生物膜系统是与活性污泥系统并行发展的生物处理工艺，其中载体费用高、挂膜周期长是其应用中的主要问题。本研究选取资源丰富、价格低廉的珍珠岩为原料，试验开发出一种新型多孔轻型无机载体，并将该载体应用于紊动床生物膜反应器和复合式生物滤床。 现有的紊动床生物膜反应器的主要特点是生物膜生长在悬浮载体的内表面上，载体尺寸较大，填充率较高(达70％)，有关填充率对紊动床生物膜反应器的影响及生物膜脱附机理的研究很少。本试验开发的新型多孔载体利用外表面积，中等尺寸，试验在载体性能检测的基础上，首先进行了填充率对紊动床生物膜反应器的影响及效能研究；其次进行了紊动床反应器生物膜脱附机理研究；同时，将小粒径悬浮载体XEG-5应用于紊动床反应器研究其运行效果，以期为悬浮载体开发提供方向；最后将新型载体应用于复合式生物滤床中，主要进行了除碳和脱氮除碳的探索性试验。论文主要研究结果如下：(1)载体加工过程中，焙烧是最关键的环节，温度与时间是最主要的影响因素。在合适的焙烧条件下，珍珠岩可形成表面粗糙、多孔(孔尺寸10μm左右)、适合于微生物附着的优良生物载体。该载体湿密度为1.102g/mL，接近于水的密度，易于紊动。 (2)填充率和紊动强度是影响紊动床生物膜反应器中生物膜厚度、结构以及活性的主要因素。紊动强度不变时，在10％、20％和30％的填充率下，生物膜厚度随着填充率的增大而减小，而生物膜活性则随着填充率的增大而提高。利用载体外表面的紊动床生物膜反应器，生物膜脱落为碰撞引起的连续过程，生物膜更新快，厚度小(＜400μm)，有利于DO和基质的渗透。当填充率为5％时，在短HRT、高负荷条件下，形成了生物膜与颗粒污泥共存的混合系统。 (3)应用XEG-5载体的序批式紊动床生物膜反应器，连续4个月的运行结果表明：反应器中生物膜为补丁膜，微生物呈现生物膜与活性污泥共存的特征，造成排泥时生物载体流失，成为这种载体使用中的主要问题。 (4)利用载体外表面的紊动床反应器中生物膜脱附形式为载体之间碰撞引起的磨损。磨损产生的脱落生物量可用碰撞频率和晶体表面形成所需能量的类比相结合来描述。对于直径为d的载体，比脱附速率r与反应器内载体填充率n和输入能量G理论上满足以下关系：r=η·nd3G3/2。实验结果与理论预测基本一致。因此，在实际操作中，可以通过改变紊动床生物膜反应器的填充率和能量输入来控制生物膜的脱附。 (5)采用新型载体设计的复合式生物滤床，将活性污泥与曝气生物滤床有机地结合起来，可以有效地发挥各自的优点。运行220天，未出现堵塞，容积负荷4kgCOD/m3.d时，COD去除率大于80％。