设计制作复合填料磁性生物膜反应器（CFMBR:composite fillers magnetic biofilm reactor）。在挂膜试验中,将复合填料磁性生物膜反应器（CFMBR）、单一磁性生物炭填料生物膜反应器及单一改性塑料填料生物膜反应器的挂膜效果及对城市污水中污染物的去除效果进行了对比分析。单因素试验和正交试验的进行,研究了复合填料磁性生物膜反应器（CFMBR）处理污水时,各因素对污染物去除效果的影响,且确定了最佳的运行参数;在最佳运行条件下,将其用于处理实际城市生活污水,分析污染物去除效果。最后进行了机理分析。研究得出以下结论:（1）对比了CFMBR、单一磁性生物炭填料生物膜反应器及单一改性塑料填料生物膜反应器在挂膜阶段的挂膜情况和挂膜成功、稳定运行后对水中污染物的降解效果,结果显示,CFMBR具有更好的挂膜效果及更高的去除率,对COD、氨氮、总磷的去除率分别稳定在93.3%、87.4%和68.0%左右。（2）单因素试验探究了HRT、DO、填料混合比及填料填充率等因素对CFMBR去除污染物效果的影响,试验表明,各因素对COD、NH₄⁺-N、TP的去除效果均有一定程度的影响。正交试验结果显示,在HRT为10h、DO为3.0mg/L、填料混合比为2:10、填料填充率为40%时,CFMBR对污水的降解效果最佳。（3）实际城市生活污水处理试验结果显示,CFMBR对COD、氨氮、总磷的平均去除率分别为92.7%、78.2%和57.5%,三者出水浓度分别满足《城镇污水处理厂污染物排放标准（GB18918—2002）》的一级排放标准。（4）生物炭填料FT-IR分析表明,生物炭结构中存在羧基、酚羟基等基团,这些基团有利于细胞的黏附和增殖,促进形成生物膜,加快降解水中污染物。生物膜镜检及脱氢酶活性分析结果显示,在CFMBR中,填料上生物膜中有更丰富的生物相,微生物具有更快的生长繁殖速率,能更快更好的降解污染物,优于单一改性塑料填料和单一磁性生物炭填料。CFMBR的填料是生物炭和废塑料,它们均来源于固体废物,既综合利用了固体废物,又解决了废水的处理,因此研究成果推广应用价值较大。