Biofilmverfahren gehören zu den ältesten technischen Verfahren der biologischen Abwasserreinigung. Es ist bekannt, daß Biofilme in der Abwasserreinigung zu außerordentlichen Leistungen imstande sind. Definiert wird er im Allgemeinen als eine „natürliche Akkumulation von Mikroorganismen, sorbierter Substanzen und zurückgehaltener Feststoffe an einer Oberfläche“. Organismen, die an einer Fläche festsitzen, verbleiben damit auch in einem Bioreaktor. Beim sogenannten „Bewuchs“ von Oberflächen werden verschiedene Stadien durchlaufen, bevor sich der Biofilm vollständig aufgebaut hat. Dabei enthaltene faserige Strukturen erschweren eine genaue Abgrenzung des Biofilms zu seinem ihn umgebenden Medium. Damit ist gemeint, daß der Biofilm nicht flach und platt (in Schichten), sondern vielmehr strukturiert in den „Wasserkörper“ hineinragt.

Biofilmmodelle dienen im Allgemeinen zum besseren Verständnis der Zusammenhänge der einzelnen Einflussfaktoren auf den Biofilm. Diese bilden somit u. a. die Voraussetzung für die Bemessung von Biofilmreaktoren. Eine Vielzahl der Modelle geht von einem zweidimensionalen Schichtenaufbau aus. Vereinfacht wird der Biofilm dabei in Schichten eingeteilt, in denen sich verschiedene Formen von Lebewesen und Mikroorganismen anordnen. Diese übernehmen auch unterschiedliche Aufgaben, wie z. B. den Abbau verschiedener im Abwasser enthaltener Stoffe. Bei dieser Aufteilung lässt sich z. B. feststellen, daß aerob arbeitende Mikroorganismen vornehmlich in den oberflächennahen Regionen und anaerob arbeitende Mikroorganismen vornehmlich in den unteren Regionen des Biofilms angesiedelt sind.