يتكون حامل الجسيمات الدقيقة القائم على الطحالب من غلاف غير موصل من السيليكا غير المتبلورة، ومسام نانوية دقيقة، ومواقع معدنية نشطة على السطح، بما يكوّن جهدًا كهربائيًا غير متوازن على سطح الحامل. وعند الاستخدام، تُضاف كمية محددة منه إلى نظام المعالجة البيولوجية وتُمزج جيدًا بمياه الصرف. ويؤدي الجهد غير المتوازن على سطح الحامل إلى تفكيك الغلاف الأيوني في مياه الصرف ومعادلة شحنة الأيونات العالقة، مما يسرع التلبد الفيزيائي للملوثات وترسيبها. كما يتمتع الحامل بمساحة سطح نوعية كبيرة جدًا وحجم مسام مرتفع وقدرة قوية على الامتزاز، فيمتز الجسيمات فائقة الدقة على سطحه لتكوين بنية سلاسل تهبط فورًا وتنفصل عن الماء.
يُضاف حامل الجسيمات الدقيقة باستمرار عند مدخل حوض التهوية في عملية معالجة مياه الصرف بنسبة 50–100 ppm، وهي نسبة الحامل إلى كمية المياه الداخلة. وتبلغ مساحة سطحه النوعية 20–40 m2 لكل غرام. وعندما يصل تركيز الحامل في الحوض البيولوجي إلى 0.7–1%، تبلغ المساحة السطحية النوعية التي يوفرها في كل متر مكعب من المياه نحو 20,000–60,000 m². وفي هذه المساحة الهائلة، تلتصق الكائنات الدقيقة بسطح الحامل، ولا تحتاج إلى البحث عن مصادر التلوث في الماء، بل تتغذى على الملوثات المتراكمة على سطحه، فتتكاثر سريعًا وتتجمع لتكوين حمأة حبيبية دقيقة بحجم يقارب 100–200 μm. وعندئذ تتمايز تدريجيًا داخل الحبيبات مناطق لاهوائية ومناطق ناقصة الأكسجين ومناطق هوائية، وتزداد بدرجة كبيرة وفرة المجموعات الميكروبية المسؤولة عن النترجة ونزع النيتروجين المتزامنين، والنترجة الجزئية، وأكسدة الأمونيوم لاهوائيًا (Anammox)، مما يرفع كفاءة إزالة المواد العضوية ونيتروجين الأمونيا. ويمكن تلخيص آلية عمل الحامل فيما يأتي:
(1) التلبد الفيزيائي والامتزاز
يتكون الحامل من غلاف غير موصل من السيليكا غير المتبلورة ومسام نانوية دقيقة، بما يكوّن جهدًا كهربائيًا غير متوازن على سطحه. وأثناء معالجة المياه، تتجمع الملوثات سريعًا بفعل الكهرباء الساكنة، أي بالتلبد الفيزيائي، ثم تترسب. وبفضل مساحة سطح نوعية كبيرة تبلغ 19–30 m2 لكل غرام وقدرة امتزاز قوية، يمتص الحامل الجسيمات فائقة الدقة واللون والمعادن الثقيلة والمواد السامة والضارة والروائح على سطحه، ثم يهبط وينفصل عن الماء.
(2) التآزر من خلال العمل كحامل حيوي
توفر المساحة السطحية النوعية للحامل، البالغة 19–30 m2 لكل غرام، مساحة تصل إلى 20,000–60,000 m2 للكائنات الدقيقة في كل متر مكعب من مياه الصرف. وبالاقتران مع التلبد والامتزاز، يعزز الحامل التحول السريع للحمأة الندفية إلى حبيبات، وتكوين مناطق لاهوائية وناقصة الأكسجين وهوائية داخل الحمأة، مما يرفع بدرجة كبيرة كفاءة تحلل الملوثات.
