Il processo combinato del biofiltro-con membrana ceramica utilizza in modo efficace la rimozione della materia organica e dell'azoto ammoniacale da parte del biofiltro (carbone attivo granulare (GAC) o filtro granulare ceramico), mentre la successiva filtrazione con membrana ceramica separa i componenti solidi e liquidi, intrappola il biofilm invecchiato, rimuove la torbidità, garantisce la sicurezza dei microrganismi effluenti e raggiunge una trasparenza assoluta. I due processi sono accoppiati in modo efficace.
Immagine: composizione della comunità batterica a livello di phylum nel processo combinato con membrana ceramica (dove A1 è acqua non depurata, B2 è biofiltro a granuli ceramici, F1 è lo strato di incrostazione sulla superficie della membrana del processo combinato biofiltro a granuli ceramici-membrana ceramica, C2 è biofiltro GAC e G1 è lo strato di incrostazioni sulla superficie della membrana del processo combinato biofiltro GAC-membrana ceramica).
L'immagine sopra mostra la composizione della comunità batterica a livello di phylum nel processo combinato con membrana ceramica. La composizione della comunità batterica dell'acqua grezza differisce significativamente da quella del biofiltro, mentre la composizione della comunità batterica del biofiltro e dello strato incrostante sulla superficie della membrana non sono significativamente differenti. Ciò indica che il pretrattamento da parte del biofiltro altera la composizione della comunità batterica dello strato di biofouling e rende la struttura della comunità più complessa. La composizione della comunità batterica a livello di phylum nel biofiltro e nello strato di incrostazione superficiale della membrana è costituita principalmente da Proteobacteria, Actinobacteria, Bacteroidetes, Cyanobacteria, Chloroflexi, Verrucomicrobia, Planctomycetes e Firmicutes.
Rispetto alla comunità biologica dell’acqua non depurata, la proporzione di Proteobatteri, Attinobatteri, Chloroflexi, Firmicutes e Bacteroidetes nella comunità microbica del biofiltro è aumentata, mentre la proporzione di Attinobatteri e Cianobatteri è diminuita. I Firmicutes sono microrganismi comuni nei sistemi di acque reflue e gli Actinobacteria sono i microrganismi più abbondanti nella maggior parte dei sistemi di acqua dolce. Pertanto, la ritenzione e l'adsorbimento della materia organica nell'acqua non depurata da parte del biofiltro fornisce un ambiente più favorevole per i Firmicutes, inibendo contemporaneamente la crescita e la riproduzione degli Actinobacteria. I proteobatteri sono coinvolti nell'idrolisi e nella degradazione delle proteine aromatiche e la loro elevazione dal secondo phylum più abbondante al più abbondante indica una migliore capacità di biodegradazione all'interno del biofiltro. Gli acidobatteri sono associati alla riduzione di polisaccaridi, proteine e lipidi, mentre Bacteroidetes e Chlorophyta partecipano anche alla rimozione della materia organica. Questi batteri contribuiscono collettivamente alla degradazione della materia organica disciolta nell’acqua e mitigano il conseguente intasamento della membrana ceramica. Rispetto alla composizione della comunità biologica del letto filtrante, la proporzione di Proteobatteri, Attinobatteri, Cianobatteri e Firmicutes nello strato di incrostazione della superficie della membrana è aumentata, mentre la proporzione di Acidobatteri e Clorofite è diminuita. Questa differenza è dovuta principalmente al fatto che il processo della membrana ceramica è una fase successiva nel biofiltro e lo strato incrostante viene regolarmente pulito, con conseguente differenza nella composizione della comunità batterica tra i due.