生物膜法是一種高效的廢水處理方法，具有污泥量少，不會(huì )引起污泥膨脹，對廢水的水質(zhì)和水量的變動(dòng)具有較好的適應能力，運行管理簡(jiǎn)單等特點(diǎn)。
       生物膜法是使微生物附著(zhù)在載體表面上并形成生物膜，當污水流經(jīng)載體表面時(shí)，污水中的有機物及溶解氧向生物膜內部擴散。膜內微生物在有氧存在的情況下對有機物進(jìn)行分解代謝和機體合成代謝，同時(shí)分解的代謝產(chǎn)物從生物膜擴散到水相和空氣中，從而使廢水中的有機物得以降解。
       活性污泥法和生物膜法的區別不僅僅是微生物的懸浮與附著(zhù)之分，更重要的是擴散過(guò)程在生物膜處理系統中是一個(gè)必須考慮的因素。
       在生物膜反應器中，有機污染物、溶解氧及各種必須的營(yíng)養物質(zhì)首先要從液相擴散到生物膜表面，進(jìn)而進(jìn)到生物膜內部，只有擴散到生物膜表面或內部的污染物才有可能被生物膜內微生物分解與轉化，最終形成各種代謝產(chǎn)物。
       另外，在生物膜反應器中，由于微生物被固定在載體上，從而實(shí)現了SRT與HRT(水力停留時(shí)間)的分離，使得增殖速率慢的微生物也能生長(cháng)繁殖。因此，生物膜是一穩定的、多樣的微生物生態(tài)系統。

01生物膜的形成原理（掛膜過(guò)程）
       生物膜的形成過(guò)程是微生物吸附、生長(cháng)、脫落等綜合作用的動(dòng)態(tài)過(guò)程。
       首先，懸浮于液相中的有機污染物及微生物移動(dòng)并附著(zhù)在載體表面上；然后，附著(zhù)在載體上的微生物對有機污染物進(jìn)行降解，并發(fā)生代謝、生長(cháng)、繁殖等過(guò)程，并逐漸在載體的局部區域形成薄的生物膜，這層生物膜具有生化活性，又可進(jìn)一步吸附、分解廢水中有機污染物，直至最后形成一層將載體*包裹的成熟的生物膜。
       根據Characklis、Liu等人的研究，微生物膜的形成通常經(jīng)歷載體表面改良、可逆附著(zhù)、不可逆附著(zhù)、生物膜形成四個(gè)階段，具體描述如下：
       微生物在載體上的掛膜可分為微生物吸附和固著(zhù)生長(cháng)兩個(gè)階段。載體加入水體以后，首先進(jìn)入吸附期。有部分微生物和絲狀物質(zhì)已經(jīng)附著(zhù)在載體表面，附著(zhù)了較多物質(zhì)的位置往往是載體的凹處，不容易被水流剪切的地方。此時(shí)懸浮液中的微生物大量增長(cháng)，出現較明顯的一個(gè)污泥層。
       經(jīng)過(guò)不可逆附著(zhù)以后，微生物在載體表面獲得一個(gè)比較穩定的生長(cháng)環(huán)境，在供氧和底物充足的情況下，吸附在載體上的污泥中的微生物很快就開(kāi)始生長(cháng)。
       隨著(zhù)培養馴化時(shí)間的增長(cháng)，在載體表面生長(cháng)的生物膜也迅速增長(cháng)，逐漸覆蓋整個(gè)載體表面，并開(kāi)始增厚。但生物膜的生長(cháng)并不均勻，在載體比較突出的地方，生物膜比較薄，而凹處則會(huì )長(cháng)出相當繁盛的菌落，可見(jiàn)水力剪切對生物膜的生長(cháng)具有重要的影響。在載體表面附著(zhù)生長(cháng)的微生物種類(lèi)也很繁多，除了累枝蟲(chóng)、鐘蟲(chóng)外，還可觀(guān)察到絲狀菌、球菌、桿菌等，還有一些游泳性的細菌在活動(dòng)。隨著(zhù)載體上附著(zhù)了越來(lái)越多的生物膜，載體的表觀(guān)密度逐漸會(huì )下降，變得更輕，更容易流態(tài)化，同時(shí)在下降區的載體下降速度有所變慢。
02生物膜形成的影響因素
       生物膜的形成與載體表面性質(zhì)(載體表面親水性、表面電荷、表面化學(xué)組成和表面粗糙度)、微生物的性質(zhì)(微生物的種類(lèi)、培養條件、活性和濃度)及環(huán)境因素(PH值、離子強度、水力剪切力、溫度、營(yíng)養條件及微生物與載體的接觸時(shí)間)等因素有關(guān)。
載體表面性質(zhì)
       載體表面電荷性、粗糙度、粒徑和載體濃度等直接影響著(zhù)生物膜在其表面的附著(zhù)、形成。在正常生長(cháng)環(huán)境下，微生物表面帶有負電荷。如果能通過(guò)一定的改良技術(shù)，如化學(xué)氧化、低溫等離子體處理等可使載體表面帶有正電荷，從而可使微生物在載體表面的附著(zhù)、形成過(guò)程更易進(jìn)行。載體表面的粗糙度有利于細菌在其表面附著(zhù)、固定。
       一方面，與光滑表面相比，粗糙的載體表面增加了細菌與載體間的有效接觸面積；另一方面載體表面的粗糙部分，如孔洞、裂縫等對已附著(zhù)的細菌起著(zhù)屏蔽保護作用，使它們免受水力剪切力的沖刷。
       研究認為，相對于大粒徑載體而言，小粒徑載體之間的相互摩擦小，比表面積大，因而更容易生成生物膜。另外，載體濃度對反應器內生物膜的掛膜也很重要。Wagner在用氣提式反應器處理難降解物廢水時(shí)發(fā)現，在載體質(zhì)量濃度很低情況下，即使生物膜厚達295μm，還是不能達到穩定的去除率。但是，在載體濃度為20-30g／L時(shí)，即使只有20％的載體上有75μn厚的生物膜，反應器依然能達到穩定的(98％)去除率，COD負荷最高可達58kg／(m3·d)。