Attraverso la tecnologia MBBR è possibile realizzare processi depurativi biologici aerobici, anossici o anaerobici a biomassa adesa pura. Come noto, le popolazioni batteriche utilizzate nei trattamenti depurativi possono essere presenti nei reattori biologici sotto due diverse forme: in fiocchi sospesi nel liquido o in pellicole biologiche che si sviluppano su appositi supporti inerti. Si parla rispettivamente di processi biologici a biomassa sospesa o a biomassa adesa.
Nei processi a biomassa adesa, la biomassa attiva si sviluppa all’interno del reattore biologico sotto forma di una pellicola biologica (biofilm) più o meno spessa, adesa alla superficie di supporti inerti di diversa forma, dimensione e materiale. La particolarità di tali processi, rispetto a quelli a biomassa sospesa, è legata alla notevole importanza che assumono i fenomeni diffusivi nel moto dei substrati (contaminanti organici, nutrienti, ossigeno, ecc.) e dei prodotti di reazione (anidride carbonica, azoto, nitrati ecc.) all’interno dello strato limite tra liquame e pellicola biologica, nei due opposti sensi.
L’ispessirsi della pellicola per effetto della crescita biologica limita la penetrazione dei diversi substrati all’interno della stessa e, unitamente alle azioni idrodinamiche presenti nel reattore biologico, ne determina il distacco dal supporto (il cosiddetto “spoglio” della biomassa): questo rappresenta il fango in eccesso (supero) prodotto dal sistema, da allontanare per mantenere il sistema in condizioni stazionarie.
Essendo l’MBBR un processo basato sul biofilm (o pellicola biologica) il cuore del processo è il carrier (o supporto), sul quale tale biofilm si deve sviluppare. I supporti sono realizzati in polietilene o polipropilene, con una densità molto vicina a quella dell’acqua. La loro caratteristica principale è quella di avere una superficie specifica protetta (ovvero quella sulla quale si forma il biofilm) quanto maggiore possibile rispetto al volume in mucchio, in modo da concentrare al massimo la biomassa all’interno del reattore biologico. Infatti, quanto più alta è la superficie specifica protetta del supporto, tanto più piccolo sarà il reattore biologico rispetto ad un convenzionale processo a fanghi attivi.
I parametri fondamentali che caratterizzano il riempimento utilizzato sono:
Struttura e forma: rigidi a canale aperto, a forma di tronchetti cilindrici con superficie corrugata sia esternamente sia internamente; il particolare tipo di corrugazione contrasta la compenetrazione degli elementi evitando la rimozione della biomassa per sfregamento. Ogni elemento è munito di una o più crociere centrali che formano un certo numero di canali all’interno del cilindretto; in ogni canale ancorate alla superficie periferica vi sono due o più lamelle che incrementano notevolmente la superficie utile.
Tasso di riempimento: rappresenta il rapporto tra il volume apparente (pieno + vuoto), occupato dal mezzo di riempimento in vasca vuota e il volume della vasca stessa.
Superficie specifica: rappresenta il rapporto tra la superficie del mezzo di riempimento disponibile all’attecchimento e lo sviluppo del biofilm biologico e il volume in mucchio del riempimento stesso.
Densità: con particolare riferimento al sistema a letto dinamico il riempimento utilizzato presenta dei valori di densità lievemente maggiore di quella del mezzo in cui è immerso. Viene in tal modo assicurata una maggiore mobilità in vasca e maggiori tassi di riempimento.
Nessuno di questi supporti è soggetto ad usura, per cui, dopo il caricamento iniziale, non è più necessario prevedere alcun reintegro. Come già accennato, all’interno dei reattori i supporti sono liberi di muoversi. La loro movimentazione è garantita, oltre che dalla spinta del liquame in transito, da miscelatori meccanici nel caso di reattori anossici e dall’insufflazione di aria nel caso di reattori aerobici; nei reattori a ciclo alternati la miscelazione viene realizzata unicamente dal sistema di diffusione dell’aria.