El principio de proceso del relleno biológico MBBR es aplicar el principio básico del método de biopelícula. Al agregar una cierta cantidad de portadores suspendidos al reactor, se aumenta la biomasa y las especies de microorganismos en el reactor, mejorando así la eficiencia de tratamiento del reactor. Debido a que la densidad del relleno es cercana a la del agua, se encuentra en un estado de mezcla completa con el agua durante la aireación, y el entorno para el crecimiento microbiano es trifásico: gas, líquido y sólido. La acción de colisión y cizallamiento de los portadores en el agua hace que las burbujas de aire sean más finas, aumentando la tasa de utilización de oxígeno. Además, cada portador tiene diferentes tipos de microorganismos tanto en su interior como en su exterior. Algunas bacterias anaeróbicas o facultativas crecen en el interior, mientras que las bacterias aerobias crecen en el exterior. Esto hace que cada portador sea un reactor en miniatura, permitiendo que las reacciones de nitrificación y desnitrificación ocurran simultáneamente, mejorando así el efecto de tratamiento.
En comparación con el proceso de lodos activados y el proceso de reactor biológico de lecho fijo, el MBBR posee tanto la alta eficiencia y flexibilidad operativa del proceso de lodos activados, como las características del proceso de película biológica tradicional, como la resistencia a las cargas de choque, el largo tiempo de retención de sólidos y la baja producción de lodos excedentes.
(1) El relleno está compuesto principalmente de polietileno, polipropileno y sus materiales modificados, espuma de poliuretano, etc. Su densidad relativa es cercana a la del agua. Se presenta principalmente en formas cilíndricas y esféricas, es fácil que se forme una biopelícula, no se aglomera, no se obstruye y es fácil de retirar.
(2) Se forman buenos ambientes aeróbicos, hipóxicos y anaeróbicos en el relleno, permitiendo que las reacciones de nitrificación y desnitrificación ocurran dentro de un solo reactor, lo que tiene un buen efecto en la eliminación del nitrógeno amoniacal.
(3) La concentración de lodos en el reactor es relativamente alta, generalmente de 5 a 10 veces mayor que la del proceso convencional de lodos activados, y puede alcanzar hasta 30 a 40 g/L. Esto mejora la eficiencia del tratamiento de materia orgánica y, al mismo tiempo, aumenta la resistencia a las cargas de choque.
(4) No se requiere soporte para el relleno en el tanque de aireación, lo que facilita el mantenimiento del relleno y del equipo de aireación en el fondo del tanque, al tiempo que ahorra inversión y espacio en el suelo.