Das Funktionsprinzip vonMBBR (Moving Bed Biofilm Reactor)bio-carriers basiert auf der Integration von Biofilm-Technologie und Fluidisierung.
Sein Kernmechanismus besteht darin, suspendierte Trägerstoffe zu verwenden, um eine effiziente Abwasserbehandlung zu erreichen. Bei diesem Verfahren werden suspendierte Träger mit einer Dichte nahe der von Wasser in den Reaktor gegeben. Durch Belüftung oder Wasserfluss werden diese Träger verflüssigt, wodurch eine dreiphasige (gasförmige -flüssige -feste) Umgebung entsteht, die das mikrobielle Wachstum begünstigt. Die Oberfläche der Träger ist speziell behandelt, um eine raue, poröse Struktur und Hydrophilie zu erhalten und einen idealen Lebensraum für die Anlagerung von Mikroben zu bieten. Mikroorganismen bilden Biofilme auf der Trägeroberfläche und bauen durch Stoffwechselprozesse organische Stoffe im Abwasser ab.
MBBR-Träger zeichnen sich durch eine geschichtete interne und externe Struktur aus:
Das Innere der Träger bildet aufgrund der begrenzten Sauerstoffdurchdringung eine anaerobe oder fakultativ anaerobe Umgebung, die für das Wachstum anaerober Bakterien, wie z. B. denitrifizierender Bakterien, geeignet ist. Das Äußere, das direkt Sauerstoff und Abwasser ausgesetzt ist, bietet Bedingungen für aerobe Bakterien. Durch diese Schichtung kann jeder Träger als Miniaturreaktor fungieren und gleichzeitig die Nitrifikation (wobei aerobe Bakterien Ammoniakstickstoff in Nitrat umwandeln) und Denitrifikation (wobei anaerobe Bakterien Nitrat in Stickstoffgas reduzieren) erleichtern und so die Effizienz der Stickstoffentfernung erheblich steigern. Im Gegensatz zu herkömmlichen festen Trägern bleiben MBBR-Träger durch Fluidisierung häufig mit dem Abwasser in Kontakt und bilden so einen „mobilen Biofilm“. Dies vermeidet nicht nur die mit festen Trägern verbundenen Verstopfungsprobleme, sondern nutzt auch die synergistischen Effekte von suspendiertem Belebtschlamm und anhaftenden Biofilmen, wodurch der Reaktorraum vollständig ausgenutzt und die Behandlungseffizienz verbessert wird.
Das Verfahren vereint die Vorteile der Belebtschlamm- und Biofilmtechnologien:
Eine hohe Schlammkonzentration erhöht die Widerstandsfähigkeit gegenüber Stoßbelastungen, während der fluidisierte Zustand die mikrobielle Erneuerung fördert und Effizienzverluste aufgrund von Alterung und Ablösung des Biofilms verhindert. Darüber hinaus ermöglichen die hohe spezifische Oberfläche und die mikrobielle Bindungsfähigkeit der Träger, dass sie mehr Mikroorganismen pro Volumeneinheit aufnehmen können, was die Entfernungseffizienz von organischem Material und Ammoniakstickstoff erheblich verbessert.
