بیشتر از یک قرن است که تصفیه فاضلاب توسط بیوراکتور‌ها انجام می‌شود، در نتیجه تحقیقاتی که انجام شده است سیستم‌های تصفیه و فناوری‌های نوینی ابداع شده که از جمله این طراحی‌ها، طرح راکتور بیوفیلمی بستر متحرک در اواخر دهه‌ی هشتم قرن نوزدهم است که در اروپا به سرعت مورد توجه قرار گرفت و باعث دستیابی به فناوری MBBR[1] در نروژ شد. در حال حاضر این روش موفقیت تجاری بحساب می‌آید و بیش از 400 واحد تصفیه فاضلاب در مقیاس بزرگ و نیز در واحدهای کوچک به‌منظور تصفیه در محل، بر پایه این فرآیند وجود دارد. آغاز عملی توسعه‌ی فرآیند بیوفیلمی بستر متحرک از سال 1998 با پیشنهاد سازمان کنترل آلودگی نروژ برای طراحی تاسیسات کوچک تصفیه‌خانه فاضلاب شکل گرفت. این پیشنهاد شامل طراحی تاسیسات تصفیه بیولوژیکی/ شیمیایی بر اساس فرآیند بیوفیلمی با بارگذاری اندک و تانک بزرگی به منظور جداسازی لجن بود که به‌عنوان واحد پیش‌تصفیه، تانک نگهداری لجن و تانک متعادل‌سازی، توانایی عملکرد سه‌گانه را دارا باشد. شرکت نروژی Kaldnes نیز برای اولین بار به طراحی و توسعه فرآیند برای ساخت تاسیسات کوچک تصفیه فاضلاب با توجه به پیشنهاد فوق اقدام نمود. در طول دهه گذشته از این سیستم برای تصفیه فاضلاب شهری و نیز پساب بسیاری از صنایع از جمله تولید نیشکر، کاغذ، پنیر، پالایشگاه و کشتارگاه بطور موفقیت‌آمیزی به‌کار گرفته شد. هدف از طراحی این سیستم تطابق و بهره‌وری متقابل از دوفرآیند لجن‌فعال و بیوفیلتر در کنار هم و به موازات هم می‌باشد. برخلاف اکثر راکتورهای بیوفیلمی، MBBR از تمام حجم تانک برای رشد بیومس استفاده می‌کند. یکی از امتیازات مهم این سیستم امکان تغییر ظرفیت پذیرش بار آلی به سیستم با تغییر کسر پرشدگی راکتور آکنه‌های بیوفیلم است و به‌طور معمول کسر پرشده راکتور کمتر از 70 درصد است. مانند سایر فرآیندهای بیوفیلمی، نفوذ مولکولی (دیفیوژن) ترکیبات به داخل و خارج بیوفیلم نقش کلیدی در فرآیند ایفا می‌کند لذا ضخامت موثر بیوفیلم اهمیت زیادی دارد که به‌طور معمول عمق نفوذ کامل سوبسترا کمتر از 100 میکرون است بنابراین بیوفیلم ایده‌آل در فرآیند بستر متحرک می‌بایست نازک باشد و بطور یکنواخت در سطح حامل پخش شود که برای دستیابی به این مهم آشفتگی در راکتور اهمیت فوق‌العاده‌ای دارد که به وسیله هوادهی در محدوده‌ای مناسب علاوه بر تامین اکسیژن و انتقال سوبسترا می‌توان ضخامت کم بیوفیلم را با ایجاد نیروی برشی بر آن حفظ کرد.
ایده اصلی نهفته فرآیند MBBR، طراحی سیستمی بود که دارای عملکرد پیوسته باشد، گرفتگی معمولی در سایر روش‌های بیوفیلمی در آن موثر نباشد، به شستشوی معکوس نیاز نداشته، افت هد در آن ناچیز بوده و سطح‌ویژه برای رشد بیوفیلم، حداکثر باشد. این اهداف با رشد بیوفیلم( یا همان بیومس) روی المان‌های حامل کوچکی که در سیال موجود در راکتور شناور بودند، به‌دست‌آمد.
مهم‌ترین مزایای سیستم MBBR نسبت به سایر فرآیندهای تصفیه عبارتند از:
- نبود فضای مرده یا بدون استفاده در تمام حجم راکتور؛
- تغییر ظرفیت پذیرش بار آلی راکتور با تغییر در کسر پرشده راکتور؛
- شوک‌پذیر بودن حتی در برابر بارهای آلی حاصل از ترکیبات سخت تجزیه‌پذیر؛
- افزایش راندمان بدون نیاز به افزایش غلظت MLSS؛
- عدم نیاز به بازیافت بیومس؛
- تولید لجن کم؛
- کم شدن حجم تانک: از آن‌جا که در این سیستم جرم بیومس (چسبیده و معلق)10000 میلی گرم بر لیتر تخمین زده شده، از‌این‌رو به‌ازای واحد حجم تانک، بار بالایی تصفیه می‌شود که همین عامل سبب کاهش حجم تانک می‌گردد:
- حداقل شدن حجم ته‌نشینی ثانویه (زلال‌ساز) به دلیل پایین بودن غلظت MLSS در این فرآیند؛
- نبود مشکل حجیم شدگی لجن در مقایسه با فرآیند لجن‌فعال؛
- امکان بهبود و بهسازی واحدهای قدیمی مانند راکتورهای لجن‌فعال با این سیستم؛
- قابلیت ارتقا و تبدیل بخش‌هایی از تاسیسات بدون استفاده در تصفیه‌خانه‌ها به این سیستم؛
- نبود محدودیت در انتخاب شکل مقطع سیستم؛
- هزینه ساخت پایین؛
- حذف هزینه ساخت و بهره‌برداری خط برگشت لجن نسبت به سیستم لجن‌فعال
معایب سیستم MBBR نیز نسبت به سایر فرآیندهای تصفیه می‌توان به موارد زیر اشاره نمود:
- هزینه‌های تهیه حامل‌های بیوفیلم؛
- گرفتگی دیفیوزرهای هوادهی؛
- ضعیف‌تر بودن خاصیت ته‌نشینی لخته‌ها در فاضلاب خروجی نسبت به فرآیند لجن‌فعال؛
- بالا بودن هزینه سرمایه‌گذاری برای حذف مناسب نیتروژن فاضلاب (به ویژه در تصفیه فاضلاب‌های شهری)؛
- نیاز به اکسیژن محلول بالا برای انجام فرآیند نیتریفیکاسیون به ویژه در فاضلاب‌هایی که دمای بالایی دارند؛