生物膜的形成与载体表面性质(载体表面亲水性、表面电荷、表面化学组成和表面粗糙度)、微生物的性质(微生物的种类、培养条件、活性和浓度)及环境因素(PH值、离子强度、水力剪切力、温度、营养条件及微生物与载体的接触时间)等因素有关。

1.载体表面性质。亲水性表面有利于微生物的附着，因为微生物可以通过氢键等相互作用与亲水性表面结合。表面电荷可以影响微生物细胞与载体表面的相互吸引或排斥，从而影响附着过程。例如，正电荷表面可能吸引带有负电荷的微生物细胞。表面的化学组成会影响微生物细胞表面的化学反应，从而影响附着机制。例如，表面活性剂可以增加表面的亲水性，促进微生物附着。粗糙的表面提供更多的附着点，有助于微生物的附着和生长。

2.微生物的性质。不同种类的微生物具有不同的附着能力和生物膜形成特性。微生物的培养条件，如温度、pH、氧气供应等，会影响微生物的生长速率和生物膜的形成。微生物的活性越高，其附着和形成生物膜的能力通常越强。微生物的初始浓度会影响生物膜的形成速度和成熟度。

3.环境因素。PH值会影响微生物的代谢活动和EPS的分泌，从而影响生物膜的形成。离子强度可以影响微生物细胞和EPS的溶解度，进而影响生物膜的形成。水力剪切力会影响生物膜的稳定性和脱落速率。较高的剪切力可能会破坏生物膜结构。温度会影响微生物的生长速率和生物膜的形成速率。微生物需要足够的营养物质来生长和形成生物膜。营养条件的不足可能会限制生物膜的形成。微生物与载体的接触时间，接触时间越长，微生物越有可能在载体表面形成稳定的生物膜。

在污水处理过程中，投加微生物可提高处理效率，这些微生物在适宜的条件下，如pH、温度、溶解氧和营养物质等，可以在活性污泥或生物膜反应器中形成生物膜。生物膜的形成过程大致如下：

1.附着阶段：最初，微生物通过其鞭毛、纤毛或粘附素等机制附着在处理介质的表面。

2.生长阶段：附着后的微生物开始利用水中的营养物质生长繁殖，同时分泌EPS，这些物质有助于微生物在介质上形成稳定的生物膜。

3.成熟阶段：随着微生物数量的增加，生物膜逐渐成熟，其中的微生物种类和数量达到一个相对稳定的状态，形成了具有特定功能的生物膜系统。

4.脱落与更新：成熟的生物膜会有一定的脱落率，这是生物膜更新和维持活力的一个过程。

在实际应用中，通过控制污水处理系统的运行条件，可以优化生物膜的形成和功能。例如，通过调节进水水质、pH值、溶解氧浓度和曝气量等，可以促进特定微生物的生长和生物膜的形成。此外，定期清洗和反冲洗反应器中的填料，可以去除老化或死亡的生物膜，保持生物膜反应器的良好性能。

通过选择和投加合适的微生物，有利于提高处理效率、降低处理成本、增强系统对冲击负荷的耐受能力等，实现对各种污染物的有效降解和去除。