微生物在經(jīng)歷不可逆附著過(guò)程后，開(kāi)始逐漸適應(yīng)生存環(huán)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(guī)則處形成。這一階段的持續(xù)時(shí)間取決于進(jìn)水第五濃度以及載體表面特性。在實(shí)際生物膜反應(yīng)器啟動(dòng)時(shí)，要控制這一階段是很困難的。

在適應(yīng)期形成的分散菌落開(kāi)始迅速增長(zhǎng)，逐漸覆蓋載體表面。生物膜厚度可以達(dá)到幾十μm。多聚糖及蛋白質(zhì)產(chǎn)率增加，大量消耗溶解氧，后期氧成為限制因素，此階段結(jié)束時(shí)，生物膜反應(yīng)器的出水底物濃度基本達(dá)到穩(wěn)定值，這個(gè)階段決定了生物膜反應(yīng)器內(nèi)底物的去除效率及生物膜自身增長(zhǎng)代謝的功能。

生物膜在載體表面以恒速率增長(zhǎng)，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(zhì)。此時(shí)生物膜活性生物量所占比例很小，且隨生物膜總量的增長(zhǎng)呈下降趨勢(shì)。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(zhì)的積累。這個(gè)階段對(duì)底物的去除沒(méi)有明顯的貢獻(xiàn)，但在流化床反應(yīng)器內(nèi)，這個(gè)階段可以改變生物顆粒的體積特性。

由于生存環(huán)境質(zhì)量的改變以及誰(shuí)理學(xué)的作用，出現(xiàn)了生物膜增長(zhǎng)速率變慢，這一階段是生物膜在某一質(zhì)量和膜厚上達(dá)到的穩(wěn)定的過(guò)渡期。此時(shí)生物膜對(duì)水力學(xué)剪切作用極為敏感。生物膜結(jié)構(gòu)疏松，出水中懸浮物的濃度明顯增高，末期，生物膜質(zhì)量及厚度都趨于穩(wěn)定，運(yùn)行系統(tǒng)也接近穩(wěn)定。

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

隨著生物膜的成熟，部分生物膜發(fā)生脫落。生物膜內(nèi)微生物自身氧化、內(nèi)部厭氧層過(guò)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(dǎo)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(zhì)；底物降解過(guò)程受到影響，其結(jié)果是底物去除率降低，而我們?cè)谶\(yùn)行生物膜反應(yīng)器的時(shí)候應(yīng)該盡量避免生物膜同時(shí)大量脫落。