(1)生物膜的形成

      污水通過濾池時(shí)，濾料截留了污水中的懸浮物質(zhì)，并把污水中的膠體物質(zhì)吸附在自己的表面上，它們中的有機(jī)物使微生物很快繁殖起來，這些微生物又進(jìn)一步吸附了污水中呈懸浮、膠體和溶解狀態(tài)的物質(zhì)，填料表面逐漸形成了一層生物膜。生物膜主要由細(xì)菌的菌膠團(tuán)和大量的真菌絲組成，其中還有許多原生動(dòng)物和較高等動(dòng)物生長。

      在生物濾池表面的濾料中，常常存在著一些褐色及其他顏色的菌膠團(tuán)。也有的濾池表層有大量的真菌絲存在，因此形成一層灰白色的黏膜。下層濾料生物膜呈黑色。生物膜不僅具有很大的表面積，能夠大量吸附污水中的有機(jī)物，而且具有很強(qiáng)的降解有機(jī)物的能力。當(dāng)濾池通風(fēng)良好，濾料空隙中有足夠的氧時(shí)，生物膜就能分解氧化所吸附的有機(jī)物。在有機(jī)物被降解的同時(shí)，微生物不斷進(jìn)行自身的繁殖，即生物膜的厚度和數(shù)量不斷增加。生物膜的厚度達(dá)到一定值時(shí)，由于氧傳遞不到較厚的生物膜中，使好氧菌死亡并發(fā)生厭氧作用，厭氧微生物開始生長。當(dāng)厭氧層不斷加厚，由于水力沖刷和生物膜自重的作用，再加上濾池中某些動(dòng)物(如灰蠅等)的活動(dòng)，生物膜將會(huì)從濾料表面脫落下來，隨著污水流出池外，這種脫落現(xiàn)象既可以間歌地也可以連續(xù)地發(fā)生，這取決于濾池的水力負(fù)荷率的大小由此可見，生物膜的形成是不斷發(fā)展變化、不斷新陳代謝的。去除有機(jī)物的活性生物膜，主要是表面的一層好氧膜，其厚度一般為0.5~2.0mm左右，視充條件而定。

(2)生物膜中的微生物

      生物膜中的微生物與活性污泥大致相同，但又有其特點(diǎn)。生物膜中的細(xì)蔭也很多，菌膠團(tuán)仍是主要的，但與活性污泥不同的是，在生物膜中絲狀菌很多，有時(shí)還起主要作用，因?yàn)樗鼉艋袡C(jī)物的能力很強(qiáng)，而且又由于它而使生物膜形成了立體結(jié)構(gòu)，密度疏松，增大了表面積。生物濾池污水是從上而下流動(dòng)，逐漸得到凈化，由上至下水質(zhì)不斷發(fā)生變化，因此，對(duì)生物膜上微生物種群發(fā)生了很大影響。在上層以大多數(shù)攝取無機(jī)營養(yǎng)的自養(yǎng)型微生物為主(特別是低負(fù)荷生物濾池)，如異養(yǎng)細(xì)菌、鞭毛蟲或蟲足蟲。在下層則可能是世代期長的硝氏萌和營養(yǎng)水平高的固著型纖毛蟲。

      在生物濾池中真菌生長較普遍，在條件合適時(shí)，可能成為優(yōu)勢種。濾池中出現(xiàn)的真菌種類很多，如酵母、鏈刀霉、白地霉、麻球抱霉、漿霉菌等。

      生物膜中的原生物動(dòng)物比活性污泥中的多,種類豐富，上、中、下三層各不相同，越是高等原生動(dòng)物，趁是在底層生長。原生動(dòng)物的存在對(duì)提高出水水質(zhì)有重要作用，這點(diǎn)與活性污泥法有相同之處

灰蠅是生物濾池中特有的一種昆蟲，是肉眼可見的較大的生物，其幼蟲以生物膜為食。幼蟲的活動(dòng)能起疏松生物膜的作用，有一定有利影響。

(3)生物膜去除有機(jī)物過程

      濾料表面的生物膜可分為厭氧層和好氧層，在好氧層表面是一層附著水層，這是由于生物膜的吸附作用形成的。因?yàn)楦街苯优c微生物接觸，其中有機(jī)物大多已為微生物所氧化，因此有機(jī)物濃度很低。在附著水外部，是流動(dòng)水層，即是進(jìn)人生物濾池的待處理污水，有機(jī)物濃度較高。生物膜去除有機(jī)物的過程包括:有機(jī)物從流動(dòng)水中通過擴(kuò)散作用轉(zhuǎn)移到附著水中去，同時(shí)氧也通過流動(dòng)水、附著水進(jìn)入生物膜的好氧層中;生物膜中的有機(jī)物進(jìn)行好氧分解:代謝產(chǎn)物如COH0等無機(jī)物沿相反方向排至流動(dòng)水層及空氣中;內(nèi)部厭氧層的厭氧菌用死亡的好氧菌及部分有機(jī)物進(jìn)行厭氧代謝;代謝產(chǎn)物如有機(jī)酸等轉(zhuǎn)移到好氧層或流動(dòng)水層中。在生物濾池中，好氧代謝起主導(dǎo)作用，是有機(jī)物去除的主要過程。