生物膜在填料上的附着性取决于挂膜填料表面的物理化学特性.首先是填料表面的孔隙度及粗糙度大小,表面粗糙度的大小决定着能否快速形成生物膜,粗糙度越大,挂膜越快.组合填料表面的孔隙大小也影响生物膜的附着性,较小的孔隙对微生物具有较强的持留作用,只有当填料表面70%以上的孔径大小分布处于反应器内最大微生物尺寸的1~5倍范围内时,才能获得最大生物积累.其次是组合生物填料的表面静电作用和亲水性.微生物在其生存环境的pH值条件下,一般带有负电荷,载体表面若带有正电荷将有利于生物固定过程的进行.根据物理化学中体系自由能最小原则,亲水性微生物易于在亲水性挂膜填料表面附着,而疏水性填料有利于疏水性微生物在其表面的固定,弹性填料表面的亲疏水性及电性可以通过对填料表面的改性来完成,或直接在填料原料加工过程中得以实现组合弹性填料必须具有较好的生物、化学及热力学稳定性,这样才能使得填料本身不参与系统内生物化学反应.生物膜在代谢过程中会产生各种各样的代谢产物,这些代谢产物有些会对填料产生腐蚀作用.在实际应用中,填料应具有惰性,不参与生物膜的生物化学反应.填料本身是不可生物降解的,对环境中所发生的化学反应表现出最大的惰性,对环境具有抗腐蚀能力.同时,生物膜填料应对周围温度变化产生惰性,在温度变化时不发生反应和变形.