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生物膜法和活性污泥法一样，同属于好氧生物处理方法。生物膜法利用固着生长的微生物——生物膜的代谢作用去除有机物，主要适于处理溶解性有机物。污水同生物膜接触后，溶解性有机物和少量悬浮物被生物膜吸附降解为稳定的有机物（CO2、H2O等）。
生物膜由无生命的固体杂质和有生命的微生物构成。当含有营养物的污水与载体（固体惰性物质）接触时，在氧化（空气）供应充足条件下，污水中微生物和悬浮物吸附在载体表面，微生物利用营养物生成繁殖，在载体表面形成黏液状微生物群落，这层微生物群落进一步吸附分解污水中的悬浮物、胶体和溶解态营养物，不断增殖而形成一定厚度的生物膜。状态良好的生物膜是细菌、真菌、藻类、原生动物和后生动物及固体杂质构成的生态系统。生态系统中的微生物和细菌的代谢作用使水质得以净化。
按生物膜与污水接触方式的不同，生物膜法可分为充填式和浸没式两类。充填式生物膜法的填料（载体）不被污水淹没，自然通风或强制供氧，污水流经填料表面或盘片旋转浸过污水，如生物滤池和生物转盘等。浸没式生物膜法的填料完全浸没于水中，一般采用鼓风供氧，如接触氧化和液化床等。
与活性污泥法相比，生物膜法的特点如下。
1、固着生长的生物膜受水力的冲刷影响小，生物膜中存在各种微生物，包括细菌、原生动物等，形成的微生物相复杂，能去除各种污染物，尤其是难降解的有机物。世代时间长的硝化细菌在生物膜上生长良好，其硝化效果也较好。
2、生物膜含水率低，微生物浓度是活性污泥的5~20倍，所以生物膜反应器微生物量大，净化效果好，有机负荷高，容积小。无需污泥回流，有的为自然通风，故运行费用低，操作简便。
3、生物膜上微生物的营养极高，食物链长，有机物氧化率高，剩余污泥少。载体表面脱落的污泥比较密实，沉降性能好，容易分离。微生物固着生长时，即使丝状菌占优势也不易脱落流失而引起污泥膨胀。
4、固着生长的微生物耐冲击负荷，适应性强。当受到冲击负荷时，恢复得快。有机物浓度低时活性污泥生长受影响而对低浓度污水处理效果差，而生物膜法对低浓度污水处理效果很好。
5、生物膜法需要填料（载体）和支撑结构，投资费用较大。