Η αρχή λειτουργίας τουMBBR (Moving Bed Biofilm Reactor)bio-φορείς βασίζεται στην ενσωμάτωση της τεχνολογίας βιοφίλμ και της ρευστοποίησης.
Ο βασικός μηχανισμός του περιλαμβάνει τη χρήση αιωρούμενων φορέων για την επίτευξη αποτελεσματικής επεξεργασίας λυμάτων. Η διαδικασία περιλαμβάνει την προσθήκη αιωρούμενων φορέων με πυκνότητα κοντά σε αυτή του νερού στον αντιδραστήρα. Υπό αερισμό ή ροή νερού, αυτοί οι φορείς ρευστοποιούνται, δημιουργώντας ένα τριφασικό (αέριο-υγρό-στερεό) περιβάλλον που ευνοεί τη μικροβιακή ανάπτυξη. Η επιφάνεια των φορέων είναι ειδικά επεξεργασμένη ώστε να έχει μια τραχιά, πορώδη δομή και υδροφιλία, παρέχοντας ένα ιδανικό περιβάλλον για μικροβιακή προσκόλληση. Οι μικροοργανισμοί σχηματίζουν βιομεμβράνες στην επιφάνεια του φορέα και αποικοδομούν την οργανική ύλη στα λύματα μέσω μεταβολικών διεργασιών.
Οι φορείς MBBR διαθέτουν μια στρωματοποιημένη εσωτερική και εξωτερική δομή:
Το εσωτερικό των φορέων, λόγω της περιορισμένης διείσδυσης οξυγόνου, σχηματίζει ένα αναερόβιο ή προαιρετικό αναερόβιο περιβάλλον κατάλληλο για την ανάπτυξη αναερόβιων βακτηρίων όπως τα απονιτροποιητικά βακτήρια. Το εξωτερικό, άμεσα εκτεθειμένο σε οξυγόνο και λύματα, παρέχει συνθήκες για αερόβια βακτήρια. Αυτή η διαστρωμάτωση επιτρέπει σε κάθε φορέα να λειτουργεί ως μικροσκοπικός αντιδραστήρας, διευκολύνοντας ταυτόχρονα τη νιτροποίηση (όπου αερόβια βακτήρια μετατρέπουν το άζωτο αμμωνίας σε νιτρικό) και την απονιτροποίηση (όπου τα αναερόβια βακτήρια μειώνουν τα νιτρικά σε αέριο άζωτο), ενισχύοντας σημαντικά την αποτελεσματικότητα απομάκρυνσης αζώτου. Σε αντίθεση με τους παραδοσιακούς σταθερούς φορείς, οι φορείς MBBR διατηρούν συχνή επαφή με τα λύματα μέσω ρευστοποίησης, σχηματίζοντας ένα «κινητό βιοφίλμ». Αυτό όχι μόνο αποφεύγει τα προβλήματα απόφραξης που σχετίζονται με τους σταθερούς φορείς, αλλά επίσης αξιοποιεί τα συνεργιστικά αποτελέσματα της αιωρούμενης ενεργοποιημένης ιλύος και των προσαρτημένων βιοφίλμ, αξιοποιώντας πλήρως τον χώρο του αντιδραστήρα και βελτιώνοντας την αποτελεσματικότητα της επεξεργασίας.
Η διαδικασία συνδυάζει τα πλεονεκτήματα τόσο της ενεργού ιλύος όσο και των τεχνολογιών βιοφίλμ:
Η υψηλή συγκέντρωση λάσπης ενισχύει την αντίσταση στα φορτία κραδασμών, ενώ η ρευστοποιημένη κατάσταση προάγει τη μικροβιακή ανανέωση, αποτρέποντας την απώλεια απόδοσης λόγω γήρανσης και αποκόλλησης του βιοφίλμ. Επιπλέον, η υψηλή ειδική επιφάνεια και η ικανότητα μικροβιακής προσκόλλησης των φορέων τους επιτρέπουν να φιλοξενούν περισσότερους μικροοργανισμούς ανά μονάδα όγκου, βελτιώνοντας σημαντικά την αποτελεσματικότητα απομάκρυνσης της οργανικής ύλης και του αζώτου αμμωνίας.
