尽管生物膜的致密程度由于各方面因素 （液流流速，基质浓度，供氧状态等）不同而异，其共同的非整形（FRACTAL结构特征已被广泛认同。非整形的空隙孔径分布使得不同颗粒粒径的污染物（基质）都能够被生物膜通过不同的途经被捕获和生物降解。生物分解 的产物也通过空隙传输到生物膜以外，进入水流中。
当生物膜厚度达到基质难以进入最内层时，营养不足将导致生物膜本身被内源分解。这样，生物膜的厚度将随其生长的外部条 件的变化而变化，并处于动态平衡。由于单位体积的生物膜量很大，生物反应器容积则可 以很小，达到高效紧凑的工艺流程目标。
然而，在自然界的生物膜和固定式生物膜反应器中，被处理的污染物不很容易扩散到生物 膜的内部，在好氧状态，氧分子也不很容易均匀扩散到生物膜内。同时，老化的生物膜和 生物降解产物也不易于传送到生物膜外。这样，固定式生物膜反应器在理论上的优越性并 没有得到充分的发挥。加上采用的挂膜材料 （生物填料 ）可能易于变形和垮塌，使固定式生 物膜反应器的应用受到很大的影响。
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