20世纪50年代后，工业得到迅速发展，全球人口增长迅猛。一方面，人类对水资源的需求以迅猛的速度扩大；另一方面，日益严重的水污染大量侵蚀原本已经稀缺的可消费水资源。有报告显示，全球每日约有200吨垃圾倒入河流和湖泊。每升废水能够污染8升淡水。这些污水流经的亚洲城市的河流均被污染。

氨氮是我国地表水体中出现频率相当高的超标污染物之一，为保证饮用水安全，必须采取相应的处理措施。国内对饮用水的深度处理多采用生物活性炭处理技术，颗粒状活性炭尽管吸附性能较佳，但其价格较贵，使用寿命短。以天然页岩矿石为原料的页岩陶粒因具有比表面积大，空隙率高、微生物生长好、价格低廉的特点而倍受青睐。

用生物陶粒柱和粉末活性炭作淹没式中空纤维膜过滤装置的预处理工艺处理饮用水的实验研究表明生物陶粒柱-PAC-膜过滤装置系统的组合工艺处理饮用水可达到很好的效果。

生物陶粒柱对浊度和细菌的有效去除，减轻了膜过滤装置的负荷，生物陶粒柱和粉末活性炭联合作为预处理，可较大幅度地增加淹没式中空纤维膜过滤装置去除有机物的能力，生物陶粒柱对去除含氮污染物质起着最为关键的作用，生物陶粒柱氨氮和亚硝酸盐氮平均去除率分别为91.51%和98.12%。生物陶粒柱属于生物膜水处理方法，生物固体平均停留时间与水力停留时间无关，适于世代时间长的硝化菌繁衍、增殖。而作为填料的陶粒具有粗糙的表面和大量大于0.5μm的不规则的孔洞，有利于硝化菌在陶粒上固定生长，不易被水冲刷，从而保持较高浓度。