20世紀50年代后，工業得到迅速發展，全球人口增長迅猛。一方面，人類對水資源的需求以迅猛的速度擴大；另一方面，日益嚴重的水污染大量侵蝕原本已經稀缺的可消費水資源。有報告顯示，全球每日約有200噸垃圾倒入河流和湖泊。每升廢水能夠污染8升淡水。這些污水流經的亞洲城市的河流均被污染。

氨氮是我國地表水體中出現頻率相當高的超標污染物之一，為保證飲用水安全，必須采取相應的處理措施。國內對飲用水的深度處理多采用生物活性炭處理技術，顆粒狀活性炭盡管吸附性能較佳，但其價格較貴，使用壽命短。以天然頁巖礦石為原料的頁巖陶粒因具有比表面積大，空隙率高、微生物生長好、價格低廉的特點而倍受青睞。

用生物陶粒柱和粉末活性炭作淹沒式中空纖維膜過濾裝置的預處理工藝處理飲用水的實驗研究表明生物陶粒柱-PAC-膜過濾裝置系統的組合工藝處理飲用水可達到很好的效果。

生物陶粒柱對濁度和細菌的有效去除，減輕了膜過濾裝置的負荷，生物陶粒柱和粉末活性炭聯合作為預處理，可較大幅度地增加淹沒式中空纖維膜過濾裝置去除有機物的能力，生物陶粒柱對去除含氮污染物質起著最為關鍵的作用，生物陶粒柱氨氮和亞硝酸鹽氮平均去除率分別為91.51%和98.12%。生物陶粒柱屬于生物膜水處理方法，生物固體平均停留時間與水力停留時間無關，適于世代時間長的硝化菌繁衍、增殖。而作為填料的陶粒具有粗糙的表面和大量大于0.5μm的不規則的孔洞，有利于硝化菌在陶粒上固定生長，不易被水沖刷，從而保持較高濃度。