A estrutura física e microestrutura do material biofiltrante de rocha vulcânica caracteriza-se por uma superfície rugosa e microporosa, especialmente adequada para o crescimento e reprodução de microrganismos, formando biofilme. O material filtrante de rocha vulcânica pode tratar não só águas residuais municipais, mas também efluentes industriais orgânicos e bioquímicos, esgoto doméstico, águas de nascente micropoluídas, etc. Pode ainda substituir areia de quartzo, carvão ativado e antracito como meios filtrantes no tratamento de água potável. Além disso, permite o tratamento avançado da água residual após o processo de tratamento secundário em estações de tratamento de esgoto, resultando em água tratada que atinge os padrões de reúso e pode ser utilizada para reúso de água recuperada.

A microestrutura química do material biofiltrante de rocha vulcânica é a seguinte:

1. Estabilidade química microbiana: o material do biofiltro de rocha vulcânica é resistente à corrosão, inerte e não participa da reação bioquímica do biofilme no ambiente.

2. Eletricidade superficial e hidrofilicidade: a superfície do biofiltro de rocha vulcânica possui carga positiva, o que favorece o crescimento de microrganismos. Apresenta forte hidrofilicidade, grande quantidade de biofilme aderido e alta velocidade de crescimento.

3. Como suporte para biofilme, o biofiltro de rocha vulcânica não apresenta efeitos nocivos ou inibidores sobre os microrganismos imobilizados, e foi comprovado que não afeta a atividade desses microrganismos.

O desempenho hidráulico do biofiltro de rocha vulcânica é o seguinte:

1. Porosidade: a porosidade média interna e externa é de cerca de 40%, e a resistência à água é baixa. Ao mesmo tempo, em comparação com o mesmo tipo de meio filtrante, a quantidade necessária é menor, o que permite atingir o objetivo de filtragem esperado.

2. Área de superfície específica: grande área de superfície específica, alta porosidade e inércia, o que é propício ao contato e crescimento de microrganismos, mantém mais biomassa microbiana e facilita o processo de transferência de massa de oxigênio, nutrientes e resíduos gerados no processo de metabolismo microbiano.

3. Formato do material filtrante e padrão de fluxo de água: como o material filtrante biológico de rocha vulcânica é granular e não pontiagudo, e a maioria dos poros tem diâmetro maior que o da cerâmica, ele oferece pouca resistência ao fluxo de água e economiza energia.