生物膜法是污水處理廠主要生化工藝之一，很多污水處理廠均采用了生物膜法工藝，如生物接觸氧化法、生物轉盤、生物濾池、生物流化床等，因此掌握生物膜的形成過程是非常重要的，下面就其形成過程進行詳細論述：

微生物在經歷不可逆附著過程后，開始逐漸適應生存環境，并在載體表面逐漸形成小的，分散的微生物。這些初始菌落首先在載體表面不規則處形成。這一階段的持續時間取決于進水第五濃度以及載體表面特性。在實際生物膜反應器啟動時，要控制這一階段是很困難的。

在適應期形成的分散菌落開始迅速增長，逐漸覆蓋載體表面。生物膜厚度可以達到幾十μm。多聚糖及蛋白質產率增加，大量消耗溶解氧，后期氧成為限制因素，此階段結束時，生物膜反應器的出水底物濃度基本達到穩定值，這個階段決定了生物膜反應器內底物的去除效率及生物膜自身增長代謝的功能。

生物膜在載體表面以恒速率增長，出水底物濃度不隨生物量的積累而顯著變化；其好氧速率保持不變；此階段生物膜總量的積累主要源于非活性物質。此時生物膜活性生物量所占比例很小，且隨生物膜總量的增長呈下降趨勢。原因是：可剩余有效載體表面飽和；禁錮作用明顯，有毒或抑制性物質的積累。這個階段對底物的去除沒有明顯的貢獻，但在流化床反應器內，這個階段可以改變生物顆粒的體積特性。

由于生存環境質量的改變以及誰理學的作用，出現了生物膜增長速率變慢，這一階段是生物膜在某一質量和膜厚上達到的穩定的過渡期。此時生物膜對水力學剪切作用極為敏感。生物膜結構疏松，出水中懸浮物的濃度明顯增高，末期，生物膜質量及厚度都趨于穩定，運行系統也接近穩定。

生物膜新生細胞與由于各種物理力所造成的生物膜損失達到平衡。次階段，生物膜相及液相均已達到穩定狀態。在生物膜反應器運行中，生物膜穩定期的維持一直認為是過程穩定性的必要保證，而在三相流化床等生物反應器中，在高底物濃度、高剪切力作用下，這一階段時間很短，甚至不出現。

隨著生物膜的成熟，部分生物膜發生脫落。生物膜內微生物自身氧化、內部厭氧層過厚以及生物膜與載體表面間相互作用等因素可加速生物膜脫落。另外，某些物理作用也可以導致生物膜脫落。此階段中，出水懸浮物濃度增高，直接影響出水水質；底物降解過程受到影響，其結果是底物去除率降低，而我們在運行生物膜反應器的時候應該盡量避免生物膜同時大量脫落。