生物膜法主要用于去除水中的溶解性有機質(zhì)，它的基本原理是通過廢水與生物膜的相對運動，使廢水與生物膜接觸，進行固液兩相的物質(zhì)交換，并在膜內(nèi)進行有機物的生物氧化，使廢水獲得凈化。同時，生物膜內(nèi)微生物不斷得以生長和繁殖。該方法在我國的很多油田均得到應用，其中，勝利油田現(xiàn)河采油廠采用生物膜法處理采油廢水，工藝流程為：隔油-氣浮-生物膜處理-外。某采油廠采用生物接觸氧化法處理采油廢水，工藝流程為：隔油—氣浮—生物濾池—外排。
生物膜處理含油廢水近年來有了很大的進展。為了提高生物濾池的效率，采用了高孔隙率、高附著面積和高二次布水性能的新型塑料模塊，同時對于濾床上的微生物進行了選擇優(yōu)化。此外，還在工藝上進行了改進、重組，如取消濾池回流系統(tǒng)，采用膜泥法a/o工藝，以及缺氧—好氧高性能生物濾池組合工藝等，這也是近年來的研究熱點之一，既傳統(tǒng)的初沉池預處理被厭氧—好氧水解池所代替。近還出現(xiàn)了微孔膜生物反應器，該裝置由微孔膜組件與生物反應器組成，用無機微孔膜組件代替沉淀池，實現(xiàn)泥水分離，可以大大提高反應裝置內(nèi)的污泥濃度，有利于提高反應器的容積負荷、減少占地面積。有研究將其用于處理含高凝固油廢水，處理效果穩(wěn)定，抗沖擊負荷能力強，操作簡便。