MBBR در دماهای پایین: عملیات، سازگاری میکروبی و بهینه سازی فرآیند

پیشرفت پژوهش در عملیات فرآیند و کاربرد MBBR سیستم های در دمای پایین

نمای کلی

فرآیند راکتور بیوفیلم بستر متحرک (MBBR) یکی از فناوری‌های پرکاربرد تصفیه فاضلاب بیوفیلم در حال حاضر است. در مقایسه با فرآیندهای لجن فعال معمولی، MBBR مزایایی مانند کیفیت موثر پساب، مقاومت قوی در برابر بارهای ضربه ای و عدم نیاز به بازگشت لجن یا شستشوی معکوس را ارائه می دهد. در طول دوره دمای پایین در زمستان، به ویژه در مناطق شمالی و فلات های جنوب غربی، دمای هوا می تواند به راحتی به زیر 5 درجه برسد و دمای آب می تواند به زیر 15 درجه برسد. دماهای پایین ممکن است منجر به عدم انطباق-شاخص‌های پساب خروجی مانند تقاضای اکسیژن شیمیایی (COD)، نیتروژن آمونیاکی و نیتروژن کل در سیستم‌های MBBR شود. حذف نیتروژن بیوفیلم شامل نیتریفیکاسیون هوازی و نیتروژن زدایی بدون اکسیژن است و دما یکی از عوامل کلیدی موثر بر این فرآیندها است. با کاهش دما، نرخ نیتریفیکاسیون باکتری ها در سیستم های لجن فعال به تدریج کاهش می یابد، با کاهش قابل توجهی در ظرفیت نیتریفیکاسیون زمانی که دما به زیر 8 درجه می رسد. این مقاله به طور سیستماتیک در مورد عملکرد فرآیندهای MBBR تحت شرایط دمای پایین از جنبه‌هایی مانند جوامع میکروبی، فناوری‌های تقویت حامل، و ترکیب‌ها و دستکاری‌های فرآیند توضیح می‌دهد و منابعی برای تحقیقات و کاربردهای بیشتر ارائه می‌دهد.

1. تحقیق در مورد جوامع میکروبی در سیستم‌های MBBR با دمای پایین-

در حال حاضر، فرآیند اصلی در تصفیه خانه های فاضلاب، تصفیه بیولوژیکی است.دمای پایین در زمستان (کمتر یا مساوی 15 درجه) از فعالیت باکتری های نیتریفیکاسیون در بیورآکتورها جلوگیری می کند و بر فرآیند نیتریفیکاسیون تأثیر می گذارد و ظرفیت حذف نیتروژن سیستم را محدود می کند.. باکتری‌های نیتروفیک اتوتروف با چرخه‌های تولید طولانی هستند و به تغییرات دما حساس هستند و محدوده دمایی رشد بهینه آن بین 20 تا 35 درجه است.

1.1 فعالیت میکروبی

بیوفیلم‌های موجود در راکتورهای MBBR متصل به سطوح حامل رشد می‌کنند و از رشد میکروارگانیسم‌ها با چرخه‌های تولید طولانی حمایت می‌کنند و در نتیجه محتوای باکتری‌های نیتریف کننده را در سیستم افزایش می‌دهند. در مقایسه با فرآیندهای لجن فعال، MBBR عملکرد نیتریفیکاسیون قوی‌تری در دماهای پایین نشان می‌دهد، که باعث می‌شود به طور گسترده در تصفیه فاضلاب با دمای پایین استفاده شود. دمای پایین یکی از عوامل محیطی مهم موثر بر عملکرد نیتریفیکاسیون این راکتور است. کاهش دما منجر به کاهش سیالیت غشای سلولی و کاتالیز آنزیم، کاهش انتقال مواد و نرخ متابولیک می‌شود و در نتیجه بر پایداری ساختارهای ثانویه اسید نوکلئیک تأثیر می‌گذارد و از تکثیر DNA، رونویسی mRNA و ترجمه جلوگیری می‌کند. هنگامی که دما به زیر نقطه انجماد سیتوپلاسمی می‌رسد، کریستال‌های یخ در سلول‌ها تشکیل می‌شوند که باعث آسیب ساختاری شدید می‌شوند. مطالعات Qiu Tian و همکاران. نشان داد کهفعالیت های اکسیداسیون آمونیاک و اکسیداسیون نیتریت بیوفیلم MBBR در دمای 10 درجه به ترتیب 55% و 56% از فعالیت های اکسیداسیون 20 درجه بود.. ژنگ ژیجیا و همکاران نرخ نیتریفیکاسیون لجن فعال را در داخل آزمایش کردیک تصفیه خانه فاضلاب در تابستان (20 درجه) و زمستان (8 درجه)، دریافت که میزان نیتروژن نیتروژن آمونیاکی در 8 درجه 48.5٪ از آن در 20 درجه است.. تأثیر دمای پایین بر ظرفیت نیتریفیکاسیون مخازن بیوشیمیایی شامل دو جنبه است: اول اینکه دمای پایین بر فعالیت جوامع باکتریایی نیتریفیک کننده تأثیر می گذارد و دوم اینکه دماهای پایین طولانی مدت جمعیت باکتری های نیتریفیک کننده در لجن فعال را کاهش می دهد.

1.2 مسابقه جامعه میکروبی

از آنجایی که باکتری های نیتریفیکاتور اتوتروف هستند، سایر جوامع میکروبی به طور قابل توجهی بر فرآیند نیتریفیکاسیون تأثیر می گذارند و به شدت با باکتری های نیتریفیک کننده رقابت می کنند. هوولینگ و همکاران آزمایش‌های فرآیند MBBR را انجام داد و نشان داد که در دمای 4 درجه، MBBR دارای پتانسیل نیتریفیکاسیون مشخصی است، اما رشد بیش از حد میکروارگانیسم‌های هتروتروف در سیستم تا حدودی میزان نیتریفیکاسیون را کاهش داد. شائو شوهای و همکاران نشان داد که اثر حذف نیتروژن MBBR تک مرحله ای به دلیل رقابت بین باکتری های نیتریفیک و هتروتروف ایده آل نیست. هان ونجی و همکاران تغییرات جامعه میکروبی و الگوهای توزیع بیولوژیکی را در یک تصفیه خانه فاضلاب با استفاده از فرآیندهای هیبریدی MBBR در طول فصول دمای پایین بررسی کرد و دریافت که تعداد گونه‌های میکروبی در بیوفیلم‌های حامل معلق کمتر از لجن فعال از همان سیستم، با توزیع گونه‌های نابرابر بود. افزودن حامل‌های معلق تنوع میکروبی را در سیستم افزایش داد، در حالی که حالت‌های نفوذی و عملیاتی انتخاب‌پذیری خاصی بر ترکیب جامعه میکروبی داشتند. وو هان و همکاران شبیه سازی تصفیه فاضلاب خانگی با استفاده از سه راکتور دسته ای متوالی MBBR با انواع پرکننده. با کاهش تدریجی دما (25، 20، 15، 10، 6 و 5 درجه) برای کشت و سازگاری بیوفیلم‌ها برای فاضلاب با دمای پایین{19}، آنها دریافتند که میکروارگانیسم‌های مختلفی در سه راکتور غالب هستند. نتایج توالی یابی با توان بالا نشان داد که در درجه 5، میکروارگانیسم های تجزیه کننده مواد آلی در هر سه راکتور غالب بودند. یکی از رآکتورها با موفقیت باکتری‌های نیتریفیک کننده روان دوست را سازگار و غنی کرد، در حالی که دو راکتور دیگر دارای فراوانی بیشتری از نیتروژن{23}}باکتری‌های تثبیت کننده نامطلوب برای حذف نیتروژن بودند.

1.3 سازگاری میکروارگانیسم های روان دوست

فناوری افزایش سازگاری و غنی‌سازی برای جوامع میکروبی غالب-در دمای پایینروشی موثر برای بهبود کارایی عملیاتی و پایداری MBBR در شرایط دمای پایین-. از طریق القای تدریجی و کشت بهینه، جمعیت‌های غالب غربال و اعمال می‌شوند، با استفاده از تحمل قوی جوامع میکروبی برای کاهش تأثیر دماهای پایین، و پتانسیل پایداری طولانی‌مدت ارائه می‌دهند. وانگ دان و همکاران دریافتند که تحت شرایط دمای پایین-زمستان، افزودن لجن فعال حاوی جوامع میکروبی مقاوم به سرما برای دستیابی به یک بیوراکتور هیبریدی همزیست بیوفیلم، لجن فعال، مزایایی مانند راه اندازی سریع، تشکیل سریع بیوفیلم و اثرات درمان پایدار را ارائه می دهد. دلاتولا و همکاران دریافتند که کربن زدایی سیستم در 1 درجه باعث افزایش زیست توده فعال نیتریفیکاسیون، ضخیم شدن بیوفیلم، به طور موثری افزایش تعداد سلول های زنده در طول عملیات دمای پایین{11}}و افزایش عملکرد نیتریفیکاسیون سیستم می شود. علاوه بر این، NO، N2H4، NH2OH، و غیره، واسطه های کلیدی هستند که فرآیند اکسیداسیون بی هوازی آمونیوم (anammox) را تحریک می کنند و مهار باکتری anammox توسط NO2 را کاهش می دهند. Zekker و همکاران، در مطالعه‌ای که در مورد تصفیه فاضلاب با غلظت بالا (غلظت نیتروژن آمونیاکی 740 میلی‌گرم در لیتر) با سیستم MBBR انجام شد، دریافتند که افزودن NO به طور قابل‌توجهی فرآیند آناموکس را تسریع می‌کند و فراوانی باکتری‌های اکسیدکننده آمونیاک به طور متناسب در طول عملیات سیستم افزایش می‌یابد.

2. تحقیق در مورد فن آوری های افزایش حامل برای MBBR در دماهای پایین

انتخاب پرکننده‌های معلق MBBR یکی از فناوری‌های اصلی این فرآیند برای تصفیه فاضلاب و یک عامل کلیدی مؤثر بر کارایی فرآیند و هزینه‌های مهندسی است. پرکننده‌های پرکننده معمولاً شامل پرکننده‌های لانه زنبوری، پرکننده‌های نیمه نرم، و پرکننده‌های کامپوزیت هستند. کاربردهای عملی ممکن است با مسائلی مانند گرفتگی پرکننده، تجمع و پیری مواجه شوند. در شرایط دمای پایین، تشکیل بیوفیلم بر روی پرکننده‌های MBBR کندتر است، به طور بالقوه دوره راه‌اندازی تجهیزات را طولانی‌تر می‌کند، مانع از عملکرد عادی فرآیند می‌شود، در نتیجه مقاومت در برابر ضربه ضعیف ایجاد می‌کند و به اثرات درمان مورد انتظار دست نمی‌یابد. حامل های معلق MBBR مورد استفاده صنعتی از نظر اندازه و شکل متفاوت هستند و از پلیمرهای مولکولی بالا مانند پلی اتیلن با چگالی بالا (HDPE)، پلی اتیلن (PE) یا پلی پروپیلن (PP) از طریق روش هایی مانند اکستروژن مذاب یا دانه بندی ساخته می شوند. با کاربرد مهندسی در مقیاس بزرگ این فرآیند، تنوع حامل های تجاری به تدریج افزایش یافته است. طراحی و پردازش حامل را می‌توان با کیفیت آب و ویژگی‌های رشد میکروبی تنظیم کرد و بهینه‌سازی و بهبود هدفمند را برای بهبود سیستم‌های بیوفیلم MBBR در شرایط{10}در دمای پایین ممکن می‌سازد. در کاربردهای عملی، اصلاحات حامل عمدتاً بر بهبود مساحت سطح خاص، آب دوستی، زیست{12}}میل ترکیبی، خواص مغناطیسی و غیره تمرکز دارند تا انتقال جرم حامل، تشکیل بیوفیلم و عملکرد تصفیه فاضلاب را افزایش دهند.

2.1 بارگذاری مغناطیسی

تحقیقات فعلی استفاده از میدان های مغناطیسی را برای بهینه سازی ظرفیت تصفیه فاضلاب MBBR در دماهای پایین مورد بررسی قرار داده است.میدان های مغناطیسی با قدرت های خاص می توانند حذف آلاینده ها را در فرآیندهای تصفیه بیولوژیکی افزایش دهند. تحت میدان‌های مغناطیسی ضعیف، آلاینده‌های آلی بر روی سطح حامل‌های بیولوژیکی مغناطیسی از طریق تجمع و جذب مغناطیسی، به کمک نیروهای مغناطیسی، نیروهای لورنتس، و اثرات مگنتو{1}}کلوئیدی غنی می‌شوند. در محدوده شدت مناسب، میدان های مغناطیسی می توانند استفاده از اکسیژن میکروبی را بهبود بخشند، متابولیسم رشد میکروبی و فعالیت آنزیم را افزایش دهند و نفوذپذیری غشای سلولی را افزایش دهند. جینگ شوانگی و همکاران اثرات مقایسه ای افزودن حامل های مغناطیسی [پلی اتیلن، پودر مغناطیسی آهن نئودیمیم بور (Nd2Fe14B)، و پلی کواترنیوم{9}}10 ​​(PQAS{11}}10)، و غیره] را در مقابل حامل های تجاری در راکتورهای MBBR مورد مطالعه قرار داد. نتایج نشان داد که در شرایط دمای پایین، حامل‌های مغناطیسی به طور قابل‌توجهی فعالیت نیتریفیکاسیون بیوفیلم را بهبود می‌بخشند، ترشح ماده پلیمری خارج سلولی (EPS) را تقویت می‌کنند و مورفولوژی و ساختار بیوفیلم را حفظ و بهبود می‌بخشند. حامل های مغناطیسی جنس های باکتری های نیتریف کننده بیشتری را غنی کردند، با فراوانی نسبی باکتری های اکسید کننده آمونیاک و باکتری های اکسید کننده نیتریت به ترتیب 1.82 برابر و 1.05 برابر در مقایسه با حامل های تجاری افزایش یافت و دو جنس باکتری نیتریف کننده منحصر به فرد را سازگار و غنی کردند.

2.2 اصلاح حامل

علاوه بر بارگذاری مغناطیسی، اصلاح میل ترکیبی مواد حامل سنتی مانند پلی اتیلن نیز یک راه مهم برای افزایش عملکرد تشکیل بیوفیلم پرکننده است. سان بو و همکاران از پرکننده‌های معلق نانویی جدید برای تصفیه- فاضلاب خانگی با دمای پایین استفاده کرد. در دمای 10 تا 12 درجه، دوره تشکیل بیوفیلم برای پرکننده‌های نانو کمتر از 18 روز بود، کوتاه‌تر از سایر پرکننده‌ها، با نرخ حذف COD سیستم در حدود 75 درصد پایدار بود که ارزش تبلیغاتی خوبی را نشان می‌داد. رن یانکیانگ و همکاران از پرکننده های معلق لانه زنبوری ساخته شده از مواد آلیاژی پلیمری بسیار آبدوست برای تصفیه پساب مخزن ته نشینی اولیه یک تصفیه خانه فاضلاب در شرایط دمای پایین{10}}. نتایج نشان داد که این پرکننده‌های معلق به طور موثر ظرفیت اتصال میکروارگانیسم‌های فعال سطحی را بهبود می‌بخشند و به افزایش اثرات درمان فرآیند MBBR کمک می‌کنند. هان شیائیون و همکاران از فوم پلی یورتان نرم با ساختار منفذی توسعه یافته به عنوان یک حامل بی حرکت برای تثبیت جوامع میکروبی مقاوم به سرما{15} کارآمد جدا شده از لجن فعال استفاده کرد. پس از افزودن این پرکننده به راکتور، اثرات تصفیه آلاینده به طور قابل توجهی بهبود یافت، با نرخ حذف COD 82٪ و نرخ حذف اکسیژن بیوشیمیایی (BOD) 92٪ در شرایط دمای پایین. چن و همکاران از فرآیند MBBR با پرکننده ژل پلی وینیل الکل (PVA) تلقیح شده با باکتری HN{22}}AD برای تصفیه فاضلاب پرورش دام و طیور به جای لجن فعال استفاده کرد. تحت نسبت‌های کربن{24} به نیتروژن مختلف (C/N)، عملکرد حامل‌های مختلف به‌طور قابل‌توجهی متفاوت بود. ساختار متخلخل ژل PVA از باکتری ها محافظت می کند و در نتیجه عملکرد پایدارتری دارد. تجزیه و تحلیل میکروبی نشان داد که فرآیند MBBR با حامل های ژل PVA باعث رشد باکتری های اتوتروف و باکتری HN{28}}AD (پاراکوکوس و اسینتوباکتر) می شود.

3. ترکیب فرآیند و تنظیم MBBR در دماهای پایین

این سیستم دارای الزامات منحصر به فردی برای تشکیل بیوفیلم بر روی سطوح پرکننده است که اهمیت ترکیب فرآیند و تنظیم را برجسته می کند. نیتریفیکاسیون پایدار در MBBR را می توان از طریق تنظیم پارامترها و نسبت های فرآیند به دست آورد. جبران اثرات دمای پایین از طریق محدودیت های شدیدتر یک روش نسبتا مستقیم و موثر است.

3.1 هوادهی

فرآیند MBBR در حال حاضر عمدتاً در محیط های هوازی اعمال می شود. سرعت و روش هوادهی در راکتور مستقیماً بر محتوای اکسیژن محلول (DO) در سیستم و ویژگی های تشکیل بیوفیلم تأثیر می گذارد و در نتیجه بر سطح تخریب آلاینده ها تأثیر می گذارد. چن لانگ و همکاران، در طول تصفیه فاضلاب صنعتی، با استفاده از اقداماتی مانند هوادهی دسته ای، دستیابی به نرخ حذف COD 95.5٪ و نرخ حذف نیتروژن آمونیاکی 91٪، به طور موثر به مشکلات در تشکیل بیوفیلم پرداختند. پرسون و همکاران از MBBR برای تصفیه فاضلاب مخلوط زباله آشپزخانه و آب سیاه پس از پیش تصفیه بی هوازی در 10 درجه استفاده کرد و از طریق هوادهی متناوب به نیتریفیکاسیون کامل دست یافت. بیان و همکاران دریافتند که کنترل یک نسبت ثابت بین DO و غلظت نیتروژن کل آمونیاک اثرات پساب را در دماهای پایین بهینه می کند. هنگامی که نسبت کنترل از 0.17 تجاوز نمی کرد، فرآیند نیتریفیکاسیون در 6 درجه ثابت می ماند.

3.2 کربن-به-نسبت نیتروژن (C/N)

رقابت آشکاری بین باکتری های نیتریف کننده و هتروتروف وجود دارد. بنابراین، تنظیم C/N به پارامتر مهمی تبدیل می‌شود که بر تعادل بین ماده آلی و تجزیه نیتروژن در سیستم تأثیر می‌گذارد. چن و همکاران نشان داد که در سیستم های MBBR، زمانی که C/N بین 4 تا 15 بود، نرخ حذف COD بالای 90 درصد بود. هنگامی که C/N به 1 کاهش یافت، نرخ حذف COD به طور قابل توجهی کاهش یافت. راندمان حذف نیتروژن آمونیاکی سیستم ابتدا افزایش و سپس با کاهش C/N کاهش یافت. چن و همکاران تاثیر C/N را بر عملکرد یک راکتور A/O{10}MBBR تصفیه کننده فاضلاب کشاورزی بررسی کرد.نتایج نشان داد که کاهش C/N است مفید برای بهبود راندمان حذف COD و نیتروژن آمونیاک.

3.3 زمان نگهداری هیدرولیک

زمان نگهداری هیدرولیک (HRT) بار لجن فعال در سیستم واکنش را تعیین می کند. HRT خیلی زیاد یا خیلی کم می تواند بر کارایی درمان و هزینه های ساخت/عملیاتی سیستم های MBBR تأثیر بگذارد. انتخاب یک HRT معقول برای عملکرد پایدار سیستم بسیار مهم است. وان و همکاران MBBR را برای کنترل آلودگی غیرنقطه ای کشاورزی در دماهای پایین- اعمال کرد. تحقیقات نشان داد که در 5 درجه، با کاهش HRT، راندمان حذف آلاینده به طور قابل توجهی کاهش می یابد، به طوری که 8 ساعت حداقل زمان ماند برای اطمینان از نیترات زدایی نیترات به گاز نیتروژن است. وانگ چوانشین و همکاران فاضلاب خانگی تصفیه شده با یک سیستم بیوفیلم بدون اکسیژن/هوازی، با تمرکز بر ویژگی‌های نیتریفیکاسیون و نیتریفیکاسیون همزمان در MBBR در دماهای پایین. نتایج نشان داد که سیستم با افزایش HRT، تثبیت غلظت COD پساب و نیتروژن آمونیاک برای برآورده کردن استانداردها، به خوبی با کاهش دمای فصلی سازگار شد. Shitu از یک پرکننده اسفنجی جدید به عنوان یک حامل بیوفیلم MBBR برای مطالعه اثر تصفیه آب آن در HRT های مختلف استفاده کرد. نتایج نشان داد که اثرات تصفیه آب در 6 ساعت HRT بهترین بود. ژائو ونبین و همکاران نشان داد که HRT بهینه برای حذف آلاینده در فاضلاب توسط سیستم‌های MBBR در شرایط دمای پایین 24 ساعت است. هان لی و همکاران سرعت حذف آلاینده را زمانی که HRT از 15.4 ساعت به 11.0 ساعت در یک خندق اکسیداسیون DE + فرآیند ترکیبی MBBR کاهش یافت، مطالعه کرد. نتایج نشان داد که با کوتاه شدن HRT، راندمان حذف آلاینده به تدریج کاهش می‌یابد، اما کیفیت پساب همچنان می‌تواند نیازهای هدف کیفیت آب را برآورده کند، که نشان‌دهنده مقاومت بار شوک قوی سیستم MBBR است.

3.4 ترکیب فرآیند

دنگ روی و همکاران یک فرآیند دو مرحله‌ای-A/O-MBBR برای تصفیه فاضلاب شهری را مطالعه کرد. در شرایط دمای پایین آب و غلظت کم نفوذی، این فرآیند ترکیبی مقاومت در برابر ضربه قوی و سازگاری با دما، عملکرد پایدار و عملکرد راحت را نشان داد که چشم‌انداز کاربردی خوبی را در تصفیه فاضلاب نشان داد. لواستارینن و همکاران بررسی اثرات تصفیه فرآیند MBBR بر پساب لبنیات پس از پیش تصفیه بی هوازی در دماهای پایین. نتایج نشان داد که این فرآیند می‌تواند 40 تا 70 درصد COD، 50 تا 60 درصد نیتروژن را حذف کند و ترکیبی از پتوی لجن بی‌هوازی بالا رونده (UASB) و MBBR می‌تواند 92 درصد COD، 99 درصد BOD و 65 تا 70 درصد نیتروژن را حذف کند. رو چون و همکاران از یک باردنفو اصلاح شده-MBBR + فرآیند بارش بارگذاری مغناطیسی برای بازسازی یک تصفیه خانه فاضلاب استفاده کرد. با تنظیم نقاط دوز منبع کربن و اجرای رفلاکس چند نقطه‌ای و رفلاکس چند نقطه‌ای در سیستم، استفاده کارآمد از منابع کربن اضافه‌شده خارجی به دست آمد که از اثرات نیتریفیکاسیون و نیترات زدایی در 8.7 درجه، با کیفیت خروجی پایدار بهتر از استانداردهای تخلیه اطمینان حاصل شد.

نتیجه گیری

تحت شرایط دمای پایین، فعالیت میکروبی در سیستم‌های MBBR کاهش می‌یابد، و رقابت آشکاری بین میکروارگانیسم‌های هتروتروف که مواد آلی را درمان می‌کنند و میکروارگانیسم‌های اتوتروف که نیتروژن آمونیاکی را درمان می‌کنند، وجود دارد. بنابراین، بر اساس ترکیب آلاینده‌های آب خام و شاخص‌های مورد نیاز پساب، C/N مناسب باید به طور کامل در نظر گرفته شود. برای اطمینان از کیفیت پساب باید اقداماتی مانند بهبود و سازگار کردن سویه‌های غالب در دمای پایین، غنی‌سازی هدفمند، و افزایش فراوانی جمعیت‌های غالب در حامل‌ها برای شاخص‌های کلیدی اجرا شود.

بهبود حامل وسیله مهمی برای بهبود تحمل دمای پایین-سیستم‌های MBBR و افزایش کارایی تخریب فرآیند است. اقدامات خاص عمدتاً شامل بارگذاری مغناطیسی و عملیات ساختاری حامل ها است. بارگذاری مغناطیسی می تواند اتصال باکتری های نیتریفیک کننده را در دماهای پایین افزایش دهد، فرآیند ترشح EPS را تقویت کند و فعالیت باکتری را بهبود بخشد. بهینه سازی ساختار حامل و خواص سطحی می تواند بازده انتقال جرم آلاینده را تسریع کند، توانایی آنها را برای جامد کردن و محافظت از جوامع میکروبی بهبود بخشد و عملکرد سیستم را با ثبات تر حفظ کند.

فرآیند MBBR خود دارای ویژگی‌های مقاومت در برابر دمای پایین-می‌باشد. با این حال، با بهبود مستمر استانداردهای کیفیت پساب برای تصفیه خانه های فاضلاب، تنظیم شرایط کاری و ترکیب فرآیند MBBR در شرایط دمای پایین{2}به محتوای تحقیقاتی مهم برای پیشرفت فرآیند تبدیل شده است. برای انواع مختلف فاضلاب، شرایط بهینه کاری باید بر اساس شرایط واقعی تعیین شود. در همین حال، ترکیب‌های فرآیند معقول می‌تواند به طور موثر مقاومت بار ضربه‌ای، سازگاری دما و پایداری سیستم‌های MBBR را نسبت به آلاینده‌ها افزایش دهد.