طراحی ساختار راکتور خوب برای بهبود عملکرد راکتور و کاهش هزینه های ساخت بسیار مهم است. برای سیستم های MSL، طراحی SMB ها تاثیر مهمی بر عملکرد سیستم MSL دارد. در اکثر مطالعات در مقیاس آزمایشگاهی، اندازه SMB به یک آجر مربع نزدیکتر است [۹,۱۵,۱۶,۶۰,۶۸]، اما باید توجه داشت که SMB های باریک و نازک تر به نفع سیستم های MSL بیشتر می شوند.

SMB های باریک تر تعداد PL ها را بین SMB ها افزایش می دهند، که برای توزیع خوب جریان آب مفیدتر است، بنابراین عملکرد سیستم را بهبود می بخشد و خطر گرفتگی را کاهش می دهد. [۶۹,۷۰]. علاوه بر این، SMB های باریک تر، سطح کلی جانبی SMB ها را در سیستم های MSL افزایش می دهند، که منجر به تماس بین فاضلاب و SMB ها می شود، بنابراین عملکرد حذف سیستم های MSL را بهبود می بخشد. [۷۱,۷۲]. SMB های نازک تر برای اجرای کامل عملکرد ضد عفونی SMB ها مفید هستند زیرا قسمت بالایی SMB های ضخیم تر مستعد گرفتگی هستند. [۷۱]. علاوه بر این، SMB های نازک تر می توانند لایه های SMB را در سیستم MSL افزایش دهند، در نتیجه سطح کل SMB ها را افزایش می دهند، که منجر به بهبود عملکرد حذف COD، BOD می شود._۵، SS و TP [72]. بنابراین، اندازه SMB ها با ابعاد در محدوده (۴٫۵-۹) سانتی متر × (۴٫۵-۹) سانتی متر × (۲-۴) سانتی متر (طول × عرض × ارتفاع) ممکن است به طور بالقوه عملکرد سیستم را افزایش دهند.

علاوه بر این، عملکرد سیستم MSL را می توان با بهبود شکل SMB بیشتر بهینه کرد. اگرچه تاکنون تنها یک گزارش در مورد بهینه سازی شکل SMB وجود دارد، اما بسیار دلگرم کننده و الهام بخش است. SMB های U شکل (شکل ۳الف) که Latrach و همکاران. [۳۷] طراحی شده یک الگوی پر پیچ و خم از جریان آب را در سیستم ایجاد می کند، که اجازه می دهد آب به طور یکنواخت تر در سراسر سیستم جریان داشته باشد و ناحیه مرده را در مقایسه با یک سیستم استاندارد MSL کاهش می دهد.شکل ۳ب). علاوه بر این، این طراحی همچنین زمان ماند هیدرولیکی و حجم موثر سیستم را افزایش می‌دهد که باعث افزایش بیشتر اثرات حذف سیستم MSL برای کلیفرم‌ها و مواد مغذی می‌شود. هنگام تصفیه پساب ثانویه از یک تصفیه خانه فاضلاب خانگی، راندمان حذف سیستم MSL با SMB های U شکل برای آمونیاک، TN و TP در مقایسه با سیستم MSL با SMB های رایج بیش از ۱۰٪ افزایش یافته است. بنابراین، طراحی شکل SMB نیز نقش مهمی در بهبود عملکرد سیستم MSL ایفا می کند و در مطالعات آتی باید به این جهت توجه بیشتری شود.

در مطالعات قبلی [۹,۳۵,۳۶]SMB ها عمدتاً شامل خاک اره، کاه برنج، پودر آهن/سرباره آهن، زغال چوب و خاک بودند. این مؤلفه‌ها نقش‌های متفاوتی در حذف آلودگی ایفا می‌کنند و فضایی برای بهبود مؤلفه‌های SMB برای بهینه‌سازی عملکرد سیستم MSL وجود دارد.

منابع کربن طبیعی سنتی، مانند خاک اره و کاه برنج، اگرچه ارزان و در دسترس هستند، اغلب دارای نیتروژن بالا و خطر گرفتگی هستند. [۷۳]. بنابراین، بهینه سازی منابع کربن در SMB ها ضروری است. در سال‌های اخیر، بسترهای جامد OM که به‌عنوان منابع کربن و حامل‌های بیوفیلم عمل می‌کنند، چشم‌انداز کاربردی خوبی در تصفیه فاضلاب نسبت کربن به نیتروژن کم به دلیل اثر آزادسازی کربن خوب و بهبود قابل‌توجه راندمان نیترات زدایی نشان داده‌اند. [۷۴,۷۵,۷۶]. این یک دیدگاه جدید برای بهینه سازی ترکیب مواد SMB ها ارائه می دهد. ثابت شده است که افزودن یک منبع کربن جدید در SMB ها برای فرآیندهای نیترات زدایی در سیستم های MSL مفید است. برای مثال، ژو و همکاران. [۷۷] یک منبع کربن ترکیبی جدید، خاک اره پلی هیدروکسی بوتیرات (PHBV) ایجاد کرد و آن را با سنگ خربزه، سرباره شستشوی کوره بلند و خاک هوموس در SMB ها مخلوط کرد. خاک اره PHBV به افزایش فراوانی ژن نیترات زدایی، افزایش فرآیندهای متابولیک انرژی و تحریک فعالیت آنزیمی هیستیدین کیناز، گلیکوژن فسفوریلاز و آنزیم‌های ATP کمک کرد. در نتیجه، عملکرد نیترات زدایی سیستم MSL تقویت شد. سونگ و همکاران [۱۰] پلی (بوبولوسوکسینات) (PBS) را به SMB ها اضافه کرد و با خاک سطحی، خاک اره و پودر آهن به نسبت ۱: ۷: ۱: ۱ مخلوط شد، بنابراین به بهبود راندمان نیترات زدایی رسید. با این حال، هونگ و همکاران. [۷۳] دریافتند که هنگام اختلاط PBS، خاک، سرباره و پودر آهن به SMB ها، حذف نیتروژن آمونیاک و TN تحت تاثیر منفی قرار گرفت. این احتمالاً به دلیل کربن آزاد شده توسط PBS در SMB ها در لایه های فوقانی بود که رشد و فعالیت باکتری های هتروتروف را تسهیل می کرد و این امر فعالیت باکتری های نیتریفیکاسیون را مهار می کرد. این منجر به کاهش راندمان حذف نیتروژن آمونیاک، تضعیف بیشتر فرآیند نیتروژن زدایی و در نهایت منجر به کاهش راندمان حذف TN شد.

همانطور که قبلا ذکر شد، ذرات آهن می توانند یون های آهن را آزاد کنند و باعث حذف فسفر در آب شوند و بنابراین نقش مهمی در عملکرد حذف فسفر سیستم های MSL ایفا کنند. استفاده از منابع آهن مقرون به صرفه و در دسترس، مانند مواد طبیعی محلی یا ضایعات جامد حاوی آهن، برای جایگزینی ذرات آهن امیدوارکننده است. چن و همکاران [۷۸] سعی شد از خاک رس قرمز معمولی محلی حاوی اکسید آهن به جای ذرات آهن برای افزودن به SMB ها استفاده کند. اگرچه راندمان حذف TP سیستم MSL که از خاک رس قرمز محلی استفاده می کرد کمتر از سیستم MSL با استفاده از ذرات آهن بود، استفاده از خاک رس قرمز محلی راندمان حذف بالاتری از P در هر گرم آهن را نشان داد و به طور موثر هزینه کلی MSL را کاهش داد. سیستم. سرباره های ضایعات فولادسازی نیز برای جایگزینی ذرات آهن در SMB ها به کار گرفته شده اند و راندمان حذف فسفر بیش از ۸۵ درصد گزارش شده است. [۷۹]. با این حال، مطالعات فوق بر تأثیر منبع آهن در حذف فسفر متمرکز شده است. اینکه آیا تغییر منبع آهن بر ساختار جامعه در SMB ها تأثیر می گذارد و در نتیجه بر عملکرد حذف سایر آلاینده ها مانند COD، BOD و TN تأثیر می گذارد، ذکر نشده است. از آنجایی که آهن بر فعالیت باکتری ها و ساختارهای جامعه میکروبی تأثیر می گذارد [۸۰,۸۱,۸۲]که به عملکرد سیستم در حذف آلاینده‌های مختلف مربوط می‌شود، تحقیقات آینده باید به‌جای تمرکز صرف بر حذف فسفر، تأثیر منابع آهن را بر عملکرد کلی سیستم‌های MSL کاملاً در نظر بگیرد.

عملکردهای جذب و تخریب میکروارگانیسم‌ها نقش مهمی در عملکرد حذف آلاینده‌های سیستم‌های MSL دارند. بهینه سازی عملکرد سیستم MSL از طریق افزودن میکروارگانیسم های کاربردی ارزشمند است. در حال حاضر، هیچ مطالعه ای که افزودن مستقیم عوامل میکروبی عملکردی را بررسی کرده باشد، گزارش نشده است. این ممکن است به دلیل هزینه بالای عوامل میکروبی باشد، به این معنی که استفاده از آنها یک گزینه اقتصادی نیست. لجن فعال حاصل از WWTP حاوی تعداد زیادی میکروارگانیسم های کاربردی است و ارزان و آسان به دست می آید و می تواند جایگزینی برای عوامل میکروبی کاربردی باشد. سونگ و همکاران [۱۱] لجن فعال را به SMB ها با نسبت وزن خشک ۰٪، ۵٪، ۱۰٪ و ۲۰٪ در یک سیستم MSL برای تصفیه فاضلاب آبزی پروری لاک پشت اضافه کرد. مشخص شد که افزودن ۲۰ درصد لجن فعال به SMB ها به طور قابل توجهی راندمان حذف نیتروژن آمونیاکی سیستم MSL را افزایش می دهد. تجزیه و تحلیل الکتروفورز ژل گرادیان دناتوره کننده نشان داد که با افزودن لجن فعال به SMB ها، باکتری های نیتریفیکاسیون در سیستم MSL غنی شده و پایداری فرآیند نیتریفیکاسیون نیز بهبود یافته است. این مطالعه چشم انداز خوب افزودن میکروارگانیسم های عملکردی برون زا را برای بهبود عملکرد سیستم MSL نشان داد. با این حال، باکتری های عملکردی در لجن فعال با سیستم MSL سازگار شدند. در مورد دیگری، هونگ و همکاران. [۷۳] گزارش داد که افزودن لجن فعال به دلیل مرگ برخی از باکتری ها که نمی توانند در محیط بی هوازی در SMB ها زنده بمانند، بر راندمان حذف COD تأثیر منفی گذاشته است. علاوه بر این، میکروارگانیسم‌های بومی در خاک و پساب نقش کلیدی در حذف نیتروژن و فسفات داشتند، در حالی که میکروارگانیسم‌های برون‌زا در SMB ها نقش اصلی را بازی نکردند. این مطالعه نشان داد که آیا میکروارگانیسم‌های خارجی معرفی‌شده می‌توانند با محیط یک سیستم MSL سازگار شوند و مزیت خاصی را در رقابت با میکروارگانیسم‌های بومی در یک سیستم MSL حفظ کنند، کلید تعیین اینکه آیا افزودن میکروارگانیسم‌های خارجی می‌تواند عملکرد سیستم MSL را بهبود بخشد یا خیر. بنابراین، هنگام افزودن میکروارگانیسم‌های اگزوژن، شرایط عملیاتی سیستم‌های MSL و ویژگی‌های میکروارگانیسم‌های اگزوژن باید به طور کامل در نظر گرفته شود تا اثر افزودن میکروارگانیسم‌های خارجی به حداکثر برسد.

علاوه بر این، شایان ذکر است که با پیشرفت سریع علم مواد، انواع مواد محیطی جدید برای کنترل آلودگی به طور مداوم در حال تحقیق و توسعه هستند. به عنوان مثال، نانومواد مختلف مبتنی بر فلز و کربن [۸۳,۸۴,۸۵]و همچنین سایر کاتالیزورهای کامپوزیتی [۸۶,۸۷,۸۸,۸۹]، به طور گسترده ای در تصفیه فاضلاب استفاده می شود. این مواد عملکرد خوبی در حذف آلاینده ها از خود نشان داده اند. بنابراین، مواد کاربردی محیطی جدید نیز ممکن است به SMB ها برای بهبود عملکرد سیستم MSL اضافه شوند. با این حال، هنوز هیچ گزارشی در مورد استفاده از مواد ذکر شده در SMB وجود ندارد. تحقیقات مربوطه باید در آینده انجام شود. با این وجود، نمی توان نادیده گرفت که این مواد ممکن است اثرات نامطلوبی بر میکروارگانیسم ها داشته باشند [۹۰,۹۱] و گیاهان [۹۲] در آب و خاک، و توجه کافی به این موضوع نیز باید در تحقیقات آتی صورت گیرد.