在任何非均相環境中，基質的去除都是傳遞速與固有的反應速率之間。相互作用的結果。固有的生物反應速率通常按單位生物量來表示，也就是基質人去除速率用每單位時間單位生物量所去除的基質量來表示，固有的生物生長速率期用每單位時間觀有單位生物量所產生的生物最來表示。在考慮固有速率的表達式形式之前，應當考慮生物膜中可自能存在的微生物量，因為可供生物膜附看和生長的表面積通常是所模擬的反應器類型的一個物理特征量，所以反應器內的生物膜質量是生物膜厚度和密度的函數，此外，存于生物膜中的微生物、有可能不是都他利用進人生物膜的全部基質，也就是說如果有機物和氨氮都存在，那么異養型微生物只能氧化有機物，自養型微生物才能氧化氨氮。因此，生物膜的組成也是反應速率一個重要的決定因素。

生物膜厚度

當考慮生物膜的厚度時，重要的是要區分膜的總厚度和活性厚度。-般生物膜總厚度介于0.07-4mm之間、當生物膜受機械成水動力學控制時，其膜厚一般小于0.2mm;當生物質未受機械或水動力學控制時，其膜厚卻可達到4mm.未受控制的較厚的生物膜，并不比薄的生物膜具有更大的基質去除速來，因為生物膜中的擴敢阻力限制了內層的微生物直接參與基質的去除，參與基質去除的微生物膜部分稱為活性層。

研究表明，在生物膜反應器內，基質的去除速率隨生物膜厚度的增加面變化。當生物膜厚度為70~100pm以內時，消耗速率隨生物膜厚度的增加而增加:而當生物膜厚度再增加時，去除速率便與膜的厚度沒有明顯的關系，所以基質消耗速率達到最大值的生物膜厚度被稱為活性厚度，活性厚度隨被相中基質濃度的增加而增加.活性厚是由于生物膜內傳質限制的結果，只有當膜很薄、電子給體和受體的濃度很高，或傳質速率相對于反應速率很大時，膜的活性厚度才會接近總厚度。但對于多數反應器來說，這種情況不存在，因而只有活性厚度與反應器的性能密切相關。

從理論上說，只要微生物的生長速懷超過由于衰耗和損耗而減少的速率，生物膜的厚度就會連續增長。衰耗是指由于細菌自我氧化所造成的生物量的減少:而損耗是指由于外力如水流紊動、沖刷的作用，所造成的生物量的減少。在高衰流的條件下，損耗相對較大，所以生物膜的厚度難得超過1000um;而在低紊流的條件下，生物膜生長的厚度相對較大。另外，生物膜生長的厚度與基質濃度有很大關系，一股在微生物適宜生存的條件下，基質濃度越大，其微生物膜增厚也越快;反之則越慢。對于污水處理的多數生物膜來講，連續衰耗和損耗的量一般不足以與純增長相平衡，P而生物膜一直在增長，這就使得對生物膜的厚度分析較困難。因此，Atkinson與Fowler建議采用流化床生物膜反應器來控制膜的厚度。在這種反應器中，濾床的高度在功能上與濾料顆粒上的生物膜厚度有關，所以用去除并清洗填料顆粒來綿持一恒定的床層高度，以便得到一已知的最大膜厚。

曝氣生物濾他中的微生物膜，其厚度不能被有效地控制，也就是說生物脹的生長或者是正好與衰耗和損耗相平衡，或者是連續增殖生長到一定厚度脫落為止，要控制生物膜的厚度在某一數值幾乎不可能。

國外研究人員曾做過模擬生物膜厚度的工作。他們的研究認為，生物膜的脫落速率隨界面上剪切力的增加而增加，也隨生物膜質量的增加而增加，所以當以不同的速率來施加基質時，可以靠固定的剪切力來獲得不同厚度的生物膜。在基質供給速率低時，新生物膜的生長速率也低，且在現有生物量或厚度較低時，它可能由損耗相平衡。然而，在基質供給速率高時，生物膜將較快地生長，且在脫落速率與累積速率相等之前，會生長出更多的生物膜來。