生物膜是由微生物群體組合成的黏狀物，生物膜生長于固著物的表面，由菌膠團和絲狀菌組成。生物膜法已廣泛用于石油、印染、制革、造紙、食品、醫藥、農藥、化纖等工業廢水的處理。近年來，由于生物膜法比活性污泥法具有生物密度大、耐污力強、動力消耗較小、不存在污泥回流與污泥膨脹因而運轉管理較方便等特點，用生物膜法代替活性污泥法的情況不斷增加。

當有足夠數量的有機營養物、礦物鹽和溶解氧時，微生物在填料的表面繁殖，逐步形成畫膜。由于擴散作用，氧和營養物質通過膜供微生物吸收利用。當膜長到一定厚度就會妨礙這種擴散，水中的氧和營養物質不能通到內層，生物膜開始分層，表層是好氧層。面內層由于缺氧形成厭氧層。新形成的厭氧層內，好氧菌死亡溶解，成為兼性厭氧菌和厭氧菌的營養。當內層膜營養耗盡，厭氧微生物也大量死亡溶解，于是生物膜內層不能支撐表面的生物群體，大塊的生物膜脫落。生物膜脫落而造成的更新面又會形成新的生物膜。另外少量的生物和一些小塊生物膜，由于水的沖刷或氣泡振動，不斷離開生物膜進人水中，這就是膜的脫落和更新。膜的脫落和更新對生物膜的活性有積極的作用，可以使生物膜保持穩定的生物活性。脫落的膜沉淀后被排出系統。脫落和更新對水質也有一定的影響，增加了水的濁度。

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