在曝气生物滤池中，微生物主要以生物膜的形式固定、附养在生物滤料也就是组合填料或者弹性填料载体表面，同时又有部分脱落的生物膜被截留在组合填料间的空隙中，形成活性生物过滤层。在瞩气生物滤池中，单位体积滤料上附着生长的生物膜及生存于滤料间空隙中的微生物总量可达到10~15g/L,远高于常规的话性污泥法反应池中的活性污泥浓度。
在曝气生物滤池启动初期，微生物在组合填料载体表面繁殖生长逐渐形成很薄的微生物膜。在溶解氧和底物都充足的条件下，微生物的繁殖非常迅速，生物膜逐渐增厚。由于曝气生物滤池在运行中的水流始终处于意流状态，使生物膜脱落更新较快，所以组合填料上的生物膜厚度较接触氧化祛要薄，一般厚度为0.1~0.5mm.当然，当水力负荷较小情况下，滤料上的生物膜厚度也可达到0.5~ 1mm.污水中的容解氧及有机底物首先扩散到生物膜的外层好复菌层中，所以外表好氧菌增殖较快，当组合填料中生物膜增长到一定厚度时，溶解氧在未穿透好氧菌层时即已消耗完，无法再向膜内层传送，此时内层厌钢南或兼氧菌得以迅速繁殖。
经过一段时间后，弹性填料***或兼氧菌的数量也开始下降，同时随着厌食代谢气体的逸出，使内层生物膜出现许多空隙且附着力下降，并开始脱落，在脱落的速料载体表面，新的生物膜又重新生长繁殖。在曝气生物據池中，由于水力负荷较大，同时又强制进行微孔曝气头曝气，使经过滤料层组合填料的水流处于衰流状态，所以与普通生物滤池不同，曝气生物逮池中生物膜的更新非常快，从而提高了生物膜的活性和对有机物的氧化降解能力。