ساختار فیزیکی و ریزساختاری مواد بیوفیلتر سنگ آتشفشانی با سطح ناهموار و ریزمنفذ مشخص می‌شود که به ویژه برای رشد و تکثیر میکروارگانیسم‌ها روی سطح آن برای تشکیل بیوفیلم مناسب است. مواد فیلتر سنگ آتشفشانی نه تنها می‌توانند فاضلاب شهری، بلکه فاضلاب صنعتی آلی بیوشیمیایی، زهکشی خانگی، آب‌های آلوده به ریزگرد و غیره را نیز تصفیه کنند. همچنین می‌توانند جایگزین ماسه کوارتز، کربن فعال و آنتراسیت به عنوان واسطه فیلتر در تصفیه آب شوند. در عین حال، می‌توانند تصفیه پیشرفته آب پساب را پس از فرآیند تصفیه ثانویه تصفیه خانه فاضلاب انجام دهند و آب تصفیه شده می‌تواند به استاندارد آب قابل استفاده مجدد برسد. می‌توان از آن برای استفاده مجدد از آب بازیافتی استفاده کرد.

ریزساختار شیمیایی ماده بیوفیلتر سنگ آتشفشانی به شرح زیر است:

۱. پایداری شیمیایی میکروبی: ماده‌ی بیوفیلتر سنگ آتشفشانی مقاوم در برابر خوردگی و بی‌اثر است و در واکنش بیوشیمیایی بیوفیلم در محیط شرکت نمی‌کند.

۲. الکتریسیته سطحی و آب‌دوستی: سطح بیوفیلتر سنگ آتشفشانی دارای بار مثبت است که برای رشد میکروارگانیسم‌ها مساعد است. این بیوفیلتر دارای آب‌دوستی قوی، مقدار زیادی بیوفیلم متصل و سرعت بالا است.

۳. به عنوان حامل بیوفیلم، بیوفیلتر سنگ آتشفشانی هیچ اثر مضر و بازدارنده‌ای بر میکروارگانیسم‌های بی‌حرکت ندارد و ثابت شده است که بر فعالیت میکروارگانیسم‌ها تأثیری ندارد.

عملکرد هیدرولیکی بیوفیلتر سنگ آتشفشانی به شرح زیر است:

۱. تخلخل: میانگین تخلخل داخل و خارج حدود ۴۰٪ است و مقاومت در برابر آب کم است. در عین حال، در مقایسه با همان نوع فیلتر، مقدار فیلتر مورد نیاز کمتر است که می‌تواند به هدف فیلتراسیون مورد انتظار نیز دست یابد.

۲. مساحت سطح ویژه: مساحت سطح ویژه بزرگ، تخلخل بالا و بی‌اثر بودن، که برای تماس و رشد میکروارگانیسم‌ها مفید است، زیست‌توده میکروبی بیشتری را حفظ می‌کند و فرآیند انتقال جرم اکسیژن، مواد مغذی و ضایعات تولید شده در فرآیند متابولیسم میکروبی را تسهیل می‌کند.

۳. شکل ماده فیلتر و الگوی جریان آب: از آنجا که ماده فیلتر بیولوژیکی سنگ آتشفشانی دانه‌ای و نوک‌تیز نیست و بیشتر قطر منافذ آن بزرگتر از سرامسیت است، مقاومت کمی در برابر جریان آب دارد و در مصرف انرژی صرفه‌جویی می‌کند.