生物过滤系统主要由VOCs输送系统、喷淋器和过滤塔三部分构成。根据处理污染物的类型需要驯化出特定的微生物，培养驯化过程需要严格控制适宜的微生物生存环境，并将其附着在生物反应器内的填料上。运作时主要利用微生物的代谢作用将VOCs作为受体物质进行分解，最终的产物是简单的小分子无机物以及微生物细胞质。此外长期积累的生物膜会老化脱落，代谢产物和脱落膜由生物生理作用和喷淋液黏附作用转移到外部环境。一方面，不同于废水的生物净化过程，VOCs废气首先由增湿单元增湿后送入过滤单元，并且与黏附在填料层表面的生物膜接触。VOCs在气相与生物膜之间的浓度梯度使其由气相扩散到生物膜中，在微生物的新陈代谢活动过程中得到吸附降解和利用，转化为CO2、H2O等简单小分子物质以及细胞组成物质和代谢能源，而排出的代谢物（如CO2）则从生物膜相转移到气相。经过生物的反复作用，VOCs废气逐渐减少，最终得以达标排放。另一方面，喷淋单元需要周期性地向填料层喷洒培养液，为填料层的微生物提供水和代谢必须元素，调节和维持适宜的pH值。

等离子体的化学反应性强，反应器所需电压极低，将其作为生物过滤法的新型预处理单元时，在几毫秒的时间内就能去除或降解VOCs，因此该联合技术在处理难降解VOCs方面具有很高的效率。单独生物过滤反应器受自身原因影响在实际应用中占地面积通常较大，并且为连续流处理；而等离子体反应器体积较小，初始安装成本低，易于根据排气性质控制开关，两者结合能显著缩小系统体积，降低投资成本。此外，等离子体技术虽然降解VOCs的效率高，但是产生的小分子副产物较多，而生物过滤法恰好相反，对等离子体技术产生的小分子醛、酮、脂等的去除效果好，几乎能完全降解成对人体无害的小分子，不会再次产生污染。

图12-1为结合技术的耦合机理。等离子体分解层在电源的激发下产生等离子体放电，因此会出现一个含有大量高能电子、·O、·OH、O3等活性粒子的等离子体区域，含VOCs的废气首先进入等离子体单元，在等离子体区域的高能活性粒子的作用下分解为小分子有机物或直接去除，从而提高了有机废气的可生化性。经降解后的小分子有机物和等离子体区域产生的低浓度O3共同进入生物过滤单元（生物滤池、生物过滤塔等），在穿过填料空隙时受到表层生物膜的吸附，并借助生物膜进入微生物层。污染物在微生物的新陈代谢过程中进一步分解去除，完全净化的废气又通过生物排出到填料空隙中。在这一过程中微生物会利用一部分物质和生成的能量不断繁殖，随着微生物层的增厚和生物膜逐渐老化脱落，此阶段的生物过滤单元处理能力较弱。因此，可以增加VOCs废气在等离子体单元的循环次数，提高前段的去除效率，为后段减轻负荷，直到后段重新开始新一轮的覆膜。尽管过程中高能电子、·O、·OH等高能物种反应活性高而存留时间短，但是等离子体单元能够源源不断地供应活性粒子，所以在连续流的情况下仍然可以达到高去除率和高能效。